1月11日，美国《科学》杂志刊登了6位知名科学家的联名文章“Gene therapy comes of age”，系统地回顾了基因疗法的发展史，并展望了基因疗法的未来。

早在45年前，基因治疗先驱西奥多•弗里德曼（Theodore Friedmann）就提出单基因遗传病可通过给病人提供正确的基因来治疗。从原理上来说，基于蛋白的疗法需要反复给药（例如糖尿病人需要一直注射胰岛素），而如果可修复病人的错误基因或直接提供正确的基因，那么单次治疗就有可能产生持续的治疗效果。

随着基因领域基础研究的进展，从1990年代早期开始，基因治疗开始进入临床实验。然而，临床实验的结果不断重复着“乐观-失望”的循环，不是没有带来预期的疗效，就是带来严重的副作用。1996年，美国国立卫生研究院（NIH）的顾问委员会总结认为，人类对基因疗法背后的各种基础机制研究还不透彻，并号召研究人员将目光放回实验室和基础研究。

三种基因治疗简介

经过近三十年的努力，科学家在基础研究方面取得了长足的进步。特别是新的基因载体、新的基因编辑技术以及在细胞生物学和免疫学领域取得的进展，为基因治疗的安全性和有效性提供了理论和工具支持。这些进步使得近十年来基因治疗的临床实验取得了很多突破性的进展。

► CAR-T治疗简史

基因治疗目前有几种形式：***种是将正确的基因导入细胞来替代错误的突变基因；第二种是直接修复错误的基因，也就是常说的基因编辑；第三种是在体外通过基因技术修改细胞，然后把修改的细胞放回人体发挥作用，比如激活人体的免疫系统。

对于***种方式，首先需要一种载体把基因带到细胞中，***常见的方法就是利用经过改造后无法增殖的病毒。这是因为病毒天生有将基因序列整合到宿主基因组中的能力。目前有两大类病毒载体***为常用，一类是逆转录病毒载体（Retroviral vectors），一类是腺相关病毒载体（Adeno-associated viral vectors）。早期（1980年代至1990年代早期）的逆转录病毒载体多使用γ-逆转录病毒和C类逆转录病毒，后来科学家又开发出慢病毒（Lentivirus）和泡沫病毒（spumaviruses）载体。这些病毒不但能感染非***的细胞，而且能携带更***段的基因。

通过遗传改造，比如去除增强子等方式，这些病毒被改造得更为温和，从而大大降低了遗传毒性。而腺相关病毒载体不易整合到宿主基因组，因而更加安全，特别是其对神经细胞的感染效率较高，所以成为了神经系统、眼科遗传病等***的基因载体。

相对于外源导入基因，直接修复突变的基因无疑是更安全的选择。通过切割需要修改的基因片段，然后利用细胞自身的DNA修复机制，科学家可以按照需要改变细胞原有的DNA序列，这也就是基因编辑技术。早期科学家使用锌指核酸酶（ZFNs）来改造DNA，但这种技术针对不同的序列需要设计不同的酶，需要极强的***技能和繁琐的遗传操作，因而很难普及使用。2009年科学家开发了转录激活子样效应因子核酸酶技术（TALENs），大大降低了基因编辑的门槛。随后该领域的发展超出了大家的预期，短短3年后，科学家又从微生物的免疫系统中受到启发，开发了CRISPR编辑系统，使得基因编辑技术真正得以普及。对于基因治疗来说，基因编辑技术还有安全性和效率等问题尚待解决，但这个领域的飞速发展让生物医学界对其充满了信心。

我们把经过基因改造的细胞导入人体发挥作用，是第三种形式的基因治疗，目前以嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法（CAR-T）技术为代表。这种技术是把患者的T细胞从血液中分离出来，并用慢病毒把设计好的抗原受体基因整合到T细胞的基因序列，经过扩增后注射回患者体内从而激活机体免疫系统对这种抗原的反应。

刚刚过去的2017年，美国FDA正式批准了两种CAR-T疗法，分别是Novartis（诺华）的Kymriah和Kite 制药的Yescarta，分别用于治疗难治或复发性急性淋巴细胞白血病以及复发性或难治侵袭性非霍奇金淋巴瘤。在临床实验中，这两种药物取得了让人惊异的效果，也让医学界对这种疗法充满了期待。

