【編者按】
在現階段，基因治療無疑是一把雙刃劍，並且由於該領域的不成熟性，在快速推進與保障安全性之間尚未找到理想的平衡點。但在關注風險的同時，更應該看其治療成效。近年來，中國始終都在努力推動國內產業走上國際舞臺。在基因治療領域，激進也好，保守也罷，終極目的都是推動人類的健康良性發展。
——摘自《知識分子》公眾號
基因治療是指通過修改或操縱基因表達或改變活細胞的生物學特性，從而實現治療或治癒疾病目標的技術。主要作用機制涉及以下幾種：用健康的基因拷貝替代致病基因，滅活導致功能不正常的致病基因，將新的或修飾的基因引入體內以幫助治療疾病等。目前，基因治療產品正用以治療包括癌症、遺傳疾病和傳染病在內的一系列疾病[1]。
近三年來，各種基因治療進入臨床試驗的消息層出不窮，相關初創企業也獲得不菲投資，不斷髮展壯大。特別是在美國鼓勵罕見病藥物研發的政策環境下，作為最容易被基因治療技術攻克的疾病領域之一，大多數單基因遺傳罕見病基因治療藥物的研發也取得了重要進展。
本文將回顧當前基因治療臨床應用現狀，重點探討該技術在未來發展的機遇與挑戰。
基因治療的臨床應用現狀
迄今為止，全球僅有數款基因治療藥物上市。2015 年，歐盟批准首款基因治療產品為用於治療脂蛋白脂酶缺乏症的Glybera。2017 年底，美國批准的首款藥品是用於治療急性淋巴性白血病的Kymriah，同年批准了治療遺傳性眼疾的Luxturna。已上市產品適應證及售價如表1所示。
據2018 年5 月研究結果顯示[1]，當時已經有2600 項基因治療的臨床試驗在進行中或者已經完成。這些臨床試驗集中在三大類疾病。第一類是單基因遺傳病（如血友病，戈謝氏病），第二類是多基因疾病（如癌症），第三類是傳染病（如艾滋病）。目前正在開展且備受關注的疾病如表2所示（癌症相關研究多達數百項，在此不再贅述）。
可以說，基因治療的臨床應用前景廣闊，未來將會有越來越多的臨床試驗開展並進入臨床應用。
圖1 基因治療產品分類[1]
數據來源：FDA 官網
基因治療的作用機制
基因治療產品包括以下幾種：①質粒DNA，可以對環狀DNA分子進行基因工程修改，將治療基因攜帶到人體細胞中。②病毒載體，病毒具有將遺傳物質傳遞到細胞中的天然能力，因此一些基因治療產物來自病毒。一旦病毒被修飾以消除其引起傳染病的能力，這些經修飾的病毒可用作載體將治療基因攜帶到人體細胞中。③細菌載體，細菌可以被修飾以防止它們引起傳染病，然後用作載體將治療基因攜帶到人體組織中。④人類基因編輯技術，基因編輯的目標是破壞有害基因或修復突變基因。⑤源自患者的細胞基因治療產品，從患者體內取出細胞，進行遺傳修飾（通常使用病毒載體），然後返回患者體內。
按照基因改變發生的時機，通常分為兩大類（圖1）：體外（exvivo）和體內（invivo）。體外是通過修復體外培養細胞的基因，再將修復後的細胞輸入到人體，而體內則是直接將能夠改變基因的物質通過載體輸入到人體。
由於病毒能夠高效地進入細胞，目前多數基因療法使用改造後的病毒作為載體。在過去幾十年的研究中，科學家使用過不同的改造病毒載體。早期的有逆轉錄病毒（retrovirus）和慢病毒（lentivirus），這兩種病毒可以將正確基因插入到人體細胞的DNA中。但由於這種插入隨機性較大，如果插入其他正常基因中會導致該基因失活甚至癌症。早期的基因治療臨床試驗中有幾名患者因此患上了白血病[2]。隨後，科學家又研發了腺病毒（adenovirus）載體。腺病毒載體不會將基因插入到人體細胞的DNA中，而是會通過載體自己的方式在人體細胞中表達其攜帶的正確基因，因此較為安全。但是，腺病毒會引起較強的免疫反應。1999年一名患者因此在臨床試驗中去世[3]，也是基因治療技術的發展一度陷入冰點。隨著科學技術的發展，新一代病毒載體-腺病毒相關病毒（AAV），又給基因療法帶來了希望。AAV通常不會將基因片段插入到人體細胞的DNA中，而且引起的免疫反應也比較低。因此，AAV是當前基因治療使用的主要載體（表3）。
