基因治療方面的核心技術及產業前景

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一、基因治療：基於遺傳操控的疾病治療方案

基因治療是指用正常的基因導入人體細胞，以糾正或補充因基因缺陷和異常所引起的疾病，是一種根本性的治療策略。導入的基因可以是與缺陷基因對應、在體內表達具有特異功能的同源基因，也可以是與缺陷基因無關的治療基因。

與常規的藥物/治療方案相比，基因治療能從源頭上解決疾病的發生，故而在一些目前無法治療或療效不佳的疾病上有明顯優勢，比如血友病等。在安全性上，基因治療仍屬於新興技術，基因更改後通常難以逆轉，潛在風險較大。因此常規藥物仍然是疾病治療的首選方案，基因治療更多地是作爲常規治療方案的補充。

二、核心技術：轉基因和基因編輯

（一）轉基因技術發展早、更成熟，是目前基因治療主流技術，但應用受限

基因治療最初主要就是用於正常基因功能缺失遺傳病的治療，如聯合免疫缺陷病（患者20號染色體上的遺傳突變）。因此對於該類疾病的治療，最直接的思路就是利用載體將正常基因導入患者體內實現治療作用。目前最常用的載體就是人工改造後的工程病毒，目前臨牀上基因治療使用最多的病毒載體就是逆轉錄病毒、慢病毒和腺相關病毒。

1. 逆轉錄病毒Retrovirus

逆轉錄病毒是由兩條單鏈RNA、逆轉錄酶、核衣殼和包膜組成。其主要優勢表現在感染效率高、感染細胞譜系廣和基因穩定表達等。然而逆轉錄病毒載體其病毒本身的特性也帶來了諸如病毒毒性、免疫原性、基因插入突變等諸多問題。

2. 慢病毒Lentivirus

針對第一代逆轉錄病毒的侷限性，科學家又做了改進，發明了第二代逆轉錄病毒，主要代表就是慢病毒。慢病毒突破了“只感染分裂細胞”的侷限性，對分裂細胞和非分裂細胞均可感染，可攜帶的目的基因片段更大，而且誘發癌變的風險也降低。但是病毒毒性、免疫原性、基因整合引起的宿主基因突變等問題依然存在。

3. 腺相關病毒AAV

腺相關病毒是一類單鏈線性DNA病毒，不能獨立複製，只有在輔助病毒存在下才能感染並裂解宿主細胞。腺相關病毒的主要優勢是基因組非整合性，其進入宿主細胞後是以遊離DNA的形式存在，不會插入宿主基因組，也就不會引起宿主細胞基因組的插入突變，從而提高了基因治療的安全性。腺相關病毒的另一個優勢就是組織靶向性，不同亞型的病毒對不同的組織具有不同的親和力。但是腺相關病毒也存在一些弊端，如可攜帶的基因片段小，且目的基因易被稀釋等。

4. 非病毒載體

近年來科學家們開始利用非病毒載體將目的基因運送到患者細胞內，物理方法有顯微注射、基因槍和電轉導等，化學方法有脂質體和納米顆粒等。非病毒載體具有低細胞毒性、弱免疫原性的優勢，並且生產流程更加標準化，大規模生產更爲容易。目前非病毒載體技術還在不斷優化，待技術更加成熟以後，未來也會迎來更大的應用範圍。

（二）基因編輯技術更強大，市場前景廣闊

如果遺傳疾病不是由於基因缺失，而是由於基因突變所導致的，那麼轉基因的策略就行不通了。對於這類疾病的治療，就是需要把出錯的基因找出來進行糾正，使其恢復到正常的狀態，也就是基因編輯。基因編輯主要分爲3個步驟：定位異常基因、切除異常基因片段和修補恢復成正常基因。目前主要的技術可分爲鋅指酶技術、轉錄激活樣效應因子核酸酶技術和成簇規律性間隔的短迴文重複序列技術三大類。

1. 鋅指酶技術ZFN

一個鋅指核酸酶由DNA識別域和DNA剪切域兩部分組成。該技術主要的優勢在於基因修復方式多樣、精準更換基因、對基因表達強度影響較小。但是存在脫靶風險且細胞毒性較大，更大的問題是專利上的封鎖，制約了該技術的進展和應用。

