过去的三十余年时间里，基因治疗领域取得了显著的进展，从单纯的实验室研究发展为获批上市的药品，为众多患有严重疾病的患者带来了希望。追溯至 150 多年前，孟德尔从豌豆杂交实验中发现基因遗传，回到今天，基因疗法在临床治疗上已得到成功应用并卓有成效。基因治疗产品包括通过转移的遗传物质来调节目的细胞的转录或翻译或特异性改变人类基因序列来的所有产品，包括核酸（例如：质粒、体外转录的核糖核酸）、基因修饰的病毒或微生物（例如：病毒、细菌、真菌）、用于人类基因组特异性编辑的核酸酶（例如：CRISPR-Cas9、锌指核酸酶）以及体外基因修饰的人类细胞。由于伦理和监管要求，处于临床治疗研究与临床试验阶段的基因治疗产品仅限用于体细胞。因而，基因治疗过程中改变的遗传物质不会遗传给其后代。用于治疗人类疾病的基因治疗产品作为生物制品进行监管。1974 年，美国国立卫生研究院 (NIH) 成立了重组 DNA 咨询委员会（RAC），负责审查和讨论基因治疗临床试验，为美国基因操作技术的风险规制立下了汗马功劳。2018 年，NIH 调整了 RAC 的角色职能，调整成为新兴生物技术相关的问题提供建议，并将RAC更名为创新与特别技术研究咨询委员会（NExTRAC）【1】。基因治疗药物的全球首个 IND 申请于 1988 年向 FDA 提交，研究了从晚期难治性黑色素瘤患者的肿瘤中获得的肿瘤浸润淋巴细胞（TIL），在体外经逆转录病毒介导的基因修饰后回输给患者之后的情况。作为首款基因疗法临床试验的第一步，第一个项目仅测试了基因成功转移和相应细胞存活的可能性，而不是基因校正的治疗潜力。此次临床试验实现了预期目标。自体细胞的体外基因转导、基因修饰细胞的体外扩增以及临床条件下对患者的给药均被证明是可行的。注入的基因修饰后细胞存活下来，在血液中循环，并归巢到目标肿瘤部位【2】。尽管如此，该产品后来未能证明其疗效，该计划最终被终止。然而，这些初步研究的执行为随后的基因治疗临床试验开辟了道路。随后几年，细胞转染和核酸递送新技术不断发展，导致更多产品进入临床阶段（图 1）。1988 年至 1999 年间，向 FDA 提交的基因治疗药物 IND 申请的项目数量稳步增加，随后出现明显下降，并在 2002 年达到最低点（见图 1）。下降原因在于 1999 年受试者杰西·基辛格 (Jesse Gelsinger) 接受基因治疗后不久死于肝功能衰竭的临床副作用事件。他是一名 18 岁的基因治疗药物临床试验参与者，该临床试验的药物是基于腺病毒载体的一款基因疗法，该疗法携带正常鸟氨酸转氨甲酰酶 (OTC) 基因，用于治疗 X 连锁 OTC 基因缺陷【3】。图 1. 1988 年到 2019 年，向 FDA 提交 IND 申请的基因治疗项目数量【4】当然，纵观此前的历史，基因治疗领域经历了许多失败的产品：一些是因为缺乏疗效，一些是因为严重的副作用。而 1999 年杰西·基辛格的临床副作用致死是基因治疗临床研究中最悲惨的事件之一，这场悲剧对整个基因治疗领域带来了强烈冲击。为了应对这一事件，FDA 和其他从事基因治疗工作的利益相关者采取了一系列措施，以确保所有基因治疗 IND 申请方加强他们现有产品的质量以及临床试验监督和监测，例如：2000 年 3 月，FDA 向所有基因治疗 IND 的申请方发出“基因治疗函”，要求提交其年度报告，总结其产品开发的各个方面，包括产品质量、生产、动物实验和临床试验等。此后，FDA 陆续发布了一系列与基因治疗产品相关的指导文件。基因治疗领域花了十多年的时间才从中恢复过来，在此期间，全球临床试验数量及增长处于较低水平。尽管在 2003 年，腺病毒载体基因治疗药物今又生（Gendicine）在中国获批上市，中国成为第一个批准基因治疗药物上市的国家。然而，鉴于基因治疗药物安全性问题，各监管机构对基因临床试验的较为谨慎。2012 年，UniQure 研发的 AAV 基因治疗药物 Glybera 被欧洲药物管理局批准用于治疗脂蛋白脂肪酶缺乏症，标志着基因治疗的梦想“照进了现实”。在随后的几年里，临床试验启动显著增加，从 2013 年到 2018 年每年都在创纪录的增加。