目前，基因編輯是基因治療中研究熱度最高、應用前景最為廣闊的技術。該技術利用基因編輯工具CRISPR 或者鋅指核酸酶（ZFN）[4-5]，定點將修復基因插入到細胞的DNA 中。這一技術的優勢在於既避免了隨機插入基因帶來的風險，又能通過修復或者插入保證治療效果的持續性。
需要說明的是，基因療法不要把所有細胞修改。很多疾病只需要讓一部分細胞表達正確蛋白即可。以酶缺乏導致的溶酶體病為例，這些酶通常會被細胞分泌到細胞外，如果有一部分細胞高效表達酶，這些細胞會分泌出大量的酶到細胞外，進入血液，再通過血液循環輸送到全身其他細胞從而起到治療效果。在局部給藥領域，基因療法也展示出了廣闊的應用前景，如FDA 批准用於治療遺傳性眼疾的基因治療藥物Luxturna，只需要眼睛的部分細胞可以表達原本缺乏的酶（由AAV 載體引入）即可。
基因治療臨床應用的展望
目前，有患者寄望於利用基因治療來治癒疾病，甚至在不瞭解風險的情況下貿然參與相關臨床研究，在當前基因治療相關臨床研究很少獲得監管部門許可的情況下，患者要承擔巨大的風險。因此，讓患者瞭解基因治療在當前臨床應用的真實效果和持續時間，對患者很有必要，同時監管部門也應及時提示相關產品的治療風險。
在治療效果方面，疾病已經造成的損傷很難逆轉。學術界有人在研究宮內基因治療（inuterogenetherapy）[6]，也就是從胎兒階段就進行基因治療，從而避免難以逆轉的損傷。患者對治癒的期待往往會要求回覆到與常人一樣，這種改變難度極大。儘管目前來看，基因治療的確比常規療法有一些優勢，但離絕對的治癒還有較遠的距離。
在持續時間方面，目前基因治療多數採用AAV載體在體內表達正確的基因，通過產生正確的蛋白髮揮療效，並非真正意義上的基因編輯。對前者而言，隨著細胞的分裂和免疫系統的運作，AAV會逐漸在體內消失，因此這種基因療法的持久性是很大一個問題，理論上並不能療效持續終身[7]。實際上，很多實驗室在研究如何進行AAV多次注射。
而基因編輯是將正確基因片段插入到細胞的DNA中或者在原位置修復基因突變。這種方法的優勢在於被修改後的基因會隨著細胞分裂而複製，從而長久保存下去。理論上基因編輯的療效可以持續終身，但這一點還需要臨床試驗來驗證。
對於監管部門而言，FDA如實提示患者：基因治療產品由FDA的生物製品評估和研究中心（CBER）監管。所有基因治療項目在人體中的臨床研究在美國啟動之前都需要提交研究性新藥申請（IND），並且銷售此類產品前需要提交和批准生物製劑許可申請（BLA）。FDA提示消費者，目前市面上已經存在用於自我管理的基因治療產品和“自己”的試劑盒，但出售這些產品是違法的，患者需要確保正在考慮參與的任何基因治療已經獲得FDA批准，或者正在接受適當的監管監督。
在治療風險方面，致癌風險、免疫反應、基因編輯的脫靶效應和生殖細胞DNA被改變，這些風險需要各利益相關方的密切注意。
▷1◁ 致癌風險
基因治療的病毒載體有可能插入並激活人體的原癌基因，從而導致癌症的發生。2003年，在一項針對嚴重複合型免疫缺乏症（SCID）的基因治療臨床試驗中，2名受試者在注射藥物後患上了白血病。試驗中使用的是逆轉錄病毒，該病毒會將DNA片段隨即插入到人體細胞中，如果剛好激活了原癌基因，便會導致癌症。目前，基因治療的動物實驗中一個重要檢測指標即為藥物的致癌風險。
