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1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，開啟了分子生物學(xué)時(shí)代。

1963年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)表10年，喬舒亞·萊德伯格提出了基因交換和基因優(yōu)化的理念。

1972年，西奧多·弗里德曼，提出了基因治療是否可以用于人類疾病治療的假設(shè)。

1984年，Cepko CL成功設(shè)計(jì)出可以有效地將外來基因插入哺乳動(dòng)物染色體的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體系統(tǒng)。

1990年9月14日，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）批準(zhǔn)第一個(gè)基因治療的臨床研究，四歲的Ashanti DeSilva第一個(gè)接受了腺苷脫氨酶缺陷導(dǎo)致的重癥聯(lián)合免疫缺陷(ADA-SCID)基因治療。此后，全世界大約有4000名患者參與了500多個(gè)基因治療的臨床試驗(yàn)項(xiàng)目。

1999年9月13日，18歲的杰西·格爾辛格死于腺病毒載體基因治療引起的多器官衰竭，主要原因?yàn)槊庖呦到y(tǒng)對(duì)腺病毒載體的過度反應(yīng)。FDA暫停了大部分臨床試驗(yàn)，重新對(duì)基因治療的倫理和技術(shù)實(shí)施重新評(píng)估。

杰西·格爾辛格的死終結(jié)了基因治療的瘋狂大躍進(jìn)時(shí)代，資本界的寒冬迫使研究者摒棄商業(yè)誘惑，重新回歸學(xué)術(shù)和理性。

2006年8月，美國《科學(xué)》雜志披露基因治療成功的治療了兩個(gè)患者的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，基因治療開始逐漸的走出困境。

基因治療1.0時(shí)代治療失敗的原因有2個(gè)，一是導(dǎo)入的重組基因被插入到基因組的錯(cuò)誤位置，從而激活了致癌基因，二是因?yàn)檩d體病毒引起患者免疫系統(tǒng)的過度反應(yīng)，從而導(dǎo)致多器官功能衰竭以及腦死亡。

基因治療2.0時(shí)代，研究人員使用了新型高效的病毒將新的重組基因轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中，從而克服了1.0時(shí)代的很多問題。主要包括兩種基因療法，分別以治療LPLD的Glybera腺相關(guān)病毒載體（AAV）和治療SCID的Strimvelis 逆轉(zhuǎn)錄病毒(Retrovirus)或慢病毒（Lentivirus）載體為代表。所謂成也病毒，敗也病毒。

Glybera由非復(fù)制型腺相關(guān)病毒（AAV載體和包裹在其中的LPL重組基因組成。與杰西·格爾辛格致死的腺病毒載體不同，AAV來自細(xì)小病毒家族，是目前發(fā)現(xiàn)的一類結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的單鏈DNA缺陷型病毒,它編碼兩個(gè)末端的反向重復(fù)序列(ITR)中的cap和rep基因。AAV是非致病性的（大多數(shù)人攜帶這種無害的病毒）,與腺病毒相反，大多數(shù)用AAV治療的人不會(huì)產(chǎn)生免疫應(yīng)答。

重組腺相關(guān)病毒載體(rAAV) 即將AAV中的cap和rep基因替換成目標(biāo)基因，如Glybera中的LPL基因（見下圖），LPL基因不插入細(xì)胞的染色體中，作為獨(dú)立的DNA自由漂浮保留在細(xì)胞核中。由于AAV僅含衣殼蛋白和目標(biāo)基因，因此具有安全性好、宿主細(xì)胞范圍廣(能感染分裂和非分裂細(xì)胞)、免疫源性低，在體內(nèi)表達(dá)外源基因時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，成為現(xiàn)階段在世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣的基因載體。目前進(jìn)入臨床三期主要涉及的治療領(lǐng)域有遺傳性視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良、血友病等。

提到AAV就不得不提此領(lǐng)域的先鋒賓夕法尼亞大學(xué)（University of Pennsylvania comprises），沒錯(cuò)，就是和藥明康德在費(fèi)城合作建設(shè)145,000平方英尺cGMP工廠的那個(gè)。Penn發(fā)明的AAV2.0技術(shù)（Glybera為AAV1.0傳統(tǒng)技術(shù)）已授權(quán)給REGENXBIO（NSDQ：RGNX）進(jìn)行商業(yè)化開發(fā)，已經(jīng)研發(fā)出100種以上AAV亞型，約70％處于臨床階段的rAAV項(xiàng)目均采用此技術(shù)平臺(tái)，已經(jīng)和REGENXBIO合作的公司有ADVERUM、AVEGIS、AUDENTES、SHIRE、BIOGEN、DIMENSION、ESTEVE、LYSOGENE、VOYAGER。目前，Penn公司已發(fā)明AAV3.0技術(shù)：擁有更強(qiáng)的遞送能力和效率，更低的免疫原性，更適合基因組編輯，從而能靶向干細(xì)胞和祖細(xì)胞（見下圖）。

