12.5.2 遗传病的基因治疗
在遗传病的基因治疗中，将致病基因所对应的正常基因导入并表达于患者靶细胞中，以替代原来表达缺陷或异常表达的致病基因的功能，从而达到治疗疾病的目的。据不完全统计，人类有4000多种遗传病，在人群中的发病率为40％～50％。但真正了解病因、能进行产前诊断的仅限于那些为数不多的常见遗传病。由于目前基因治疗还处于发展阶段，对遗传病的基因治疗必须符合以下条件：①在DNA水平明确其发病原因及机制；②必须是单基因遗传病；③该基因的表达不需要精确调控；④该基因能在一种便于临床操作的组织细胞（如皮肤细胞、骨髓细胞等）中表达并发挥作用；⑤该遗传病不经治疗将有严重后果。目前能符合上述条件中4个以上的只有30余种遗传病。下面简单介绍几种已经在临床上进行治疗的人类单基因遗传病。
（1）腺苷脱氨酶（ADA）和嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）缺乏症：这是两种罕见的常染色体隐性遗传的代谢缺陷型疾病。其结果非常相似，均能使患者体内T细胞和B细胞代谢产物积累，从而抑制DNA的合成，对淋巴细胞产生毒副作用，造成T细胞和B细胞功能缺陷，最终导致重症联合免疫缺陷病（SCID），患者常因感染而生命垂危。临床上该病只能用骨髓移植治疗。ADA主要在未成熟的造血细胞中产生，而且只需少量的ADA即可缓解症状。首先从患者骨髓中提取造血干细胞，通过病毒载体将正常ADA基因导入干细胞，改造后输回体内，可产生并持续供应能够抗感染的健康免疫细胞，达到治疗的目的。
（2）血友病：虽然凝血因子是在肝细胞中合成，但研究表明，凝血因子的基因也可以在其他细胞中表达，而且只要少量表达的蛋白质进入血液即可缓解症状。血友病A是由凝血因子Ⅷ缺乏所致，血友病B是由凝血因子Ⅸ缺乏所致。凝血因子Ⅷ的cDNA很大，基因转移较困难，而凝血因子Ⅸ的cDNA较小，所以血友病B的基因治疗病例较多。而且已经证明凝血因子Ⅸ的基因能在肝细胞以外的许多细胞中表达。我国科学家于1991年12月成功进行了血友病B的基因治疗。
（3）苯丙酮尿症和其他先天性代谢缺陷病：这一类先天性代谢缺陷病主要为肝脏内某些代谢酶的缺乏所致。其中最具代表性的是苯丙酮尿症（phenylketonuria，PKU）。肝内苯丙氨酸羟化酶（phenylalanine hydroxylase，PAH）缺乏，致使苯丙氨酸不能转变为酪氨酸而产生疾病。由于PAH的辅因子生物蝶呤（biopterin）也在肝内合成，因此肝细胞理所当然成为PAH基因转移的靶细胞。在动物实验中，以逆转录病毒为载体，将PAH基因的cDNA转移至小鼠等哺乳动物肝细胞并获得较高水平的表达，为PKU的基因治疗迈出重要一步。
（4）莱-纳（Lesch-Nyhan）综合征：又称为自毁容貌综合征，是一种严重的X染色体连锁隐性遗传病。患者从小表现为智力迟钝，并且具有强烈的自残行为，其血清中因存在过量的尿酸而极易形成结石，并继而引起痛风等症。研究表明，这是一种由于次黄嘌呤磷酸核糖转移酶（hypoxanthine phosphoribosyl transferase，HPRT）缺乏所致的疾病，患者往往因得不到有效的治疗而在20～30岁时死亡。有研究将hprt基因转移至多种成纤维细胞、人和小鼠骨髓细胞及hprt缺陷的细胞中均得到较好表达，其产生的HPRT活性足以矫正hprt缺陷细胞的代谢缺陷，Lesch-Nyhan综合征临床上已成功得到治疗。
（5）家族性高胆固醇血症：又称为高β脂蛋白血症。这是一种因低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）受体基因突变，肝细胞不能有效清除血浆中的LDL（包括胆固醇），从而导致的一种高胆固醇血症（血清胆固醇比正常值高4～5倍）。据报道，1992年6月首次对一临床患者进行基因治疗研究，其中将携带LDL受体基因的逆转录病毒载体于体外导入肝细胞，然后将转染的肝细胞输回患者体内，从而表达产生LDL受体蛋白，帮助肝细胞清除血中LDL，取得了一定的疗效。
（6）杜氏肌营养不良症（DMD）：也称假肥大性肌营养不良，DMD是一种毁灭性的危及生命的X连锁疾病，主要由编码抗肌萎缩蛋白（dystrophin）的基因突变所致。抗肌萎缩蛋白是细胞骨架蛋白，负责在骨骼肌细胞的肌动蛋白和细胞外基质之间建立连接。抗肌萎缩蛋白的缺失使肌肉细胞易受损伤，导致患者肌肉退化与病变。Eteplirsen是一种30-核苷酸磷酸二氢吗啡啉低聚物，于2016年被美国FDA批准为ASO（antisense oligonucleotide，反义寡核苷酸）药物。Eteplirsen通过在缺陷基因变异中特异性跳过外显子51来恢复DMD的翻译阅读框，从而促进营养不良蛋白的产生。反义介导的“外显子跳跃性”治疗策略是使外显子从DMD成熟的mRNA中排除，以恢复阅读框。DMD的基因突变及分子机制研究可为其治疗研究打下基础，而后者的进行又需建立在DMD疾病模型之上，如mdx小鼠模型等。随着研究的深入，DMD基因治疗策略不断提出，并在动物模型上取得了不错的效果。近年来已有多项研究将CRISPR-Cas9系统应用于DMD的治疗。