▷2◁ 免疫反應
基因治療使用的病毒載體和表達的外源基因都有可能引起免疫反應。1999年在一項賓夕法尼亞大學開展的針對鳥胺酸氨甲基轉移酶缺乏症的基因治療臨床試驗中，JesseGelsinger死於對基因治療藥物的強免疫反應。在注射腺病毒載體4天之後，Jesse死於免疫反應導致的器官衰竭和腦死亡。新一代的基因治療使用的是腺病毒相關病毒（AAV），免疫原性和安全隱患大幅度降低。不過由於人在生活中經常接觸到AAV，多數人已經有針對AAV的抗體存在，因此在臨床試驗時會首先檢測對AAV的免疫反應以確保安全性。
▷3◁ 基因編輯的脫靶效應
目前基因治療中湧現出一個新的大類，基因編輯。目前主要有兩種基因編輯工具在臨床試驗階段：ZFN和CRISPR。基因編輯在基因治療領域的應用主要是原位修復基因突變，或者於安全港灣（SafeHarbor）插入正確基因。但一個重要的問題是脫靶效應，也就是基因編輯工具在其他位置進行編輯造成一些不必要的DNA修改。如果激活了原癌基因會導致癌症，如果改變了其他重要基因的正常運作也會導致很嚴重的問題。現在的基因編輯的動物實驗一個重要的安全指標就是通過深度測序（deepsequencing）檢測脫靶效應。
脫靶效應可以理解為，基因編輯工具通過識別某些特殊的DNA序列從而在指定的位置進行修復，但是人類的基因組這麼大，從概率學上，同樣或者類似的DNA序列完全可能出現在其他基因處。
▷4◁ 生殖細胞DNA被改變
學術上稱為生殖遺傳（germlinetransmission），主要指基因治療的載體將DNA片段插入到生殖細胞的DNA中，而這會導致產生的精子或者卵細胞攜帶同樣的插入片段[8]。這也將直接影響到下一代的DNA。即使這些插入片段對人體沒有任何影響，在倫理學上也是一大疑問。在基因治療的研究中通常會重點測試該藥物對生殖細胞DNA的影響。但相對前面三點，這一點的重要性相對低一些。
基因治療的價格
基因治療以其光明的前景吸引了全世界科學家和患者的關注，國內患者也期待該項技術能夠早日落地中國，但其高昂的定價令人望而卻步。
數據顯示，基因治療的價格普遍較高（約100萬美元），甚至有的藥企計劃要價400到500萬美元[9]。由於藥物研發的成本相對固定，患者人群的數量通常會決定分擔成本的多少（圖3）。例如開發一種常見病的藥物支出是1億美元，一種罕見病藥物的支出是5000萬美元。常見病的患者有10萬人，那每位1000元即可收回成本。而罕見病患者可能只有100人，那每位要50萬元才能收回成本。
圖3 基因治療費用與患者人數的關係（每年）
數據來源：www.technologyreview.com
上述價格為基因治療產品在歐美國家醫保報銷體系下的定價。如在美國，粘多糖症的基因治療藥物預計售價為100萬美元，支持該價格的關鍵在於基因治療可以取代現有的幹細胞移植，而幹細胞移植的價格是100萬美元，所以基因治療藥物自然可以有相近的價格。照此邏輯，以中國的人口基數及發病率計算，該藥物定價可為數十萬元，但這很可能使藥企無法收回成本。因此，現在很難預測基因治療在中國的定價，影響價格的素有很多（如醫保，患者人數和藥企成本等）。
作者簡介
歐力，遺傳學博士，美國明尼蘇達大學醫學院助理教授，七色堇罕見病聯盟創始人， 研究方向：基因治療
來源：歐力. 基因治療臨床應用的現狀及展望[J]. 中國食品藥品監管.2019,04（183）：34-41.
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