第二节
基因工程产品替代治疗

20世纪80年代起，随着分子生物学技术的快速发展，一些应用基因工程技术合成的多肽和蛋白质产品陆续进入临床，应用于遗传性疾病的治疗。例如胰岛素可用于治疗胰岛素依赖的糖尿病，生长激素应用于生长激素缺乏的侏儒症的治疗，血友病可用凝血因子Ⅷ治疗。遗传病的基因治疗（gene therapy）是用具有正常功能的基因替代其缺陷的基因，或通过改变基因的表达，从而达到修复遗传缺陷的目的。

一、基因治疗的基本方法

（一）获得目的基因

进行基因治疗必须首先获得目的基因片段。这种目的基因片段可以是染色体基因组DNA，也可以是与mRNA互补的cDNA。

（二）选择靶细胞

基因治疗可选择的靶细胞主要有两大类：生殖细胞和体细胞。目前，人类基因治疗的研究主要限于体细胞。将目的基因导入靶细胞的途径有两种：一种是体内（in vivo），即将目的基因直接转移到体内的靶细胞，要求所用载体必须对靶细胞具有特异的选择性和高效的导入率；另一种是离体（ex vivo），将患者的某种组织或细胞（如成纤维细胞、骨髓、肝、外周血干细胞）取出体外，在短期培养的条件下转入目的基因，并进行筛选和富集含有外源基因的细胞，然后回输到患者体内。

（三）基因转移

将目的基因安全有效地转入靶细胞中是实现基因治疗的关键性步骤。目前采用的基因转移方法可大致分为病毒转移法和非病毒转移法。

1.病毒转移法

以病毒作为目的基因的载体，是体内基因转移最有效的方法，也是目前临床基因治疗采用的主要方法。

2.非病毒转移法

与病毒载体相比，非病毒载体具有低免疫反应、容易制备和成本低廉的优点，但是由于其转移效率低，影响了其在基因治疗中的应用。非病毒转移法主要分为物理和化学两类方法。

（1）物理方法主要有：

①直接注射法：在体外用显微注射方法将外源基因注入靶细胞，并在靶细胞中得以表达；②电穿孔法：借助电流击穿靶细胞膜使其对DNA通透性增加，使外源基因或含外源基因的重组载体易于进入靶细胞；③微粒子轰击法：利用亚微粒的钨和金能吸附DNA，将它包裹起来变成微粒，通过物理途径（一般应用可调电压产生的轰击波）使它获得很高的速度，即基因枪技术，微粒瞬间即可进入靶细胞。

（2）化学法：

利用人工脂质体或红细胞影泡、微细胞、原生质球等（如人工脂质体）通过与靶细胞融合或直接注射到病灶区，令其内含的外源基因表达。

二、基因治疗的临床应用

遗传病可分为单基因病和多基因病。单基因病因其致病基因单一明确，成为基因治疗的首选对象。1989—2015年全球共有209项单基因遗传病的基因治疗获得批准进行临床试验，主要包括囊性纤维病、原发性免疫缺陷病（严重的Wiskott-Aldrich综合征、X连锁的严重的联合免疫缺陷症、X连锁慢性肉芽肿病）、β-地中海贫血、血友病B、肌肉神经性疾病（贝克肌营养不良、杜氏肌营养不良、2C型肢带型肌营养不良）、糖原贮积症Ⅱ型、α ₁ 抗胰蛋白酶缺乏症、脂蛋白脂酶缺乏症、异染性脑白质营养不良、芳香族氨基酸脱羧酶缺乏症、亨廷顿综合征等。大多数临床试验处于1～2期，有些已取得较好的疗效。例如对10例严重B型血友病患者采用以腺相关病毒为载体的基因治疗，可明显提高血液中Ⅸ因子的水平并能长时间维持，在观察的3年多时间里出血事件和Ⅸ因子的输注减少了90%以上，并且在随访的3年中没有出现毒性反应。

近些年来，转基因技术与造血干细胞移植的结合应用，已使原发免疫缺陷病的治疗取得很大进步。采用基因转染至造血干细胞后输注治疗的10例腺苷脱氨酶（ADA）缺陷导致的重症联合免疫缺陷综合征患儿，不仅恢复了正常的嘌呤代谢，而且免疫功能获得重建，经8年随访，10例患儿全部存活，其中5例已不再需要免疫球蛋白替代治疗，并能对疫苗接种产生免疫反应。

经过反复审核，第一个基因治疗药物Glybera于2012年11月在欧洲被批准进入临床应用。这是以腺相关病毒为载体的基因治疗药物，通过肌内注射至体内可表达脂蛋白脂酶，用于治疗脂蛋白脂酶缺乏症（LPLD），使基因治疗成为现实。

然而，遗传病的基因治疗仍面临很多挑战。首先，目前对许多疾病的遗传背景了解不够，基因治疗的应用受到限制。其次，目前所采用的载体系统在导入效率、靶向性、载体容量及宿主反应等方面各有优缺点，还缺乏各方面都较优良的载体。再次，由于对导入的基因在体内的转录调控机制的认识有限，调控治疗基因在适当的组织器官内以适当的水平或方式表达还缺乏有效手段。