干貨來襲！基因治療臨床試驗概述

基因治療的歷史可以分為基礎研究、臨床實驗開始、蕭條到繁榮以及未來的發展這四個階段（圖1）。下文將對每個階段的時間及發生的主要事件進行詳述。

圖1 基因治療的發展歷史

1.1?基礎研究階段（1909-1973）

基因治療之旅始于Wilhelm Johannsen創造了“基因（gene）”一詞。Francis Crick和James Watson在大約半個世紀后發現了DNA雙螺旋結構?！盎蚬こ蹋╣enetic engineering）”一詞最早是在20世紀30年代開始使用。在20世紀60年代，人們發現了細菌中基因轉移的基本原理，并根據這些原理發展了真核細胞的基因轉移技術。20世紀70年代首次描述的限制性內切酶和連接酶構成了基因操作的基礎。重組DNA技術使研究人員能夠將選定的治療基因導入工程載體。隨著病毒轉移遺傳物質的能力被發現，病毒載體逐漸成為一種有前途的基因轉移工具。這些技術進步使科學家成功應用基因治療載體將特定遺傳物質轉移到靶細胞從而實現治療目的。

1.2?臨床試驗開始階段（1989-2003）

基因治療臨床階段始于1989年，一種逆轉錄病毒被應用于新霉素耐藥標記，用來追蹤黑色素瘤免疫治療中的浸潤性淋巴細胞。第一次成功的基因治療臨床試驗于1990年在賓夕法尼亞大學啟動，在一名被診斷為重癥聯合免疫缺陷?。⊿CID）的四歲女孩體內應用：該試驗使用逆轉錄病毒載體將正?？截惖南佘彰摪泵福ˋDA）基因轉移到患者的T細胞后，令機體產生ADA的能力提高。經過該試驗，患者病情得以緩解且目前仍然存活。

然而，病毒載體的使用伴隨著隨機基因插入突變和免疫反應等不良事件，這使得基因治療應用的步伐開始放緩。1999年，一名被診斷為罕見代謝性疾病的18歲男孩，在接受腺病毒載體介導的編碼鳥氨酸轉氨酶基因療法后，死于因病毒引起的強烈免疫反應及繼發性多器官衰竭，成為第一個因基因治療導致死亡的患者。盡管這些不良事件延緩了基因治療的發展，但也展示出了基因治療對基因缺陷性疾病的治療潛力。

1.3?從蕭條到繁榮階段（開始批準基因治療產品，2003-2022）

2003年，在經過大約686項臨床試驗后，國家食品藥品監督管理局批準了Gendicine（今又生）上市，這是世界上首個獲批上市的商業化基因治療產品。兩年后，國家食品藥品監督管理局批準了溶瘤病毒產品Oncorine（安柯瑞）上市。2012年，歐洲藥品管理局（EMA）批準了uniQure公司的AAV基因治療產品Glybera，用于治療脂蛋白脂肪酶缺乏癥LPLD。第一個干細胞基因治療產品Strimvelis于2016年獲EMA批準上市。2017年，美國食品藥品管理局（FDA）批準了兩種嵌合抗原受體（CAR）產品Kymriah和Yescarta，成為基因治療藥物發展史上的關鍵里程碑，為未來的基因治療產品研發上市鋪平了道路。2017年12月，FDA批準了全球首款AAV基因治療產品Luxturna，用于治療雙等位RPE65基因突變導致的2型先天性黑蒙癥LCA。2019年5月，FDA批準了諾華公司的AAV基因治療產品Zolgensma，用于治療2歲以下的脊髓性肌肉萎縮癥SMA，該藥品以其212.5萬美元的售價被稱為“全球最昂貴藥物”。2022年，又有3款AAV基因治療藥物獲FDA批準上市，分別是Upstaza、Roctavian和Hemgenix。

1.4?未來的發展階段（2022-2025）

隨著多款基因治療產品的成功上市，以及越來越多的基因治療產品走向臨床，基因治療行業呈現出井噴式發展。該文總結了目前處于申請上市的69款基因治療產品及其適應癥（表1）。

