基因治疗现状分析

发布日期:2021-02-22

      2020年诺贝尔化学奖授予了两名女科学家,以表彰她们在基因组编辑方法研究领域做出的贡献。这里的基因组编辑方法,指的正是当下热门的CRISPR/Cas9基因编辑。今天小编就带领大家一起回顾一下目前国内外的基因治疗情况。基因治疗产品是指导入人体后,在体内通过对体细胞的遗传物质进行修饰、改变基因表达方式或调节细胞生物特性以达到疾病治疗目的的药品。目前国内外基因治疗领域研发火热,全球基因治疗相关产品临床试验数量达 4651 起,我国619 起,占比13%

  目前的基因治疗载体分为病毒类载体和非病毒类载体。


具体来说,腺相关病毒是一种非致病性细小病毒,作为基因载体的AAVs在进行人工重组时,会将目的基因插入两个ITRs之间,并将衣壳内基因组中编码病毒蛋白的部分完全删除。

腺病毒基因组两侧有2个长末端重复序列ITR,包含8个转录单元,第三代载体删除了整个病毒基因组,也被称为无内脏AVs载体。

逆转录病毒载体的典型特征是能够整合到宿主DNA中,且具有较高的侵染效率。最显著的缺点是缺乏细胞特异性和插入突变。

非病毒类载体根据作用方式可分为化学法和物理法。化学方法指利用载体与细胞膜良好的生物相容性,包括通过脂质体、聚合物以及无机纳米粒子等携带DNA,并将其转入到细胞内使其表达。物理方法如基因枪、电穿孔、磁转染等克服细胞膜的膜屏障,使得目的基因转入到细胞内。

  常见的几种基因编辑工具:

  锌指核酸酶(ZFN),是由锌指蛋白构成的DNA识别域和一个非特异性核酸内切酶构成。其中含有数量不等的锌指基序,这些锌指能够接到蛋白质与核酸、小分子或其他蛋白的特异相互作用。通过设计特定的锌指基序得到能够识别靶点DNA的锌指蛋白,再将其与非特异性核酸内切酶融合,得到特意切割靶位点锌指核酸酶。

  转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN),TALEN中的DNA结合结构域由转录激活因子样效应因子(TALE)高度保守序列组成,除了第12和第13位两个可变的氨基酸外,这两个可变的氨基酸被称为重复序列可变的氨基酸残基(RVD),每两个RVD可以识别DNA四个碱基中的一个。

  CRISPR/Cas的工作原理包括Cas蛋白通过PAM识别外来基因片段,将外源DNA切除整合到CRISPR序列中,CRISPR序列前的启动子启动转录,得到crRNA序列,之后通过与Cas蛋白组成核酸酶复合物,引导Cas蛋白去剪切目的基因,从而中断外源基因的表达。

  基因治疗在肿瘤治疗领域比较成功的应用是嵌合抗原受体T细胞疗法(CAR-T),目前主要是针对血液瘤。目前已获批准上市的CAR-T产品有三款,分别是诺华的Kymriah、Kite的Yescarta和Tecartus。目前国内CAR-T类产品申报上市的有两个,分别为复星凯特的 3 类药益基利仑赛注射液以及药明巨诺的 1 类药瑞基仑赛注射液。目前研究的热门靶点是 CD19,此外包括CD22BCMACD20等多个靶点。


  目前基因治疗企业的研发方向主要包括有载体类基因治疗和基因编辑类基因治疗。下方表格为相关领域的国内外公司分布。