中国基因治疗发展概况：逐渐兴起、仍需探索

基因疗法，也叫基因治疗（gene therapy）是指利用分子生物学手段，将核酸导入患者体内，使其表达 基因产物 （如蛋白质） ，或对患者基因进行编辑，从而达到治疗疾病的目的。过去的几年中，基因治疗对遗传疾病和癌症表现出惊人的功效，使得社会公众都加入到了对基因治疗的认知热潮之中。

近日，我国基因治疗领域专家、上海交通大学 蔡宇伽 教授在 Gene Therapy 杂志发表了题为： An overview of development in gene therapeutics in China 的综述论文， 对我国基因疗法的发展做了详细概述。

由来已久的基因疗法

实际上 ，基因治疗的最早 尝试可追溯到1970年的一场未经批准的临床治疗，当时美国医生 斯坦利·科恩 （Stanley Cohen） 试图通过注射含有精氨酸酶的乳头瘤病毒来治疗一对姐妹的精氨酸血症，该尝试以失败告终。

随后科学家们试图通过引入正常基因组替换突变基因组的方式，达到治疗目的。但在基因疗法的早期阶段，一直没有出现将外源基因传递给人类细胞的有效工具。

直到 20世纪80年代末 ，病毒载体兴起。相应的公共监管体制也在那时候建立起来，并在90年代起正式批准基因疗法用于人体临床试验。

1990年 ，美国国家食品药品监督管理局 （FDA） 正式批准了第一个基因治疗临床试验，美国国立卫生研究院进行了世界上首次人体基因治疗的临床试验。一名年仅4岁患有 先天性腺苷脱氨酶缺乏症 的小女孩，经过基因治疗技术导入正常的腺苷脱氨酶基因，患儿的免疫能力得以提高，获得了明显的治疗效果。 这项临床试验的成功成为当今生物医学发展最重要的篇章 。此后，世界各国都掀起了基因治疗的研究热潮。

直到 2012年 ，欧洲药品管理局 （EMA） 批准UniQure公司的基因治疗药物 Glybera 。尽管该药在2014年正式上市后，商业化道路上并不成功，于2017年退出市场，但它作为西方国家第一个基因治疗产品， 彻底打开了基因疗法的大门 。

在之后的几年中，几种基因治疗产品相继涌入市场。2016年，葛兰素史克 （GSK） 的 Strimvelis 在欧洲获批上市；2017年，诺华 （Novartis） 和吉利德 （Gilead） 分别在美国获批上市的CAR-T疗法 Kymriah 、 Yescarta ，以及Spark Therapeutics公司一款基于AAV载体的基因疗法药物 Luxturna ，等等。

全球被批准的基因疗法药物

国内基因疗法的发展布局

尽管基因疗法最初于国外被开发并展开研究，但从上图中不难发现， 世界上首个基因治疗产品其实出现在中国 。在基因疗法发展的历史长河上，中国早在1991年就对B型血友病患者展开了世界上第二次的基因治疗临床试验，并于2003年批准获得了世界上第一个基因治疗产品 今又生 （Gendicine） 。随后在约20年的时间里，中国在基因疗法领域方面做出了不断的努力。

中国基因疗法的里程碑

就目前而言，我国针对基因疗法领域正在进行的临床试验多达20余项 （如下图所示） ；针对的适应症有 A/B型血友病 、β-地中海贫血、转移性非小细胞肺癌、食道癌、Leber遗传性视神经病变(LHON)、自身免疫性缺陷疾病以及各种实体瘤 。

随着基因疗法的布局和发展，运用于基因疗法的各类技术也得到了不断地提升，并实现了突破；与此同时，相应的监管机制和法规条款也在不断更新。

从20世纪70年代起，基因工程技术的发明带动了基因传输、获取和编辑等与基因疗法密切相关的关键技术的开发，一些重要的基因工程技术如基因载体技术、基因克隆技术、基因编辑技术等给现代基因疗法技术带来了深刻的影响。

基因疗法技术的不断突破

（1）腺相关病毒（AAV）载体技术

腺相关病毒 （AAV） 最早于在 20世纪60年代中期 从实验室 腺病毒 （AdV） 制剂中发现，随后很快就在人体组织中被发现。它具有无致病性、高效的长期基因表达、易于基因操作以及免疫反应低 （或在许多情况下缺乏） 的特点，这一系列特性使其成为基因递送的重要工具。