表1 待批準的基因治療產品

基因療法在多個領域均發揮重要作用，作者回顧了2010-2020年的1908項基因治療臨床試驗后（圖2），得出的結論是，目前基因治療的臨床應用可分為三個主要領域：癌癥（Cancer）、單基因或多基因疾?。ㄟz傳性疾病，Genetic Disease）、傳染?。↖nfection）。

2.1?基因治療：一種新興的癌癥治療方法

如圖2C所示，血液系統相關癌癥的基因治療臨床試驗數量是最多的，其次是胃腸道和神經系統相關癌癥。表2總結了基因治療領域常見的疾病。白血病、淋巴瘤、黑色素瘤和多發性骨髓瘤是基因治療領域最常見的癌癥類型。從目前針對癌癥的臨床試驗來看，大多都處于臨床1期（圖3）。目前為止，已有一些被批準用于癌癥治療的基因治療產品，如Gendicine、Oncorine、Rexin-G、Imlyga、Delytact和8個CAR-T細胞治療產品，包括Kymriah、Yescarta、tecartus、breyanzi、abecma、ARI-0001、carteyva和carvykti。

2.2?遺傳性疾病的基因治療

如圖2D所示，遺傳性疾病的基因治療大多集中在代謝障礙類疾病、眼科疾病和凝血障礙類疾病上。臨床試驗數量最多的遺傳性疾病主要有SMA、DMD、B型血友病、ADA-SCID和β-地中海貧血（表2）。與癌癥相比，遺傳性疾病的基因治療臨床試驗處于臨床3期的比例更高（圖3）。這些臨床試驗大多是在體內進行的，AAV是最常用的基因治療載體（圖4）。目前為止，已有一些被批準用于治療ADA-SCID、DMD、SMA、LCA、β-地中海貧血的基因治療產品上市。

2.3?傳染病的基因治療

如表2所示，AIDS、COVID-19、瘧疾、埃博拉、丙型肝炎、HPV和乙肝是臨床試驗數量最多的傳染病。但從獲批的基因治療產品數量上來看，基因治療在傳染病的應用上還有很長的路要走。

圖2 不同疾病類型基因治療的臨床試驗數量

表2 基因治療領域常見的疾病

圖3 按研究階段和疾病類別分類的2010年-2020年臨床試驗數量

理想的基因治療載體應具有高轉導效率、誘導長期穩定表達的能力、靶細胞特異性、負載容量等特性。最常見的載體類型是病毒載體。與非病毒載體相比，病毒載體具有更高的轉導效率、更強的工程化能力和高度特異性的基因遞送特點。慢病毒和逆轉錄病毒主要用于制造CAR-T細胞和TCR修飾的T細胞產品。腺病毒載體作為溶瘤病毒產品和病毒疫苗產品而廣為人知。AAV載體因其安全性高、持續表達時間長，免疫原性低、血清型多等特點，成為目前最具前景的基因治療載體。

圖4 基因治療臨床試驗中使用不同載體的趨勢

基因治療從首次被認為是一種有效的治療方法距今已有30多年的歷史?；蛑委煴徽J為是難治性疾病的有效方法?；仡櫥蛑委煹陌l展趨勢，近十年是基因治療產品獲批數量不斷增加的十年，這意味著我們進入了一個新時代。并且基因治療策略隨著時間的推移而演變。遺傳學及生物技術的發展突破，如CRISPR-CAS基因編輯，使基因療法可治療疾病的種類更為廣闊。雖然基因療法主要用于癌癥和遺傳性疾病，但目前也有多款艾滋病、瘧疾和人乳頭瘤病毒等傳染病臨床試驗已進入臨床晚期研究階段。基因治療臨床試驗的十年趨勢分析結果顯示，以慢病毒、腺病毒和AAV為代表的病毒載體，在臨床中使用廣泛。慢病毒在CAR-T細胞或TCR修飾的T細胞產品中廣泛使用，AAV主要用作遺傳性疾病的體內基因治療載體。在非病毒載體中，最常見的是RNAs（siRNA、miRNA、shRNA）和質粒。在過去10年，體外基因治療已經取得了一定的進展，目前的管線眾多。數據也顯示，體內基因治療將會在未來十年迎來新的發展高潮。