摩根大通医疗健康年会（J.P. Morgan Healthcare Conference）刚过，业内就迎来了一条重磅好消息。阿斯利康（AstraZeneca）与默沙东（MSD）宣布，美国FDA扩大了Lynparza（olaparib）的使用范围，治疗具有或疑似具有种系BRCA突变（gBRCAm）、人类表皮生长因子受体2（HER2）阴性、并曾接受过化疗的转移性乳腺癌患者，这些患者曾接受过化疗。如果患者的激素受体（HR）为阳性，则应事先接受内分泌治疗，或被认为不适合进行内分泌治疗。

值得一提的是，这是***获批用于治疗乳腺癌的PARP抑制剂，也是***获批治疗具有BRCA基因突变的转移性乳腺癌患者的药物。

乳腺癌是美国***常见的癌症形式。据美国国家癌症研究所（NCI）估计，今年约有252710名女性被诊断为乳腺癌，其中40610人将死于该病。大约20%-25%的遗传性乳腺癌患者和5%-10%的任何类型的乳腺癌患者都有BRCA突变。BRCA基因参与修复受损的DNA，防止肿瘤发展。然而，这些基因的突变可能导致包括乳腺癌在内的某些癌症。这些患者需要一款针对性的药物。

Lynparza就是这样一款药物。作为一款PARP（多聚ADP-核糖聚合酶）抑制剂，它可以进一步阻断参与修复受损DNA的PARP酶，使具有受损BRCA基因的癌细胞内的DNA突变积重难返，从而导致细胞死亡，减缓或阻止肿瘤生长。Lynparza在2014年***被FDA批准用于治疗某些卵巢癌患者。

▲Olaparib的分子结构式

Lynparza用于治疗乳腺癌的安全性和有效性在包含302位HER2阴性、伴有gBRCAm的转移性乳腺癌患者的随机临床试验中得到证实。该试验测量了治疗后肿瘤没有显著增长的时间（无进展生存期，PFS）。Lynparza组患者的中位PFS为7个月，而化疗组患者的中位PFS为4.2个月。疾病进展或死亡风险降低了42%（HR=0.58; 95%CI: 0.43-0.80; P=0.0009）。Lynparza组患者的客观缓解率为52%（95%CI: 44-60），相当于化疗组患者的两倍（23%)（95%CI: 13-35）。此外，Lynparza组患者的完全缓解率为7.8%，化疗组为1.5%。 

“这类药物已被用于治疗BRCA突变的晚期卵巢癌，现在又显示出治疗某些类型的BRCA突变的乳腺癌的功效，”FDA药物评估和研究中心血液学和肿瘤学产品办公室代理主任兼FDA肿瘤***中心主任Richard Pazdur博士说：“这项批准证明了目前开发针对癌症潜在遗传原因的药物的范例，这通常跨越多种癌症类型。”

默沙东研究实验室***医学官、***副总裁兼全球临床开发主管Roy Baynes博士表示：“这项对Lynparza的扩大批准代表了对带有BRCA突变、HER2阴性的转移性乳腺癌患者的一个重要进步。此外，这一批准进一步推动了我们与阿斯利康在开发癌症治疗方面的重要合作。”

宾夕法尼亚大学Abramson癌症中心的BRCA Basser研究中心执行主任兼OlympiAD试验***的Susan M. Domchek博士表示：“诊断为BRCA突变相关转移性乳腺癌的患者通常比其它乳腺癌患者要年轻，且她们的疾病通常更具侵袭性、更加难治。虽然目前还没有治愈转移性乳腺癌的方法，但是今天的批准提供了一个新的有针对性的选择，可能有助于延缓这些患者的疾病进展。”

基因治疗未来的展望

2017年是基因治疗正式走向临床的开始，可以看做基因治疗的元年。从今年开始，基因治疗将迎来更多的商业开发和临床实验。基因治疗可能是迄今为止人类开发的***复杂的“药物”，也有希望解决一些至今让医学界束手无策的疾病。

从过去三十年的经验和教训中，我们不难发现，基础研究的深度很大程度上决定了临床应用的成败。在大规模开展临床实验的时候，我们也不能忘记把目光重新放回基础研究。