国批准世界上第一例基因治疗临床试验。1996年以来，美国用基因治疗方法，一次注射，可带来长久的疗效或根治。用蛋白质（血管内皮生长因子）VEGF治疗冠心病、心肌缺血，II期临床完成后确认疗效不好。然而，用重组腺病毒—VEGF进行基因治疗，临床试验证明只l～2次注射后，冠脉血管再生。许多疾病是局部组织器官结构和功能障碍，基因治疗可以达到局部患病，局部用药。
基因冶疗的优势将对医疗方式做出重大改变。迄今十多年间，世界各国已提出近700个临床方案，各种病例数超过6000个。研究人员尝试用基因治疗恶性肿瘤、心血管疾病等严重威胁人类健康的疾病。
基因和细胞疗法作为一种全新的医疗手段日益引起人们的重视，特别对于那些不能使用传统医疗手段彻底治愈的疾病，如帕金森病、糖尿病、血友病、乙肝、肿瘤和艾滋病等。目前使用的基因疗法载体主要包括病毒类和非病毒类两种。一般来说，病毒类载体在表达强度和时空性方面比非病毒类载体优越，但是其安全性则有赖于进一步改善和提高。
基因治疗药物主要有两大部分，一为目标基因，或是经修饰过的目标基因；一为运载系统，即是能将目标基因运载到靶细胞进行表达的系统。
（一）目标基因
目标基因是基因治疗的主要部分，通过目标基因进入靶细胞以改变痛变的生化过程，从而达到治疗疾病的目的。用于治疗的目标基因大致有如下类型。
（1）基因取代，即用正常基因取代缺失的基因或病变基因，这种目标基因已用在遗传病的基因治疗上；
（2）干扰病变基因表达的基因；如在肿瘤治疗中，由于正常基因组中含有致肿瘤基因及肿瘤抑制基因，用肿瘤抑崩基因来抑制肿瘤的发展已有了开发；
（3）提高机体对疾病免疫能力的基因；插入活化药物的基因；核酸疫苗；反义核酸和核酸酶，反义核酸药物可以靶向核酸如病毒核酸配对杂交，由于反义药物中核酸序列中的特异排列使病毒不能再繁殖，从而达到治疗的目的。随着人类基因及有关人类疾病基因的阐明，基因畸变与疾病的关系将进一步在诊断及治疗上提供有用的信息与方法。现基因治疗的目标基因已不仅限于遗传病、肿瘤及爱滋病方面，有报导已开展了关节炎治疗方面研究。
（二）基因运载系统
病毒可以高效率地进入特定的细胞类型，复制所携带DNA 并表达自身蛋白产生新的病毒粒子，因此首先被改造作为基因治疗的载体。
一个好的目标基因需要有好的载体才能进入有疾病的细胞中去，达到治疗的目的。基因载体有经过处理的病毒外壳作为载体及非病毒载体两大类。
据统计，目前已经采用基因治疗的病例中，约有80%所选用的是病毒载体，如逆转录病毒、腺病毒、单纯疱疹病毒、腺病毒相关病毒以及痘病毒等。虽然病毒作为基因运送载体已经使用很多，但仍然存在着危险性，如免疫原性和病毒性重组等安全性问题。此外，病毒载体自身容量有限，制备滴度不高，病毒载体基因治疗药物的注射剂一般需要高滴度载体，
即达到108感染个体／毫升。1999年出现首例因使用腺病毒载体而致病人死亡的事件发生后美国许多科研机构已停止使用病毒类载体，重点转向非病毒类载体研究。
理想的非病毒载体需要满足以下条件：保护DNA不被细胞外DNA降解酶的降解；携带DNA穿透细胞膜；保护DNA在进入核前不被细胞内容酶体和酶等降解；能有效将有活性的基因插入目的区；可生物降解，从细胞中消除；无细胞毒性等。
非病毒载体与之相比虽然转染效率有限，但是具有无传染性、不限制载体容量、化学结构可控制以及可大量制备等优点而越来越受到研究者的青睐。
非病毒载体有的是以磷脂包裹基因，以帮助基因进入细胞内；也有的是以直流电击的方式帮助基因进入的。用非病毒载体引入的基因通常会很快被细胞清除出去，一般只能在细胞内存在几天到一周。
目前，非病毒载体主要包括改性的天然高分子和合成高分子两大类。改性天然高分子主要是脂质类（如固醇类）、多糖类（如壳多糖、右旋糖苷和藻酸等）、蛋白质类（如胶原蛋白、鱼精蛋白等）以及多肽类的物质。合成高分子则主要是一些可以生物降解的（如聚赖氨酸、聚乳酸、聚乙烯醇及其嵌段或接枝共聚物等）、聚阳离子性的高分子（聚乙烯亚胺、聚酰胺树枝状高分子等）充当运送载体，分别以微球、囊泡或胶束等形式包覆DNA，运送到达病理部位后进行释放。
