基因治療時代到來：常用基因治療載體的介紹與選擇

　　基因治療載體分為兩大類：病毒載體（主要包括慢病毒、腺病毒、逆轉錄病毒、腺相關病毒等），非病毒載體（主要包括裸露DNA、脂質體、納米載體等）

　　在講基因治療載體前，我們先講一下基因治療中的兩個概念：in vivo和ex vivo。

　　in vivo：活體直接轉移，將帶有遺傳物質的載體直接注射到實驗動物或人體內。適用載體：腺相關病毒、腺病毒、非病毒載體等。

　　ex vivo：在體轉移，將實驗對象的細胞取出，體外培養并導入重組基因，而后將這些經遺傳修飾的細胞重新輸回實驗動物體內。適用載體：慢病毒、腺病毒、逆轉錄病毒等。

　　接下來我們介紹以下常用的基因治療載體

　　基因治療中的病毒載體

　　逆轉錄病毒（RV）：單鏈RNA病毒，可高效地感染多種類型細胞，可以將外源基因隨機插入并穩定整合到宿主細胞基因組中持續表達。其中γ-逆轉錄病毒載體最早被改造的且廣泛地被應用到基因治療中，并取得了不少巨大的成功。

　　不足之處：①不能感染非分裂細胞；②轉錄終止能力相對較弱，從而有可能造成轉錄通讀；③可能產生有復制能力的病毒；④可能造成插入性突變，例如使用逆轉錄病毒載體治療的10例X連鎖重度復合型免疫缺陷病(X-SCID)患者中，有4例因載體整合在原癌基因LMO2等的附近，激活下游基因的表達而罹患白血病。

　　逆轉錄病毒的插入位點是隨機的，但更偏向于插人基因的第一個內含子和轉錄起始位點。此后人們開始重新審視基因治療載體的使用所帶來的風險，此次使用逆轉錄病毒治療JEB后，研究團隊通過全基因測序確定了插入位點，發現有27000多個插入位點，但基本都集中在非編碼序列，沒有破壞已知的抑癌基因。

　　慢病毒（LV）：以HIV-1（人類免疫缺陷I型病毒）為基礎發展起來的基因治療載體。屬于逆轉錄病毒，能有效感染分裂細胞和非分裂細胞。隨機插入并穩定整合到宿主細胞基因組中持續表達。一系列的臨床研究效果非常理想，具有廣闊的應用前景。

　　慢病毒因為也屬于逆轉錄病毒，所以也存在因為隨機插入造成基因突變的風險，但是一系列的臨床研究證實，慢病毒載體相對于逆轉錄病毒來說安全性更高，適用性也更廣。

　　腺病毒（AdV）：無包膜的線性雙鏈DNA病毒，腺病毒載體宿主細胞范圍廣泛，有效感染分裂細胞和非分裂細胞，不與宿主細胞基因組整合，因而不存在插入突變風險，載體容量較大 。

　　不足之處：①缺乏特異靶向性，在一些缺乏其相應受體的細胞中感染效率低；②目的基因的表達時間短，可能需要重復治療；③有較強的免疫原性，例如18歲少年Jesse Gelsinger在接受Jim Wilson教授主導的腺病毒（AdV）的臨床治療中，因強烈的免疫反應去世（圖4），此后Wilson教授找到了更適合更安全的用于基因治療的病毒載體：腺相關病毒（AAV）。

　　腺相關病毒（AAV）：目前發現的一類結構最簡單的單鏈DNA缺陷型病毒，需要輔助病毒（通常為腺病毒）參與復制。由于其安全性好、宿主細胞范圍廣、免疫源性低，在體內表達外源基因時間長等特點，被視為最有前途的基因治療載體，在世界范圍內的基因治療和疫苗研究中得到廣泛應用。

　　不足之處：2018年1月29日，Human Gene Therapy雜志發表了美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院James.M.Wilson教授作為通訊作者的題為：Severe toxicity in nonhuman primates and piglets following high‐dose intravenous administration of an AAV vector expressing human SMN的研究文章（圖5）。研究認為靜脈高劑量注射AAV病毒用于基因治療會有嚴重毒性。詳情點擊：過猶不及：最安全的基因治療載體AAV被證實存在嚴重毒性作用

　　除了上述幾種常用的病毒載體外，在臨床基因治療中還有牛痘病毒載體、痘病毒載體、單純性皰疹病毒載體等，由于使用較少，不再一一介紹。

　　基因治療中的非病毒載體

　　在臨床基因治療中，病毒載體存在潛在安全性問題，且病毒載體容量有限，這些缺點促進了非病毒載體系統的發展。非病毒載體具有成本低、制備簡單、便于大規模生產、安全性高、外源基因長度不受限制等優點。最簡單的非病毒載體是裸DNA，可直接注入特定的組織，特別是肌肉，能達到較高水平的基因表達，在臨床基因治療中裸DNA有著較為廣泛的應用。以及近期異軍突起的納米材料載體，之前BioWorld專門做過解讀，詳情點擊：CAR-T新策略：納米顆粒攜帶CAR載體在體內產生CAR-T細胞。

　　非病毒載體雖然有著諸多優點，但也存在著明顯的缺點：①轉染效率不理想；②外源基因轉導到宿主細胞后表達時間短，③非特異性靶向較高等，因此非病毒載體進入臨床治療還需要做更深入的研究與改進 。

　　2017年，基因治療領域的一系列成功，宣告了基因治療時代的到來。我們的最終目標是安全有效的治愈癌癥和遺傳疾病，這個在之前看來的不可能任務正通過基因治療在一步步實現。