基因治療載體分為兩大類：病毒載體（主要包括慢病毒、腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺相關(guān)病毒等），非病毒載體（主要包括裸露DNA、脂質(zhì)體、納米載體等）

在講基因治療載體前，我們先講一下基因治療中的兩個概念：in vivo和ex vivo。

in vivo：活體直接轉(zhuǎn)移，將帶有遺傳物質(zhì)的載體直接注射到實(shí)驗(yàn)動物或人體內(nèi)。適用載體：腺相關(guān)病毒、腺病毒、非病毒載體等。

ex vivo：在體轉(zhuǎn)移，將實(shí)驗(yàn)對象的細(xì)胞取出，體外培養(yǎng)并導(dǎo)入重組基因，而后將這些經(jīng)遺傳修飾的細(xì)胞重新輸回實(shí)驗(yàn)動物體內(nèi)。適用載體：慢病毒、腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒等。

接下來我們介紹以下常用的基因治療載體

基因治療中的病毒載體

逆轉(zhuǎn)錄病毒（RV）：單鏈RNA病毒，可高效地感染多種類型細(xì)胞，可以將外源基因隨機(jī)插入并穩(wěn)定整合到宿主細(xì)胞基因組中持續(xù)表達(dá)。其中γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒載體最早被改造的且廣泛地被應(yīng)用到基因治療中，并取得了不少巨大的成功。

不足之處：①不能感染非分裂細(xì)胞；②轉(zhuǎn)錄終止能力相對較弱，從而有可能造成轉(zhuǎn)錄通讀；③可能產(chǎn)生有復(fù)制能力的病毒；④可能造成插入性突變，例如使用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體治療的10例X連鎖重度復(fù)合型免疫缺陷病(X-SCID)患者中，有4例因載體整合在原癌基因LMO2等的附近，激活下游基因的表達(dá)而罹患白血病。

逆轉(zhuǎn)錄病毒的插入位點(diǎn)是隨機(jī)的，但更偏向于插人基因的第一個內(nèi)含子和轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)。此后人們開始重新審視基因治療載體的使用所帶來的風(fēng)險，此次使用逆轉(zhuǎn)錄病毒治療JEB后，研究團(tuán)隊(duì)通過全基因測序確定了插入位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有27000多個插入位點(diǎn)，但基本都集中在非編碼序列，沒有破壞已知的抑癌基因。

慢病毒（LV）：以HIV-1（人類免疫缺陷I型病毒）為基礎(chǔ)發(fā)展起來的基因治療載體。屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，能有效感染分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞。隨機(jī)插入并穩(wěn)定整合到宿主細(xì)胞基因組中持續(xù)表達(dá)。一系列的臨床研究效果非常理想，具有廣闊的應(yīng)用前景。

慢病毒因?yàn)橐矊儆谀孓D(zhuǎn)錄病毒，所以也存在因?yàn)殡S機(jī)插入造成基因突變的風(fēng)險，但是一系列的臨床研究證實(shí)，慢病毒載體相對于逆轉(zhuǎn)錄病毒來說安全性更高，適用性也更廣。

腺病毒（AdV）：無包膜的線性雙鏈DNA病毒，腺病毒載體宿主細(xì)胞范圍廣泛，有效感染分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞，不與宿主細(xì)胞基因組整合，因而不存在插入突變風(fēng)險，載體容量較大 。

不足之處：①缺乏特異靶向性，在一些缺乏其相應(yīng)受體的細(xì)胞中感染效率低；②目的基因的表達(dá)時間短，可能需要重復(fù)治療；③有較強(qiáng)的免疫原性，例如18歲少年Jesse Gelsinger在接受Jim Wilson教授主導(dǎo)的腺病毒（AdV）的臨床治療中，因強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)去世（圖4），此后Wilson教授找到了更適合更安全的用于基因治療的病毒載體：腺相關(guān)病毒（AAV）。

腺相關(guān)病毒（AAV）：目前發(fā)現(xiàn)的一類結(jié)構(gòu)最簡單的單鏈DNA缺陷型病毒，需要輔助病毒（通常為腺病毒）參與復(fù)制。由于其安全性好、宿主細(xì)胞范圍廣、免疫源性低，在體內(nèi)表達(dá)外源基因時間長等特點(diǎn)，被視為最有前途的基因治療載體，在世界范圍內(nèi)的基因治療和疫苗研究中得到廣泛應(yīng)用。

不足之處：2018年1月29日，Human Gene Therapy雜志發(fā)表了美國賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院James.M.Wilson教授作為通訊作者的題為：Severe toxicity in nonhuman primates and piglets following high‐dose intravenous administration of an AAV vector expressing human SMN的研究文章（圖5）。研究認(rèn)為靜脈高劑量注射AAV病毒用于基因治療會有嚴(yán)重毒性。詳情點(diǎn)擊：過猶不及：最安全的基因治療載體AAV被證實(shí)存在嚴(yán)重毒性作用

除了上述幾種常用的病毒載體外，在臨床基因治療中還有牛痘病毒載體、痘病毒載體、單純性皰疹病毒載體等，由于使用較少，不再一一介紹。

基因治療中的非病毒載體

在臨床基因治療中，病毒載體存在潛在安全性問題，且病毒載體容量有限，這些缺點(diǎn)促進(jìn)了非病毒載體系統(tǒng)的發(fā)展。非病毒載體具有成本低、制備簡單、便于大規(guī)模生產(chǎn)、安全性高、外源基因長度不受限制等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的非病毒載體是裸DNA，可直接注入特定的組織，特別是肌肉，能達(dá)到較高水平的基因表達(dá)，在臨床基因治療中裸DNA有著較為廣泛的應(yīng)用。以及近期異軍突起的納米材料載體，之前BioWorld專門做過解讀，詳情點(diǎn)擊：CAR-T新策略：納米顆粒攜帶CAR載體在體內(nèi)產(chǎn)生CAR-T細(xì)胞。

非病毒載體雖然有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在著明顯的缺點(diǎn)：①轉(zhuǎn)染效率不理想；②外源基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到宿主細(xì)胞后表達(dá)時間短，③非特異性靶向較高等，因此非病毒載體進(jìn)入臨床治療還需要做更深入的研究與改進(jìn) 。

2017年，基因治療領(lǐng)域的一系列成功，宣告了基因治療時代的到來。我們的最終目標(biāo)是安全有效的治愈癌癥和遺傳疾病，這個在之前看來的不可能任務(wù)正通過基因治療在一步步實(shí)現(xiàn)。(生物谷Bioon.com）