摘要:基因治療作為醫學領域的新興方向,正為多種遺傳疾病和獲得性疾病帶來治愈希望。本文系統梳理基因治療的核心原理,包括基因添加 / 增強、基因抑制和基因組編輯等方法,以及體外和體內基因轉移技術。結合血友病和脊髓性肌萎縮癥等實例,分析基因治療在臨床應用中的安全性、有效性及面臨的挑戰,如免疫反應、插入突變風險等。同時探討基因治療的監管、倫理及醫保支付等問題,為讀者呈現這一前沿領域的發展現狀與未來展望。一、基因治療:從科學設想到臨床實踐的跨越
1972 年,Friedmann 和 Roblin 首次提出基因修飾可能成為治愈遺傳性疾病的方法,開啟了基因治療的探索之路。20 世紀 90 年代初,首批基因治療臨床試驗啟動,但 1999 年的一例患者死亡事件和后續發現的插入突變導致白血病案例,為這一領域敲響了安全警鐘。經過多年技術改進和安全優化,基因治療如今已成為治療多種嚴重疾病的希望之光,在免疫缺陷、脊髓性肌萎縮癥、血友病等疾病的治療中取得突破,多款產品獲批上市,更多療法處于臨床試驗階段。
二、基因治療的核心原理與技術方法(一)基因治療的三大策略
基因添加 / 增強:這是目前最常用的基因治療方式,通過導入正常基因來替代功能缺陷的基因。例如,在血友病治療中,利用腺相關病毒(AAV)載體將正常的凝血因子基因導入患者細胞,使其表達足夠的凝血因子,減少出血事件(圖 1a)。
基因抑制:當疾病由基因功能獲得性突變引起時,通過導入抑制性序列(如 microRNA、短發夾 RNA)來抑制異常基因的表達(圖 1b)。
基因組編輯:借助 CRISPR - Cas9 等工具,實現對基因組的精準修復。該技術通過引入雙鏈斷裂,激活細胞內的非同源末端連接(NHEJ)或同源定向修復(HDR)機制,實現基因的敲除、插入或替換(圖 1c)。首個基于 CRISPR 的基因治療藥物 exagamglogene autotemcel 已獲歐盟批準,用于治療輸血依賴性 β- 地中海貧血和嚴重鐮狀細胞病。
(二)基因轉移的兩大路徑
體外基因治療:提取患者細胞(如造血干細胞、T 細胞),在體外進行基因修飾后回輸體內。CAR - T 細胞療法是其典型代表,通過改造 T 細胞使其表達嵌合抗原受體,靶向殺傷腫瘤細胞。目前已有 6 款 CAR - T 產品在歐洲獲批,用于治療 B 細胞惡性腫瘤和多發性骨髓瘤。
體內基因治療:直接將攜帶治療基因的載體注入患者體內,靶向特定組織(如肝臟、神經元)。AAV 載體因免疫原性低、靶向性好,成為體內基因治療的首選平臺。例如,治療血友病 A 和 B 的 valoctocogene roxaparvovec 和 etranacogene dezaparvovec,以及治療脊髓性肌萎縮癥的 onasemnogene abeparvovec 均采用 AAV 載體。
病毒載體是基因治療的主要遞送工具,可分為整合型和非整合型:
整合型載體(如逆轉錄病毒、慢病毒):能將基因穩定整合到宿主基因組,適用于體外基因治療,但存在插入突變風險。
非整合型載體(如 AAV、腺病毒):以附加體形式存在于細胞中,適用于體內基因治療,免疫原性和插入突變風險較低。
三、基因治療的臨床應用與典型案例(一)血友病:從終身注射到一次治愈的突破
血友病是由凝血因子 VIII(A 型)或 IX(B 型)基因缺陷引起的 X 連鎖隱性出血性疾病。傳統治療需定期靜脈輸注凝血因子,給患者帶來巨大負擔。
治療進展:2022 年和 2023 年,歐盟分別批準 valoctocogene roxaparvovec(AAV5 載體遞送 F8 基因)和 etranacogene dezaparvovec(AAV5 載體遞送 F9 基因)用于治療血友病 A 和 B。這兩種療法通過靜脈輸注,使患者肝臟持續表達凝血因子,顯著減少出血事件,部分患者可擺脫定期輸注。
挑戰:約 30%-60% 的人群存在抗 AAV 抗體,可能影響治療效果;治療后可能出現轉氨酶升高,需密切監測和免疫抑制處理。
SMA 是由 SMN1 基因缺失或突變導致的常染色體隱性遺傳病,表現為進行性肌肉萎縮和無力。
治療突破:2020 年獲批的 onasemnogene abeparvovec(AAV9 載體遞送 SMN 基因)通過一次靜脈輸注,使運動神經元表達正常 SMN 蛋白,顯著改善患者運動功能和生存率。長期隨訪顯示,接受治療的嬰兒型 SMA 患者可實現站立、行走,且無需永久通氣。
安全性考量:治療后可能出現肝酶升高,需預防性使用糖皮質激素;長期過度表達 SMN 蛋白的潛在毒性仍需關注。
免疫反應:AAV 載體可能引發體液免疫和細胞免疫反應,導致治療效果下降或嚴重不良反應。例如,在 SMA 治療中,曾出現因免疫反應導致的急性肝衰竭案例。
插入突變風險:整合型載體可能插入癌基因附近,誘發癌癥。盡管慢病毒載體的整合模式較逆轉錄病毒更安全,但仍需長期監測。
脫靶效應:基因組編輯技術如 CRISPR 可能導致非預期的基因編輯,引發潛在風險。
載體容量限制:AAV 載體僅能容納約 4.7kb 的 DNA,限制了較大基因的遞送,如血友病 A 的 F8 基因需刪除 B 結構域才能裝入 AAV 載體。
規模化生產挑戰:病毒載體的大規模生產難度大、成本高,制約了基因治療的普及。
靶向效率問題:體內基因治療的靶向效率有待提高,尤其是中樞神經系統等復雜組織的基因遞送。
高昂的治療費用:基因治療一次性費用極高(如 onasemnogene abeparvovec 定價約 210 萬美元),給醫保系統帶來巨大壓力,需探索創新支付模式。
倫理爭議:生殖細胞基因編輯等領域存在倫理爭議,需建立嚴格的監管框架。
公平可及性:先進基因治療技術可能加劇醫療資源分配不均,需制定政策保障弱勢群體獲得治療機會。
基因治療已從實驗室走向臨床,為眾多難治性疾病帶來治愈希望。未來,隨著技術進步(如新型載體開發、精準基因組編輯)、生產工藝優化和監管體系完善,基因治療有望更安全、有效、可及。然而,仍需解決免疫反應控制、長期安全性驗證、成本降低等關鍵問題。同時,全社會需就基因治療的倫理、醫保支付等問題達成共識,推動這一革命性療法惠及更多患者。
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