来源：汉靓的医药科技前沿
一、基因治疗的发展历程和分类
1.1基因治疗近三十年的发展历程：从兴起，低潮再到重新崛起基因治疗：广义的基因治疗包括所有纠正、修复DNA缺陷的方法，从而达到疾病治疗的目的。早在上世纪90年代，科学家们已开始这样的尝试。上世纪90年代，四岁的阿香提患有重症联合免疫缺陷病（SCID），这是一种因为腺苷脱氨酶的基因缺陷导致的免疫系统几乎崩溃的罕见遗传病。美国的安德森医生和其他合作者，从阿香提体内提取白细胞，将正常的腺苷脱氨酶导入这些细胞，然后把基因改造后的白细胞重新输入病人体内，手术后的阿香提体内生产出了正常的腺苷脱氨酶。
阿香提的成功案例点燃了人们对于基因治疗的热情，之后多个国家多个科学家迅速投入到基因治疗的浪潮之中，很多人认为基因治疗的时代已经来临，一直到年，18岁的杰西在一项基因治疗临床试验中因为病*载体引起的剧烈免疫反应不幸去世，给科学家们敲响了警钟，让人们重新审视基因治疗这项技术。
在此之后，基因治疗又出现了几例临床试验的失败，这些失败让基因治疗陷入了低潮期。一直到最近几年病*载体安全性和有效性的不断改进，基因编辑技术的兴起等，基因治疗热度渐升。
年，更是被认为是基因治疗的突破之年，在这一年，两款CAR-T产品问世，同时来自Spark公司的具有跨时代意义的眼部罕见病基因治疗产品Luxturna获批在美国上市。从全球范围来看，目前获批的基因治疗产品主要有以下：
表1：全球范围内获批的主要基因治疗产品
药品名
公司
上市时间
上市国家
适应症
癌症领域
Kymriah
诺华
美国
1）B细胞前体急性淋巴性白血病(ALL)；2）复发或者难治大B细胞淋巴瘤
Yescarta
Kite（现已被Gilead收购)
美国
复发/难治性大B细胞淋巴瘤
Imlygic
安进
美国
黑色素瘤
Rexin-G
Epeius
菲律宾
实体瘤
Oncorine
上海三维生物技术有限公司
中国
鼻咽喉头颈癌症
Gendicine
深圳赛百诺基因技术有限公司
中国
头颈癌症
非癌症领域
Luxturna
SparkTherapeutics
美国
RPE65基因突变相关的眼部罕见病
Glybera
uniQureChiesi
德国
脂蛋白脂酶缺乏症
Neovasculgen
HumanStemCellInstitute
俄罗斯
末梢血管病肢体缺血
资料来源：Pharmaprojects；注：欧盟把Imlygic列为一款基因治疗产品，但是美国FDA不认为这是一款基因治疗产品
图1：-年积极开发的基因治疗项目的数量
资料来源：Pharmaprojects（June）
图1展示了年-年之间全球积极开发的基因治疗项目的数量，从年左右，积极开发的基因治疗的项目数量呈指数级提升，并在年达到了约例，由此可见基因治疗行业经历了寒冬逐渐迎来曙光，并且发展迅速。
1.2基因编辑技术的进步助力基因治疗
基因编辑技术的突破也在一定程度上力推基因治疗的发展，其中人工核酸内切酶介导的基因组编辑技术，主要包括三种：ZFNs、TALENs和CRISPR/Cas9技术。和传统基因工程中的病*载体相比，基因编辑技术提供了一个精准的“手术刀”进行基因的增加，减少以及修改。尤其是以CRISPR/Cas9技术为核心的三大基因编辑公司：EditasMedicine，CRISPRTherapeutics和IntelliaTherapeutics，陆续登陆美股，且这三大基因编辑公司均致力于基因治疗产品的研发，虽然目前还是在非常早期的阶段，但是给基因治疗未来的发展带来很多希望。
表2：美国主要基因编辑公司介绍
公司名称
基因编辑技术路径
公司市值（亿美金）
旗下进展领先的基因治疗产品
研发进展
治疗领域
EditasMedicine
CRISPR/Cas9
18.7
EDIT-
临床前
眼部罕见病LCA10
CRISPRTherapeutics
CRISPR/Cas9
29.6
CTX
