引言
基因治疗、转基因、基因编辑，他们之间有着什么样的关联和区别？
作为基因治疗领域的一线研发人员，让我来给你说说吧。
说不定，在不久的未来，你也有机会接受先进的基因治疗。
基因治疗，正在成为攻克疑难杂症最有前景的治疗手段。
单基因遗传病、代谢性疾病、癌症等难以治愈的疾病，未来都有希望通过基因治疗技术得到突破。
一、什么是基因治疗
基因治疗，是通过改造患者的基因，实现治疗疾病的目的。
基因治疗的手段，包括转基因和基因编辑。
也就是说，基因治疗包括转基因和基因编辑。
为了便于理解，我们可以将我们的基因组想象为一个复杂的设备，比如电脑中央机。
当中央机出问题，不能正常工作时，我们可以采取2种方式进行修复：
第一、请专业的维修人员进行修理，把出故障的零件新修理好。
第二、用一台新机器，替换出故障的机器。
第一种方式，就像是基因编辑。用基因编辑技术，把出问题的基因修复。
第二种方式，就像是转基因技术。把功能正常的基因递送到我们的基因组，替换出问题的基因。
下面，我们就分别说一下基因递送技术和基因编辑技术。
二、转基因
转基因，是通过基因递送技术，把功能正常的基因，通过递送载体，递送入目的细胞内，从而达到治疗目的。
基因递送载体，包括慢病毒、腺相关病毒（AAV）、逆转录病毒等。
转基因领域已经发展很多年，技术比较成熟。
基因递送的载体，我们可以理解为运输卡车，基因就是卡车上的货物。
不同卡车可装载的货物多少不同，适合行驶的道路不同，速度也有区别。
这就像是基因递送载体，不同载体递送的基因也不同。
比如，慢病毒可以装载较大片段的基因，并且可以将目的基因整合到细胞基因组中，持续发挥作用。
腺相关病毒（AAV）可以装载的基因片段较小，进入细胞后在细胞浆中发挥作用，不整合到细胞基因组中，导致细胞基因突变的风险更低，安全性更好。
由于安全性更好，腺相关病毒（AAV）是全球目前临床应用最多的载体。
已获批上市的三个基因治疗产品，均是转基因产品。2个是AAV作为载体，1个是慢病毒作为载体。具体如下：
（1）Spark Therapeutics公司开发的Luxturna
采用AAV载体（AAV2）携带RPE65基因，治疗RPE65双等位基因突变导致的遗传性视网膜疾病先天性黑朦症Ⅱ型（Leber’s congenital amaurosis, LCA）。
该疗法2017年12月被FDA批准上市，双眼治疗价格在85万美元左右。
（2）诺华公司旗下AveXis Inc.的体内基因治疗药物Zolgensma (onasemnogene abeparvovec-xioi)
采用AAV载体（AAV9）携带SMA基因，用于治疗SMN1双等位基因缺陷导致的脊髓型肌肉萎缩（SMA）婴儿患者(<2岁)。
2019年5月FDA批准该产品上市，价为212.5万美金一次治疗，被称为史上单次治疗最贵药物。
（3）蓝鸟生物（Bluebird）开发的地中海贫血治疗药物Zynteglo
通过慢病毒载体，将功能性人βA-T87Q-珠蛋白基因导入CD34+ 造血干祖细胞中，并回输患者体内，使患者的红细胞自主生成功能正常的β-珠蛋白，并产生足够的血红蛋白。
Zynteglo用于治疗12岁以上非β0/β0基因型输血依赖型β-地中海贫血（TDT）患者。
2019年6月，EMA批准该疗法有条件上市，价格为180万美元一次治疗，是仅次于Zolgensma的“第二贵”药物。
Zynteglo于2022年也通过了FDA批准，在美国上市。
三、基因编辑
锌指核酸酶（zinc finger nuclease, ZFN）
转录活化因子样受体核酸酶（tranion activator-like effector nuclease,TALEN）
成簇的规律间隔短回文序列重复（clustered regulatory intersoaced short palindromic repeat,CRISPR）-CRISPR相关蛋白(Cas)
以上是基因编辑技术3个主要代表。
通过基因编辑技术，可实现目的基因的校正、敲除和增加。
与转基因技术相比，基因编辑技术更新，历史更短。
比如，CRISPR-Cas技术是2012才出现的技术，在2020年获得诺贝尔奖。
基因编辑技术，就是一个能够编辑基因组这本天书的神器。
人类基因组这本天书，约有31亿字（31亿碱基对）。
基因编辑技术就像是WORD软件的查找替换功能，能够准确找到需要剪切、插入、替换的文本，进行编辑。
