基因治疗离我们有多远？
来源：生物资讯
2016年12月30日 MIT科技评论发表文章，认为2016年是基因治疗“最有希望的一年”。这个听起来特别神奇的“基因治疗”是什么？能治什么病？距离真正的临床应用有多远？今天本文就用最粗浅的语言给大家捋一捋其中的生物学原理，发展现状和基因治疗的未来。
基因治疗的想法始于科学家们发现许多严重的遗传病都是由于某一种特定基因的缺陷导致的。其中有一类遗传病是由于单个基因缺陷导致了某种生理功能缺失。也就是说，只要A基因有问题，这个人就会得A这种病。（当然，也有多基因缺陷导致的遗传病，只是现在的科学手段还没能够很好的阐释这些疾病的原理，更别说治疗方法，小编只能在此按下不表。）那么换过来说，是不是只有把A基因纠正过来，A病就可以被治愈，而且是彻底治愈了呢？
这个思路用图来表示就非常简单：
没错，那个被圈起来的环节一定有什么问题。
可能跟大家想的不太一样，今天基因治疗的难点其实不是怎么修改基因。事实上，研究和市场上有很大一部分精力花在了“怎么将基因安全运送到细胞里”这个环节。
为什么呢？这里马上就出现了第一个问题，基因怎么送？
DNA是大分子，就算把它摆在细胞跟前，细胞间隙那么小，它们也进不去。怎么办？这个时候，我们就得借助病毒了。为什么是病毒呢，因为它们本身的特性就是悄悄开个后门，输送遗传物质到宿主细胞里。如果我们能调教一下它，让它送的基因里带着我们想要的部分，不就成功了么？
这就说到了现在产业界普遍应用的有两种办法：体内导入 和 体外导入。
体内导入 （in vivo)
第一种是把这个工作放在人体内进行，这里有个科学词汇叫“in vivo”。
想在人体内通过病毒传送治疗用的外源基因？没那么简单，这里出现了大BOSS免疫系统！在免疫疗法的文章里我们就了解到，人体免疫系统会识别和清除“异物”。如果病毒大摇大摆地进入身体，还没跑到该去的地方，多半就先被做掉了。
于是聪明的科学家说，那我们找那些看起来特别人畜无害、不容易被免疫系统识别的病毒吧。这个特性的也被称为“低免疫原性”，就是这些病毒特别能装，巡逻的免疫细胞一般不太容易发现它们。
但是，人家好歹叫病毒啊，也有可能致病呢，现在还不被免疫细胞发现，这样的病毒进入人体，别病没治好，人反而被感染了。于是科学家说，那我们就找那些感染了也没啥事的“不致病”病毒呗。为了保险起见，还要改造一下病毒，让它们不孕不育，“不会自我复制”。
别说，科学家们还真找到了一些病毒符合上述三个特征的，代表之一就是腺相关病毒（Adeno-associated virus），简称AAV。
慢着，好像还是有啥不对！经验上来说，这么怂的病毒，它们对很多组织的感染性不强，这样基因压根就送不到合适的位置，巨不靠谱啊。
可是，我们人类就是会发现、改造再利用。于是学界和工业界就开始大氛围寻找自然界中存在的AAV，再对它们进行改造，研发亚型。现在的AAV已经发展出各种具有组织特异、高感染性和高效基因输送性的亚型了。可以说，AAV系统是体内基因治疗的基石。
REGENXBIO（NSDQ：RGNX）公司是AAV研发领域的佼佼者，已经研发出100种以上AAV亚型，美国使用AAV作为基因治疗载体的临床试验中70%的病毒由该公司生产。
体外导入 （ex vivo）
第二种情况是体外导入基因，称为“ex vivo”
肯定有人会说了，在体内这么麻烦，就不能把有问题的细胞弄出体外，把基因弄进去了，再把细胞放回体内么？
对于固体器官里的细胞恐怕是有点难度，要不你先借我个肾让我练练手？唯有对于像血液中的流动的细胞这个方法是可行的，这些细胞主要是免疫细胞和造血干细胞。
可是，这些血液免疫细胞天生就比体细胞更加难被病毒感染，因为人家本职工作之一就是抗病毒的呀！还好，既然血液细胞都被拿出体外了，科学家们就可以用更加凶猛的病毒导入基因，只要输回给病人之前全部清理掉就好了。所以体外导入基因，常使用的一种病毒叫做慢病毒（lentivirus），它相比AAV家族，感染性高许多，但伴随有潜在毒性。
不得不提的是，这种体外病毒感染改造血液细胞的方法在抗肿瘤和抗艾滋病方向上有广阔应用，是当下的研究热点。比如著名的CAR-T细胞免疫疗法，就是将免疫T细胞在体外感染慢病毒，使其表达特定的肿瘤识别蛋白，再回输到病人体内，让免疫T细胞识别和攻击肿瘤细胞。同理，艾滋病病毒主要攻击人体免疫细胞，基因疗法在体外利用慢病毒感染，将抗艾滋病病毒的基因片段输送到免疫细胞，就能够抗击病毒。这些研究现在都进入到临床实验阶段，虽然还未大规模上市，但前景光明。
我们用一张图概括一下上面两种方案的思路：
当然了，科学家总是有冒险精神的，也有人在尝试做不需要病毒输送的基因治疗。比如直接注射大量DNA到病灶。到目前为止，没有成功案例。
问：基因导入了会不会改变所有细胞啊？