在歐洲估計(jì)每年約15名患者發(fā)生ADA-SCID，在美國約為12名，常規(guī)的酶替代療法需要每周注射。Strimvelis是第一種離體造血干細(xì)胞（HSC）基因治療，從患者提取造血干細(xì)胞并純化，刷選僅表達(dá)CD34 的細(xì)胞，然后用含有人腺苷脫氨酶基因（ADA基因）的逆轉(zhuǎn)錄病毒GSK2696273 (MoMLV)轉(zhuǎn)導(dǎo)，然后再輸注到患者體內(nèi)(CD34 的細(xì)胞濃度為1-10百萬個(gè)/ml)。這些細(xì)胞在人的骨髓中生根，復(fù)制并產(chǎn)生成熟的細(xì)胞并產(chǎn)生正常起作用的腺苷脫氨酶蛋白。目前18例接受Strimvelis治療的ADA-SCID患者仍然存活。一項(xiàng)關(guān)鍵性研究顯示，所有兒科ADA-SCID患者接受Strimvelis治療后3年的存活率達(dá)100%。Strimvelis只需給藥一次，而且不依賴于第三方捐獻(xiàn)者，不存在因排斥引發(fā)的免疫不相容風(fēng)險(xiǎn)。

逆轉(zhuǎn)錄病毒在癌癥和干細(xì)胞基因療法中被廣泛使用，可以通過表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)導(dǎo)cDNA和shRNA。大多數(shù)轉(zhuǎn)染質(zhì)粒來自MoMLV（莫洛尼鼠白血病病毒）或MSCV（鼠干細(xì)胞病毒），其包括包裝基因 (Gag-Pol) 和包膜基因（ENV）（見下圖）。 Gag是結(jié)構(gòu)性前體蛋白, Pol是聚合酶, ENV可以被改造（不攜帶表達(dá)病毒蛋白的基因），從而改變感染性。長(zhǎng)末端重復(fù)序列（LTR）基因的存在，其促進(jìn)重組基因整合到宿主基因組中。

慢病毒（Lentivirus）屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒的一種，和普通逆轉(zhuǎn)錄病毒不同，可以感染分裂期和非分裂期的哺乳動(dòng)物細(xì)胞。慢病毒的轉(zhuǎn)染需要同時(shí)存在包裝輔助質(zhì)粒和包膜輔助質(zhì)粒制粒（見下圖），其中VSV-G包膜輔助質(zhì)粒可以使慢病毒感染更寬范圍的細(xì)胞?，F(xiàn)階段慢病毒研究發(fā)展得很快，大量使用慢病毒載體的基因藥物已經(jīng)進(jìn)入臨床III期，主要涉及治療領(lǐng)域有腦白質(zhì)腎上腺營養(yǎng)不良癥、地中海貧血、粘多糖病等。

2014年4月，美國FDA授予Celladon公司旗下的心衰基因療法MYDICAR“突破性療法”認(rèn)定。這是FDA首次批準(zhǔn)的基因療法。

2014年11月，FDA授予Spark Therapeutics公司在研產(chǎn)品SPK-RPE65“突破性療法”地位，用于治療由于RPE65基因突變所導(dǎo)致的先天性利伯氏黑蒙癥患者的夜盲癥。

2015年2月，F(xiàn)DA授予BLUEBIRD公司的LentiGlobin BB305“突破性療法”認(rèn)定，治療地中海貧血病的基因治療。

2016年7月，F(xiàn)DA授予輝瑞和Spark共同研發(fā)的B型血友病試驗(yàn)性新藥SPK-9001 “突破性療法”認(rèn)定。

2016年7月，F(xiàn)DA授予AveXis公司在研新藥AVXS-101“突破性療法”認(rèn)定，用于治療 I 型脊髓性肌萎縮癥（Spinal Muscular Atrophy，SMA）的兒童患者。

2017年1月，F(xiàn)DA授予uniQure 公司AMT-060“突破性療法”認(rèn)定，用于B型血友病的治療。

2017年2月，F(xiàn)DA授予Tocagen公司其在研療法Toca 511 & Toca FC“突破性療法”認(rèn)定資格，用于治療復(fù)發(fā)性高級(jí)別膠質(zhì)瘤（high grade glioma）。

目前，美國尚無真正意義的基因治療藥物上市（反義核苷酸等除外），截止2017年3月，正處于臨床III期的藥物有13個(gè)，其中造血干細(xì)胞（HSC）治療領(lǐng)域3個(gè)、肝基因相關(guān)領(lǐng)域1個(gè)、視網(wǎng)膜基因治療領(lǐng)域2個(gè)、腫瘤領(lǐng)域4個(gè)、神經(jīng)性疾病領(lǐng)域3個(gè)（見下表。微信消息發(fā)送“基因療法”，可獲得Excel版詳細(xì)pipeline的下載鏈接）。