理论上，基因编辑技术可以实现3种功能：
（1）基因失活：使功能异常的基因失去活性；
（2）基因替换：用功能正常的基因替换引起疾病的基因；
（3）基因插入：向细胞基因组引入一个新基因。
由于开发成本和专利限制等因素，ZFN和TALEN这两种基因编辑技术没有CRISPR-Cas应用广泛。
我们来重点介绍一下基于CRISPR-Cas基因编辑技术的进展：
1. CRISPR-Cas 9基因编辑
2位女科学家Donald和Jennifer首次发现CRISPR-Cas9基因编辑技术，并因此获得诺贝尔医学奖。
作为目前最热门最强大的基因编辑系统，CRISPR/Cas9技术由于其简单快捷的设计和构建方法、低廉的成本和较低的脱靶效率，被迅速运用于各类疾病的治疗中，为其带来了革命性的突破，在临床上极具应用潜 力。
在新药研发中，进展最快的是Donald参与创建的CRISPR therapeutics公司，治疗输血依赖型地中海贫血。
2022年6月欧洲血液学年会（EHA）发布了CRISPR therapeutics公司最新临床试验结果，如下图：
在此临床研究中，经过基因编辑治疗的44例地中海贫血患者，42例患者摆脱输血，2例患者输血量显著减少。临床治愈率高达95.5%。
另外，没有发现基因编辑本身带来的安全风险，不良事件主要来自自体造血干细胞移植前的清髓预处理。
在国内，CRISPR-Cas9基因编辑技术治疗地中海贫血的临床研究也已经开展。
目前，处于领先地位的公司有3家：
北京博雅辑因、上海邦耀生物、广州瑞风生物。
这3家公司均报道了成功治疗地中海贫血患者的案例。
2. CRISPR-Cas 12a 基因编辑
世界基因编辑领域的另一位牛人张锋，是华人基因编辑第一人。他参与创办的公司EDITAS公司，是以CRISPR-Cas 12a基因编辑技术为特色。
CRISPR-Cas12a功能与CRISPR-Cas9类似，但Cas12a蛋白更小，而且能够剪切的DNA序列不同。
基于CRISPR-Cas12a开发的基因编辑治疗产品EDIT-301是另一个治疗地中海贫血的创新产品。
EDITAS开发的EDIT-301已经获得美国FDA的批准，进行临床试验。目前尚在早期，还没有临床试验结果公布。
3. 单碱基基因编辑技术
单碱基编辑技术是华人科学家刘如谦开创的。刘如谦也因此被 Nature 评为“2017年影响世界十大科学人物”。
CRISPR-Cas蛋白编辑DNA序列时，会造成双链断裂（DSB, double strand break），基因突变的风险更高。
单碱基编辑技术不会造成DSB，而是直接变换单个碱基，实现对基因的编辑。
打个比方，替换一串珍珠中的一个珠子，CRISPR-Cas蛋白会把珍珠线打开，替换其中出问题的珍珠；而单碱基编辑技术不用打开珍珠线，直接替换珍珠。因而，单碱基编辑技术打散整串珍珠的风险就大大降低。
2020年2月，刘如谦、张锋、J. Keith Joung等人联合创立单碱基编辑公司 Beam Therapeutics 在美国纳斯达克成功上市，该公司致力于通过单碱基编辑技术开发遗传病基因疗法。
4. 先导编辑技术（Prime editor）
先导编辑（Prime editor）是最新一代的基因编辑技术，功能更强大。
先导编辑器允许编程安装任何单核苷酸转换、小的插入、删除或其组合，而不会产生DSB。
先导编辑器由一个融合到Cas9切口酶结构域的逆转录酶组成，并使用一个经过工程化的先导编辑引导 RNA（pegRNA）来将Cas9切口酶定向到特定的靶点，进而对感兴趣的碱基进行编辑。
理论上，先导编辑技术能够实现CRISPR-Cas和单基因编辑的所有功能，且安全性更好。
请注意，我在这里用了“理论上”一词。
医药技术非常复杂，理论上完美，在实践中验证时不一定行得通。
先导编辑技术尚无人体临床试验的结果，这一技术最终是否真的能够造福人类，还需要时间去验证技术的可行性、有效性和安全性。
结语
基因治疗的实现路径包括转基因和基因编辑。
随着基因科学的发展，基因治疗必将越来越普及。
无论是转基因，还是基因编辑，我们既不要盲目排斥，也不要盲目乐观，关键要看是否得到了科学的验证，即安全性和有效性方面的验证。
让我们一起期待，越来越多安全性和有效性得到充分验证的基因治疗服务人类，让我们每个人更长寿、更健康。