第二部分 基因工程药物的研究现状
基因工程药物因为其疗效好，副作用小，应用范围广泛而成为各国政府和企业投资研究开发的热点领域，大量的基因工程药品连续问世，年产值达数十亿美元。自1982年问世以来，基因工程药物成为制药行业的一支奇兵，每年平均有3～4个新药或疫苗问世，开发成功的约五十多个药品已广泛应用于治疗肿瘤、肝炎、发育不良、糖尿病、囊纤维变性和一些遗传病上，在很多领域特别是疑难病症上，起到了传统化学药物难以达到的作用。其原因在于，基因工程药物的研究与开发多是以对疾病的分子水平上的了解为基础的，往往会产生意想不到的高疗效。
基因工程制造药行业在近二十年中的飞速发展是以分子遗传、分子生物、分子病理、生物物理等基础学科的突破，以及基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程等基础工程学科的高速进展为后盾的。基因工程药物的开发时间为5～7年，比开发新化学单体（10-12年）要短一些，当然这也与各国政府的支持有关。据报道，开发活性蛋白生物创新药的成功率按开发的5个阶段大致是：临床前的成功率为15%，一期临床为27%，二期临床为40%，三期临床为80%，注册登记为90%，总体成功率大大高于化学药。适应症不断延伸也是蛋白类药物的一大特点。例如rhG-CSF，1991年上市时批准的适应症是化疗并发中性粒细胞减少，到1995年11月13日止，又增加了骨髓移植，严重慢性中性粒细胞减少及外周及外周血干细胞移植等适应症。因此，基因工程生物药物发展包括新品种和新适应症两个方面。
随着基因工程药物的发展，转基因技术研究的深入，转基因技术在制药业中具有广阔的
发展前景，我国的基因制药行业已初具规模。随着后基因组时代的逐步深入，生物反应器、反义核酸技术、RNAi技术和siRNA等基因技术的不断完善，采用小分子干扰手段进行基因治疗极具发展潜力. 使用现代生物学、医学、药学最先进的技术设备和方法生产基因工程药物，治疗遗传疾病和肿瘤等病症引起了全世界更多研究者的高度重视。
发展和完善生物药物制剂、大分子药物吸收、转运机理研究和给药系统研究、代谢工程—组合生物学与新药研发、糖生物学和糖基化工程与新药研究等成为最热门的研究热点。基因工程药物的生物机理和传导机制及生物信息组学和代谢功能的研究受到了高度关注，而且，生物信息学和功能基因组学，特别是蛋白质组学、药物基因组学与基因药物研究发展关系十分密切。DNA芯片技术、构建生物分子库以研制新药、定点突变、DNA洗牌技术和计算机辅助新蛋白质设计等基因工程药物技术的发展前景广阔，医学应用价值深远。
基因工程药物目前的研究方向是通过关键技术的突破性研究，研发具有自主知识产权，对治疗人类重大疾病能够产生确切的疗效，毒副作用较小，可以进行大型规模化生产，质量较为稳定的、功能可控的基因工程药物，并且在原有基因工程药物的基础上，开发系列制剂，满足不同患者的需求，扩大临床治疗效果和应用范围。
第三部分 基因工程药物的临床应用
基因治疗药物的生产是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质，然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来，经过系列操作后将基因放入可以大量生产的受体细胞，如细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞中去，在受体细胞不断繁殖过程中，大规模地生产具有预防和治疗这种疾病的蛋白质，即基因疫苗和药物。