2. 轉錄激活樣效應因子核酸酶技術TALEN

轉錄激活樣效應因子核酸酶技術工作原理與鋅指酶技術類似，均由DNA識別域和DNA剪切域組成，區別在於DNA序列的識別模式的區別。其工具蛋白設計更簡便、可編輯性高、成本降低、細胞毒性也降低。但是TALEN的工具蛋白不可通用，不同的基因仍需特異性的設計，而且脫靶效應也存在很大的風險。

3. 成簇規律性間隔的短迴文重複序列技術CRISPR

CRISPER系統的DNA定位和剪切元件由Guide RNA（gRNA）和Cas9蛋白組成，gRNA通過鹼基互補原則結合到目標DNA上，Cas9也順勢結合發揮剪切活性，進而利用細胞自帶的DNA修復系統實現基因編輯。與ZFN和TALEN相比，CRISPR系統設計簡便、易於操作、可實現多基因編輯，但仍存在脫靶風險。科學家們一直致力於優化CRISPR系統，相信未來基因編輯將會是CRISPR的天下。

三、基因治療的行業現狀：轉基因仍是主流，基因編輯潛力巨大

（一）基因治療臨牀意義重大

在部分適應症上，基因治療比傳統治療方案有明顯優勢，但是仍然只是對傳統治療方案的補充，主要用於對傳統治療方案效果不佳、致病機制或治療方案非常明確的疾病的治療，如基因遺傳病、腫瘤CAR-T療法等。因此對於大部分疾病來說，未來傳統治療方案仍是主流。作爲新興產業，能夠解決行業痛點的關鍵技術和人才仍是現階段基因治療行業最大的壁壘。

（二）國外多款產品接連上市，研發管線強勁；國內積極追趕，差距逐步縮小

近年來國外已有多款基因治療產品上市，如諾華公司的CAR-T細胞療法Kymriah2017年上市，用於治療復發或難治性急性淋巴細胞白血病；Spark公司的AAV爲載體的基因治療藥物AAV-RPE65（Luxturna），用於治療RPE65基因缺陷引起的視網膜疾病；同月，FDA批准了Kite Pharma公司的CAR-T細胞療法Yescarta上市，用於治療成人復發/難治性大B細胞淋巴瘤。

臨牀在研項目衆多，部分也取得了非常好的效果，進入到臨牀後期階段，如美國Sangamo Therapeutics公司利用鋅指核酸酶（ZFN）技術實現人類歷史上首次患者體內基因組的編輯；Editas獲批FDA首例CRISPR-CAS9體內基因編輯進入臨牀1/2期試驗。目前國外基因治療行業已經逐步跨入成長期，有望於未來幾年迎來大爆發。美國FDA預測在2025年，他們將能每年批准10-20個細胞療法或者基因治療產品。

由於起步晚、基礎科研薄弱、政策更進不及時等原因，在包括基因治療在內的創新藥領域國內企業一直落後於國外，更多是成爲國際製藥巨頭的追隨者。因此，目前國內基因治療主要集中在國外已經取得突破的領域，如CAR-T療法等。此外，基因治療在經歷了10多年的行業大整改之後剛剛進入成長期，國內外的差距遠小於其他傳統醫藥領域，國內企業仍有後來居上的潛力。5月17-18日，生物谷將舉辦2019（第十屆）細胞治療國際研討會，本次會議的主題是“加快中國細胞治療產品的上市”，設置主會場、基因編輯與細胞治療專場、CAR-T與幹細胞臨牀研究專場、細胞治療生產製造工藝專場和細胞治療產品註冊與臨牀申報專場。會議將繼續以轉化醫學爲切入點，以基礎研究與臨牀應用相結合，邀請國內外頂尖的細胞治療基礎研究和臨牀專家，瞄準細胞治療研究的最新研究動態和進展，圍繞上市從細胞治療的臨牀監管、治療規範、細胞治療安全性，新型細胞治療技術、實體瘤治療、腫瘤免疫檢查點抑制劑、間充質幹細胞臨牀應用、幹細胞移植治療、基因編輯與細胞治療、細胞治療生產製造工藝等熱門議題進行討論。

會議日程：