有机体的大多数疾病是由基因与环境相互作用而引发的，通过基因疗法可以从本质上治愈或缓解多种疾病，基因治疗（gene therapy）被认为是医学和药学领域的一次革命。随着越来越多基因治疗产品上市，基因治疗的征程已见曙光，从目前已获批产品和未获批的产品临床试验进程来看，基因治疗前景广阔。

基因治疗简介

1、定义和机制

基因治疗定义有广义和狭义之分，狭义的概念是指用具有正常功能的基因置换或增补患者体内有缺陷的基因，从而达到治疗的目的。广义的概念指把某些遗传物质转移到患者体内，使其在患者体内表达，最终达到治疗某种疾病的方法。

基因治疗旨在解决疾病的根本原因，如我们基因的变化。如果基因就像我们身体的蓝图，基因治疗就是可以填补缺失的部分或纠正错误的图纸。基因治疗常见机制有以下几种：

（1）用正常基因补偿突变的基因，如治疗血友病可用正常的凝血因子VIII或凝血因子IX基因分别补偿变异基因实现基因治疗。

（2）修复体内突变的基因，对于单碱基突变类型的遗传病如I型酪氨酸血症、镰状细胞病、杜氏肌营养不良症都可以通过修复突变碱基来恢复基因功能。

（3）使功能异常的致病基因失活/激活，如对于家族性高胆固醇血症、遗传性耳聋等疾病可对致病基因进行敲除以达到治疗的目的。

（4）将新的基因或修饰了的基因导入体内进行疾病治疗，如利用基因修饰后的CAR-T疗法治疗癌症。

2、基因治疗的分类

基因与细胞疗法与传统药物在药物形式上有较大区别，药物形式是DNA、RNA或者细胞。目前被批准的基因治疗药物包括质粒DNA、反义寡核苷酸、小干扰RNA-脂质复合体、病毒以及遗传工程细胞治疗产品。随着基因治疗技术的不断发展，各类基因治疗药物的成功研发，基因治疗已为多种难治性疾病提供了新的治疗策略。

基因治疗的分类（图片来源：生物经纬）

根据治疗途径，基因治疗可分为体内基因治疗和体外基因治疗。其中体内基因治疗是指将携带治疗性基因的病毒或非病毒载体直接递送到患者体内；体外基因治疗则指将患者的细胞在体外进行遗传修饰后重新输入患者体内。

基因治疗的两种策略示意（图片来源：科技导报）

3、基因治疗发展与挑战

基因治疗的历史可以分为基础研究、临床试验开始、萧条到繁荣以及未来发展这四个阶段。基因治疗可以减少患者在治疗中的副作用，减轻痛苦，提高生活质量，在癌症、遗传性疾病、感染性疾病、心血管疾病和自身免疫性疾病等疾病中具有广阔的应用前景。随着基因治疗近年来临床试验的大量开展，基因治疗产品的陆续预期获批上市，国内基因治疗市场规模将快速扩大，预计在2025年我国基因治疗市场规模将达到25.9亿美元左右。

然而，作为一种“革命式”的新型疗法，基因治疗也面临诸多挑战。目前大多数基因疗法都利用病毒载体进行基因递送，而病毒载体可能引起机体炎症、诱发免疫反应，会造成外源基因随机整合破坏基因组，且存在致癌风险。腺相关病毒作为新的基因递送载体，虽然安全隐患和免疫原性大大降低，但载体毒性和免疫原性还需要进一步消除，且基因导入体内的靶向性有待提高。基因编辑工具也有很多潜在的安全问题，例如：CRISPR可能诱导大片段的染色体缺失，增加了癌变风险。因此将CRISPR应用到人体试验的安全性和有效性仍有待进一步评估。

百奥动物药理学平台

百奥动物药理学平台可提供基因治疗产品的功效、安全性和作用机制评估，以支持新药IND申报。流式细胞仪平台和细胞基础平台以快速、可靠和可重复的方式支持一系列体外和离体研究，包括评估免疫细胞活化、组织分布、免疫原性等。丰富的动物模型资源，可有效支持基因治疗产品的体内疗效评估。此外，我们的病理学/毒理学平台可在临床前研究期间提供全面的药物安全性评估。

基因治疗产品的临床前评估服务

1、动物模型

百奥动物目前可提供700多种动物产品(包括癌症、自身免疫性疾病、代谢疾病、神经科学等领域)，进行基因治疗产品临床前功效、安全性和作用机制评估。

高甘油三酯血症与动脉粥样硬化

图1：核酸类药物对B-hANGPTL3小鼠肝组织中人ANGPTL3 mRNA的抑制效果

结果显示，治疗组(G2)与对照组(G1)相比，人ANGPTL3明显降低，说明B-hANGPTL3 Plus小鼠为人ANGPTL3靶向核酸药物的体内评价提供了强有力的临床前模型。

血友病

图2：活化部分凝血活酶时间测定

结果显示，F9/F8 KO小鼠APTT值明显高于野生鼠，注射NovoSeven后APTT恢复正常。

同系肿瘤模型和CDX模型

2、ELISpot 分析

图3：IFN-γ ELISpot分析脾细胞对mCD3e抗体刺激的反应

C57BL/6小鼠的脾细胞以5.00×104-2.50×105/孔的密度接种。斑点数量反应分泌细胞因子细胞的数量，斑点的大小和强度提供有关每个细胞产生的细胞因子量的信息

3、ICS分析

图4：细胞内蛋白的流式细胞术分析

从C57BL/6小鼠接种的MC38肿瘤中分离到肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)。采用流式细胞仪检测肿瘤浸润性T细胞中的TNF-α/IFN-γ和肿瘤浸润性T/NK细胞中的颗粒酶B。

4、免疫细胞图谱和细胞因子分析

图5：流式细胞术在单个配色方案上的免疫分析

常规细胞因子检测

5、药代动力学试验

ELISA

Electrochemiluminescence (ECL)

6、ADA分析

7、病理学/毒理学

◆ 解剖病理：H&E, IHC, IF, ICC及特殊染色

◆ 分子病理学：RNAscope和Tunel染色

◆ 诊断病理学

◆ 毒理学评价

◆ 定性和半定量分析

◆ 组织微阵列药物筛选

◆ 临床血液学：全血细胞计数和生物化学

Halo数字图像分析

硬件平台

百奥动物药理学平台为基因治疗产品提供临床前评估服务，旨在确保基因治疗产品在进入临床试验之前符合安全和疗效标准。欢迎联系我们，获取更多资料。

参考资料：

[1] Ma H, Bell KN, Loker RN. Mol Ther Methods Clin Dev. 2020 Nov 17;20:152-168

[2] https://patienteducation.asgct.org/gene-therapy-101/ gene-therapy-basics