處于III期階段的基因治療藥物

注：數(shù)據(jù)來源Cortellis，此表不包含反義核苷酸、核酸適配體、腫瘤疫苗、CAR-T、溶瘤病毒、干擾RNA

在基因治療領(lǐng)域，Spark和Bluebird為當(dāng)之無愧的兩大明星，分別代表了AAV載體技術(shù)平臺(tái)和Lentivirus載體技術(shù)平臺(tái)的領(lǐng)頭羊。

Spark為AAV載體的死忠粉（見下圖），其治療視網(wǎng)膜疾病的SPK-RPE65已經(jīng)完成三期臨床，預(yù)計(jì)2017年早期向FDA遞交生物制品許可申請(qǐng)（BLA）,有望成為第一家邁入美國市場(chǎng)的基因療法新創(chuàng)公司。Spark還擁有處于I/II臨床階段的SPK-7001（脈絡(luò)膜缺失癥）、SPK-8001（A型血友?。PK-9001（B型血友?。?，均采用AAV病毒作為載體。

Bluebird為L(zhǎng)entivirus載體的堅(jiān)決擁護(hù)者（見下圖），治療ALD的Lenti-D和治療β地中海貧血的LentiGlobin均處于三期臨床招募階段，盡管LentiGlobin在β地中海貧血中的前期臨床數(shù)據(jù)不理想，導(dǎo)致其股價(jià)從194美元一度跌至35美元，但是其治療鐮狀細(xì)胞疾病的臨床（NCT02151526）在2017年迎來開門紅，3月2日《New England Journal of Medicine》期刊報(bào)道一名15歲患有兩年鐮狀細(xì)胞貧血癥的法國少年，在接受LentiGlobin治療后，該男孩已能夠產(chǎn)生足夠多的正常血細(xì)胞。

同時(shí)，Bluebird還擁有癌癥免疫治療和基因編輯兩大技術(shù)平臺(tái)，其中CART治療藥物BB2121已經(jīng)進(jìn)入臨床階段。

以下為部分基因治療公司的Pipeline，項(xiàng)目太多，在此不做具體介紹。

Cortellis數(shù)據(jù)庫收錄的以Gene therapy為關(guān)鍵詞的藥物統(tǒng)計(jì)結(jié)果見下圖，處于發(fā)現(xiàn)階段的項(xiàng)目高達(dá)974項(xiàng)，處于臨床階段的474項(xiàng)，處于上市及注冊(cè)階段的18項(xiàng)。

上述項(xiàng)目與基因治療相關(guān)的公司高達(dá)95家（如下表所示），但也可謂是百家爭(zhēng)鳴，良莠不齊。

據(jù)Informa統(tǒng)計(jì)，2016年全年基因療法相關(guān)企業(yè)融資共計(jì)28億美元，相比2015年69億美元出現(xiàn)大幅下降。下圖為近三年基因療法和細(xì)胞療法的融資總額， 2016年IPO融資情況如下：Intellia $124.2M 、Editas $108.6M 、AveXis $95M 、Audentes $85.1M 、CRISPR $56M 、GenSight €45.2M 、TiGenix $35.7M 、MaxCyte $14.2M 、Cellect $8.4M。

相比作為基因治療元年的2015年，2016年融資熱度的減少對(duì)基因治療長(zhǎng)遠(yuǎn)來說未必是壞事，基因治療需要一個(gè)量變到質(zhì)變的過程！

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雖然目前已經(jīng)針對(duì)多種罕見的疾病成功開發(fā)出了基因療法，像SCID和血友病這樣的疾病，這些罕見病都已明確基因突變。但是對(duì)于那些具有復(fù)雜遺傳病因的常見疾病，開發(fā)對(duì)應(yīng)的基因療法則更加困難，諸如阿爾茨海默病、糖尿病和心力衰竭等疾病，它們不僅涉及到多個(gè)基因，并且在患有同種疾病的不同病人中，對(duì)應(yīng)的基因突變還不完全相同。2015年4月，Celladon宣布其心衰藥物Mydicar 在一個(gè)叫做CUPID2二期臨床徹底失敗，F(xiàn)KD 也暫停了其SCH 721015心衰的適應(yīng)癥。

盡管基因治療路途坎坷，但是隨著crispr/cas基因編輯技術(shù)、mRNA新型藥物技術(shù)的應(yīng)用和載體技術(shù)的不斷完善，相信基因治療徹底治愈常見疾病終究不會(huì)是技術(shù)問題，只是時(shí)間問題罷了。

參考文獻(xiàn)：

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Gene_therapy

2. https://www.technologyreview.com/s/603498/10-breakthrough-technologies-2017-gene-therapy-20/

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Strimvelis

4. https://en.wikipedia.org/wiki/Alipogene_tiparvovec

5. https://www.med.upenn.edu/gtp/