临床I/II期
β型地中海贫血
IntelliaTherapeutics
CRISPR/Cas9
12.5
ATTRProgram
临床试验申请
甲状腺素运载蛋白淀粉样变性
SangamoTherapeutics
ZFNs
16.8
SB-FIX
I/II期临床试验阶段
B型血友病
资料来源：EditasMedicine，CRISPRTherapeutics和IntelliaTherapeutics公司公告；注：截止日期
1.3基因治疗的分类基因治疗按照治疗方式，主要分为两大类：
1）体内基因治疗（InVivoGeneTherapy）：直接向血液或者目标器官中注射携带所需基因的载体。例如，Spark公司的Luxturna属于该类型；
2）体外基因治疗（ExVivoGeneTherapy）：把患者的细胞从体内移出，通过在体外对于细胞进行基因改造，重新输入至患者的体内，例如体外基因改造对造血干细胞，以Bluebird在研的用于治疗镰刀型贫血症的基因治疗产品LentiGlobin为代表，或者对免疫T细胞的基因改造，包括CAR-T，TCR-T等。
基因治疗按照治疗领域分类，又可以细分为癌症，单基因罕见遗传病，心血管疾病，传染病等。同时根据Pharmaprojects在年的报告，癌症和罕见病是当前基因治疗临床研究最多的两个领域，如下内容将详细介绍这两个领域的基因治疗现状和前景。
图2：在研的基因治疗数量（按照疾病分类）
资料来源：Pharmaprojects(June)
二、基因治疗在癌症领域的主要应用：CAR-T和TCR-T
目前基因治疗在肿瘤领域的应用，主要是通过在体外基因改造T细胞，通过CAR-T或者TCR-T的形式，再把基因改造后的T细胞回输到患者体内，让改造后的T细胞攻击癌细胞，从而达到治疗肿瘤的目的。
2.1CAR-T：肿瘤免疫治疗的热门技术
CAR-T（ChimericAntigenReceptorT-Cell），中文全称叫做嵌合抗原受体T细胞。简单地说，是通过基因改造技术，在T细胞（人体内一种重要的免疫细胞）上加入一个嵌合抗原受体，其主要是由胞外抗原结合区、跨膜链接区和胞内信号区三个部分组合，从而让免疫T细胞不仅能够特异性地识别癌症细胞，同时可以激活T细胞杀死癌症细胞。CAR-T技术治疗癌症的过程，主要是四个步骤：1）T细胞的收集、活化；2)T细胞的体外基因转导：通过基因工程技术，让CAR嵌合到T细胞上；3）构建好的CAR-T细胞的体外增值培养；4）CAR-T的回输和患者的观测。
图3：CAR-T细胞治疗流程
资料来源：NationalCancerInstitute
尽管CAR-T的理论由来已久，上个世纪90年代就有科学家提出，但是在过去的几年中，CAR-T技术突飞猛进，尤其是在年美国FDA批准了两款CAR-T治疗方案，分别是来自诺华和Kite（现在已经被Gilead收购）的Kymriah和Yescarta（如表1），除此之外，全球还有多家公司致力于CAR-T领域，代表公司包括：Juno（现已被Celgene收购）、Bluebird、Cellectis等。
2.2CAR-T疗法的代表公司：诺华早在年，Dr.CarlJune和其团队在宾夕法尼亚大学已展开CAR-T研究。经过了十几年的努力，年，诺华宣布和和宾夕法尼亚大学合作，共同研发和商业化CAR-T免疫疗法，其中就包括了CTL：一款以CD19为靶点的CAR-T肿瘤免疫疗法。同时在年，患有急性淋巴细胞白血病的美国7岁女孩艾米丽接受该CAR-T疗法，成为了世界上首个接受CTL治疗的患者，艾米丽的癌症至今也没有再复发。
年8月，诺华宣布CTL（商品名：Kymriah）获FDA批准用于25岁以下难治或者复发的B-细胞急性淋巴细胞白血病，也是全球第一款获批上市的CAR-T，其获批主要是基于一项全球临床多中心关键性临床试验数据（ELIANAStudy）。