重组AAV载体介导转基因表达的过程

目前， 前沿的AAV基因组设计 能够将衣壳中携带的单链DNA设计成自我互补的序列。这种序列的优点在于它不需要单链DNA复制成为双链DNA的步骤就可以进行转录，与传统的单链AAV基因组相比，它的基因表达更为迅速，而且表达量更高。
至今为止， 全球已有三款以重组AAV为载体的基因治疗药物获批上市 ，除了诺华公司的 Zolgensma （AAV9） 以外，另外两款是UniQure公司开发的 Glybera （AAV1） 和Spark Therapeutics公司开发的 Luxturna （AAV2） ；另外还有一款治疗A型血友病的AAV基因治疗药物 BMN-270 （来自BioMarin） 也提交了上市申请。由此我们可以看出AAV基因疗法的潜力是巨大的。

（2）CRISPR基因编辑技术

作为基因编辑工具， CRISPR 已经成为生物医学领域的最热门技术。早在20世纪下半叶，CRISPR序列就已经被科研人员发现并记录 ，直到2002年，这些序列正式被命名为：规律间隔成簇短回文重复序列 （Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, CRISPR） 。

2012年8月， Doudna 与 Charpentier 两个团队合作在 Science 杂志发表了关于利用CRISPR/Cas系统在体外对DNA进行精确切割的具有开拓性的研究论文：他们可以使用这种CRISPR/Cas9系统 在任何想要的地方切割任何基因组。
随后，取得进一步进展的是Broad研究所的华人学者 张锋 ，其研究组于2013年2月发表在 Science 的论文表明：CRISPR/Cas9可用于编辑小鼠细胞或人类癌细胞的基因组。在同一期的 Science 期刊上，哈佛大学的 George Church 团队 展示了如何使用CRISPR技术来编辑不同的人体细胞，包括正常人的iPS细胞。

CRISPR基因编辑技术的应用

随后，科学家们对CRISPR技术进行了多方面的改进研究，目前，CRISPR技术发展的相当成熟，今年更是荣获诺贝尔化学奖，目前CRISPR技术已经广泛运用于基因疗法领域，有望帮助各类遗传性基因疾病患者获得新的治疗途径。

（3）单/双碱基编辑技术

现有的基因编辑技术，例如CRISPR、ZFN、TALEN，通过在DNA中产生靶向的双链断裂，然后依靠细胞自身修复机制来完成编辑过程；这些方法可以有效地改变基因表达。然而， 它们缺乏对编辑结果的控制 ，脱靶效应以及对DNA双链断裂的依赖，可能导致基因编辑后的细胞出现不可预期的混乱。许多基因组突变发生在单个碱基中，为使基因编辑更加精确， 单碱基基因编辑技术应运而生，旨在针对这些单一的碱基错误(即点突变)，而不会在DNA中造成双链断裂 。

2016年4月 ， David Liu 教授团队在 Nature 上发表的论文，首次 开发出了胞嘧啶碱基编辑器（CBE） ，能够在不依赖DNA双链断裂的情况下首次实现了对单个碱基的定向修改。 这便开启了CRISPR系统的单基因编辑时代 。随后， David Liu 教授团队又开发了 另一种单碱基基因编辑工具——腺嘌呤碱基编辑器（ABE） ，从此研究人员首次实现了不依赖于DNA断裂而能够 将DNA四种碱基A、T、G、C进行替换的单碱基基因编辑技术。

但科学家们在随后的研究过程中发现， 单碱基编辑系统存在严重的脱靶效应 ，同时会诱导大量基因突变，另外还存在着编辑窗口单一、编辑转化效率不高等缺点，故而对其展开了一系列的优化改善研究； 2019年10月，David Liu 团队再次开发出 先导编辑器(Prime Editor, PE) ，一种能够搜索和替换（碱基）的基因编辑器，在不依赖DSB和供体DNA的条件下便可有效 实现所有12种碱基转换（C→T、G→A、A→G、T→C、C→A、C→G、G→C、G→T、A→C、A→T、T→A和T→G） ，此外还能有效实现多碱基的精准插入。

2020年6月，国内邦耀生物与华东师范大学 刘明耀 教授及 李大力 教授团队合作的一项研究表明，将胞嘧啶脱氨酶hAID-腺嘌呤脱氨酶-Cas9n