基因治疗临床试验启动的最大增长出现在 2017-2018 年期间，因 2017 年 8 月，FDA 批准上市了美国第一个细胞基因治疗药物，即诺华的 Kymriah，Kymriah 是一款基于慢病毒载体体外基因治疗药物，是全球首款获批上市的 CAR-T 基因疗法，标志着以 CAR-T 为代表的细胞基因治疗技术开始正式应用到癌症治疗，同年 12 月，FDA 批准了美国第一个体内基因治疗药物 Luxturna。这显然增强了人们对基因治疗的信心。2019 年，FDA 批准了用于治疗 SMA 的体内基因治疗药物 Zolgensma，Zolgensma 在 2021 年的销售额为 13.52 亿美元【6】，2022 年前三季度 Zolgensma 的总营收 13.7 亿美元【7】，这标志着基因治疗在商业上的巨大成功。2022 年至今，短短一年多时间里，先后获批上市了十几款基因治疗药物，FDA 曾在多个场合表示，他们预计到 2025 年，每年将批准 10 至 20 种细胞基因疗法。相较于非病毒载体，鉴于病毒载体相对高效的基因递送效率，目前基因治疗临床上最常用的载体类型为病毒载体，全世界有数百项基于病毒载体的基因疗法临床试验项目，其中大约一半使用 AAV 载体，去年新获批上市的基因疗法中，AAV 基因疗法占比超过 40%。有调研报告显示，AAV 基因治疗临床试验在过去几年处于高速增长状态，1998 至 2007 年，公开进行的AAV基因治疗临床试验只有 22 项，而在 2018 年至 2022 年 6 月的 4 年半间这一数量翻了数倍，临床试验达到 120 项（如下图所示）。这些试验中至少 22 项临床试验已进入临床 3 期【8】；此外，截至目前，国内AAV基因疗法IND获批已有二十多款，其中 3 款处于临床 3 期阶段【9】。这些预示着未来的几年内会越来越多的 AAV 基因治疗药物面世。图 3. 不同时期 AAV 基因治疗临床试验注册数量【8】尽管基因疗法在成为常规治疗手段之前还有一段路要走，但越来越多基因疗法的获批上市、临床试验数量的急剧增长及众多文件法规的支持，昭示着基因疗法已走出“黑暗时期”，即将步入高速发展期。【1】https://osp.od.nih.gov/events/novel-and-exceptional-technology-and-research-advisory-committee-2/
【2】Cournoyer, D , and C. T. Caskey . "Gene transfer into humans: a first step." New England Journal of Medicine 323.9(1990):601-3.
【3】 Wilson, James M. "Lessons learned from the gene therapy trial for ornithine transcarbamylase deficiency." Molecular Genetics & Metabolism 96.4(2009):151-157.
【4】https://www.cell.com/molecular-therapy-family/methods/fulltext/S2329-0501(20)30208-4?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2329050120302084%3Fshowall%3Dtrue
【5】https://www.globaldata.com
【6】https://www.novartis.com/news/media-releases/novartis-delivers-mid-single-digit-sales-growth-margin-expansion-and-advancement-robust-pipeline-2021
【7】 https://www.novartis.com/investors/financial-data/product-sales
【8】 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2022.1001263/full
【9】 https://mp.weixin.qq.com/s/HEbbTHIKxwb8BGl0u7_MEw