年1月，诺华更新了该试验数据。结果显示，对于接受CAR-T治疗的75名患者，在这之后的三个月或者更长时间的随访中，Kymriah展现出了整体的总缓解率达到81%。60%的患者达到了完全缓解（CompleteResponse,CR），同时21%的患者达到了CR，但血细胞计数恢复不完全。对于所有应答患者，没有检测出微小残留病，中位的随访时间是13.1个月。
年5月，诺华批准了Kymriah用于成人复发或者难治的大B细胞淋巴瘤，包括了非弥漫性大B细胞淋巴瘤，以及高度的B细胞淋巴瘤。
2.3TCR-T：有望在实体瘤领域突破的肿瘤免疫疗法TCR-T（Tcellreceptor-geneengineeredTcells，TCR-T），中文全称是T细胞受体基因工程改造T细胞：通过基因工程的手段，直接改造T细胞识别肿瘤抗原的表面受体：TCR（Tcellreceptor：T细胞受体），从而加强T细胞识别和杀伤肿瘤细胞的能力。
尽管和CAR-T疗法一样，同属于肿瘤免疫治疗，也同样是体外对T细胞进行基因改造的基因治疗。但是和CAR-T疗法不同的地方在于：1）CAR-T疗法是在T细胞上构建一个嵌合型抗体受体，而TCR-T技术是改造T细胞的表面受体，增强其亲和性；2）和CAR-T只能识别肿瘤细胞表面抗原不同，TCR-T可以靶向细胞内或者细胞表面的肿瘤抗原，从而让TCR-T有了更多的靶点可供选择，尤其包括多个和癌症相关的细胞内抗原，这也是部分学者认为TCR-T在实力瘤领域具备巨大潜力的原因。
例如，肿瘤-睾丸抗原（Cancer-testisAntigen，简称CTAs），是一类发现于多种肿瘤组织内，但是正常细胞内较少出现的细胞质蛋白，被认为和很多癌症息息相关，而这一类的抗原，也成为了目前多款TCR-T疗法的目标靶点，包括NY-ESO-1,MAGEA4,MAGEA10等。
图4：TCR-T和CAR-T的区别
资料来源：AdaptimmuneTherapeutics
当然，TCR-T疗法目前还存在不少挑战，尚未有一款产品获批，面对的困难包括：肿瘤微环境的抑制作用，脱靶*性、神经*性，以及和CAR-T治疗遇到的类似的CRS（细胞因子释放综合征）等等。目前积极从事TCR-T疗法开发的公司包括Adaptimmune、Medigene、Kite等。
AdaptimmuneTherapeutics是英国的一家生物医药公司，成立于年，年登陆美国纳斯达克。公司的核心技术是其特有的TCR-T技术平台：SPEAR(SpecificPeptideEnhancedAffinityReceptor)T细胞技术，可以对特定抗原增强T细胞亲和力，该技术平台的研发已有超过15年的历史。
图5：TCR-T疗法的步骤
资料来源：Medigene
2.4TCR-T的代表公司：AdaptimmuneTherapeutics以该技术平台为基础，公司旗下有四款TCR-T治疗产品在临床阶段，分别以MAGE-A10,MAGE-A4,AFP和NY-ESO为靶点，涉足多个肿瘤类型，包括实体瘤和血液瘤。进度最领先的一款TCR-T疗法：NY-ESOTCR，已在多个癌症领域中进行临床试验，包括血液瘤领域的多发性骨髓瘤，实体瘤领域里的黑色素瘤，卵巢癌，非小细胞肺癌，滑膜肉瘤等。不过根据之前的条款，这款产品的全球权利已经授权给GSK。
表3：Adaptimmune产品管线
靶点
适应症
研发阶段
MAGE-A10TCR
非小细胞肺癌
临床I期
膀胱、黑素瘤、头颈癌症
临床I期
AFPTCR
肝细胞癌症
临床I期
MAGE-A4TCR
多个不同类型癌症
临床I期
NY-ESOTCR
滑膜肉瘤
临床II期
黏液样脂肪肉瘤
临床I期
多发性骨髓瘤
临床II期
卵巢癌
临床I期
黑素瘤
临床II期
非小细胞肺癌
临床I期
研究者发起的研究，国家癌症研究所，方向：滑膜肉瘤、骨髓瘤
临床II期
研究者发起的研究，方向：食道癌
临床I期
资料来源：Adaptimmune