答：AAV大多数是局部注射，所以大部分病毒会进到比如眼睛和肌肉里面，而且使用对组织有特异性感染的病毒，其他没有感染的组织不会被改变。另外，可以利用导入基因上面的修饰，使目标基因只在特定的组织表达。也就是说就是打眼睛里面，流了一些出去，病毒也很难感染了别的细胞，即使感染了也并不会表达目的基因，没有影响。
问：不表达归不表达啊，如果后代都带着一条神奇的基因，岂不是暴露爷爷我的秘密？
答：现在的基因疗法都是用在体细胞上，基本上不会进入生殖细胞，不会遗传的。
问：2015年中山大学不是搞了个CRISPR编辑人体胚胎的实验么？
答：人家的结论是，成功率低于50%，还没有评估脱靶的风险。脱靶的意思是，本来我只想替换某个部位的序列，结果不小心把一些别的地方出现的类似序列也一并替换了。就是说，我本来想给你眼睛染个蓝色，结果生出来发现还少了根指头。结果表明，CRISPR编辑人体胚胎细胞，离临床还太远。
问：哎慢着，多基因遗传病下面的懵X脸是怎么回事，你想蒙混过去？
答：科研上能做的现在也仅仅是理解单基因对于某一个生命过程的影响，多基因同时修改的技术手段还在研发中，自然也没有太多了解。大家是真心懵，没蒙你。
介绍了这么多基因治疗相关的技术背景，你大概可以想象科学家们为了实现“基因治疗”的目标跨越了多少艰难险阻。MIT科技评论认为，2016年几项基因治疗临床实验结果喜人，基因治疗已经“从理想变成了现实”。预计之后会有更多资金流向基因治疗方向药物开发，也会有更多药物走向市场。更多细节内容我们会在下一期中介绍！
这里我们讲一下到现在为止欧洲EMA(European Medicine Agency)批准上市的两个基因治疗药物Glybera（2008）和 Strimlevis （2016），以及美国2017年最有希望上市的第一个基因治疗药物SPK-RPE65.
in vivo 药物
欧洲早在2008年就批准上市了第一个基因治疗药物--荷兰的Uniqure公司的Glybera，用于治疗脂蛋白脂分解病。这种疾病是先天性脂蛋白分解酶（LPL）基因突变，导致该酶功能缺失，患者无法代谢脂蛋白。Glybera用AAV-S1病毒特异性感染肌细胞，导入功能正常的LPL基因。
2016年10月，美国的Spark Therapeutics 公司公布其基因治疗药物--SPK-RPE65三期临床结果很好，已经向FDA申请Biological License Application(BLA)批件。如果批准，这将是美国的第一个基因治疗药物。这一药物用于治疗遗传性视网膜营业不良（Inherited retinal dystrophies, IRD，症状是先天性失明），是直接在眼内注射带有RPE65基因--导致病人失明的基因的AAV病毒。
ex vivo 药物
2016年5月，欧洲批准了葛兰素史克公司（GSK）的基因治疗药物Strimlevis，用于治疗严重先天免疫缺陷症（SCID）。这种疾病是由于病人先天缺少一种代谢的酶ADA，导致免疫系统严重缺陷。Strimlevis的治疗就是抽取病人的造血干细胞，并在体外慢病毒感染导入ADA基因，之后再回输到病人体内。虽然价格昂贵（66万美金），但公司保证如果不能治愈则分文不收。
你可能已经发现，这些基因治疗药物的适用症怎么好像都没有听过呢？的确是这样的，因为基因治疗具有太多技术挑战。在研发初期，医药公司都只敢从“非常严重的罕见遗传病”入手，使产品更容易经过审批上市。比如前面提到的ADA-SCID，发病率预计在新生儿的二十万到百万分之一。2016年美国CDC统计新生儿数量约40万，也就是说只有一两个新生儿可能得这种病，需要用药治疗。但是，公司依靠这部分研发积累了经验，抢到了“头条”，为将来开发更多基因治疗药物打下了基础。比如荷兰的Uniqure公司就在与美时施贵宝合作，开发治疗包括B型血友病、亨廷顿病以及帕金森的基因治疗药物，有些已经进入一期和二期临床。
资料来源：
https://www.technologyreview.com/s/603206/everything-you-need-to-know-about-gene-therapys-most-promising-year/?utm_campaign=internal&utm_medium=homepage&utm_source=grid_1
https://www.technologyreview.com/s/601932/gene-therapy-trial-wrenches-families-as-one-childs-death-saves-another/
http://www.genetherapynet.com/companies.html
http://www.newsweek.com/2016/05/06/gene-therapy-brain-disease-453217.html