我国是世界首个基因治疗药物的诞生地，2003年l0月16日，重组人p53腺病毒注射液经国家食品药品监督管理局批准，获得新药证书。2004年1月20日，经批准获得准字号生产批文。
国外现有的基因药物，国内大部分也能生产，我国目前生产的常用于临床的基因工程药物主要有：
干扰素α类：它是以白细胞为来源的干扰素基因克隆和表达的基因工程药物，包括α-1b、α-2a、α-2b，是国内外公认的抗炎药物。如与抗病毒药物合用，可以提高其疗效，还可用于各种病毒性疾患、多种肿瘤、艾滋病的治疗。
干扰素γ类：其来源于类淋巴细胞，是一种免疫调节剂，具有抗肿瘤、抗病毒、调节和增强机体免疫功能的作用，广泛用于肿瘤，如肝细胞瘤、肺肿瘤、卵巢子宫肿瘤、肾细胞肿瘤、白血病、恶性黑色素细胞肿瘤等，以及免疫性疾病，如类风湿性关节炎、特应性皮炎、系统性硬皮病、瘢痕疙瘩等。
白细胞介素-2：它是由淋巴细胞产生的糖蛋白，用重组技术生产的IL-2与天然的生物活性相同。其参与免疫反应，调节T淋巴细胞生长与分化，刺激T淋巴细胞、NK细胞及LAK细胞的增殖，增强B淋巴细胞的增殖和抗体的分泌，诱导γ-干扰素的分泌，可以增强机体免疫能力，提高化疗的疗效，对肿瘤转移和复发有一定的预防作用。
粒细胞—巨噬细胞集落刺激因子：它是用重组基因工程技术产生的非糖基化酸性蛋白。可促进造血分化，增殖，刺激粒、单核巨噬细胞成熟、释放，增强白细胞的多种功能，以增强机体抗病毒、抗细菌及抗肿瘤的能力。用于防治多种原因引起的白细胞减少症，如再生障碍性贫血，化疗、放疗引起的白细胞减少；骨髓移植及骨髓异常增生综合征；与干扰素并用治疗病毒性肝炎、艾滋病；与白介素并用治疗恶性肿瘤等。
表皮生长因子：它可用于角膜损伤及角膜移植、严重烧伤及患十二指肠溃疡的病人。 链激酶：其为β溶血性链球菌产生的非酶蛋白质，可间接激活纤溶酶原，使之转为具有活性的纤溶酶，使纤维蛋白分解为纤维蛋白降解产物，将已形成的血栓溶解后清除。用于静脉溶栓和冠脉溶栓。
乙肝疫苗：由重组酵母培养表达的乙型肝炎表面抗原(HBsAg)经纯化、灭活及佐剂吸附后制成的基因工程乙肝疫苗，主要用于婴幼儿及易感者预防乙型肝炎，免疫力可维持3～5年。
成纤维细胞生长因子：它可用于创口修复、间歇性外周血管疾病。 红细胞生长素：它可用于肾性贫血、恶性贫血、肿瘤化疗引起的贫血。
胰岛素：其由二条肽链经两个二硫链相连，α链含21个氨基酸，而β链含DNA技术人工合成人胰岛素及人胰岛素原，以降低抗原性，并通过化学方法延长胰岛素的作用时间，制成各种不同制剂以供临床选用，用于治疗糖尿病。
人生长激素：通过细菌基因重组DNA技术人工合成人生长激素，用于治疗生长激素缺乏性侏儒症与儿童矮小，以及与艾滋病有关的分解代谢性消瘦。
粒细胞集落刺激因子：与粒细胞—巨噬细胞集落刺激因子相同，用重组DNA技术制成。能促进中性粒细胞前体分化、增殖，促进中性粒细胞自骨髓释放入血，并能增强成熟中性粒细胞的功能。用于促进骨髓移植后中性粒细胞计数升高，急性白血病、恶性淋巴瘤及其他恶性肿瘤化疗引起的中性粒细胞减少症，骨髓增生异常综合征及再生障碍性贫血伴发的中性粒细胞减少症，先天性、特发性中性粒细胞减少症。
目前，我国自行开发的株胸甘激酶基因工程化细胞制剂、细胞免疫治疗等技术和制剂，应用于肝肿瘤、肺肿瘤、胃肿瘤、宫颈肿瘤、乳腺肿瘤等疾病，均具有良好的临床疗效。
（一）肿瘤的基因疗法
肿瘤是当前严重威胁人类生命的疾病，每年因肿瘤而得不到有效治疗以及因放疗、化疗的毒副作用而死亡的病人非常多，导致其成为各种疾病的主要致死病因。目前肿瘤治疗普遍缺乏特异的、有效的药物和有效的给药途径，极大地阻碍了病人的治疗。国际上对肿瘤的治疗进行了多方面的探索，目的在于克服临床上应用的放疗、化疗药物选择性低、对病人具有强烈的毒副作用的致命弱点，取得一些进展，但大多停留在临床初期试验阶段。
中国占世界人口的1/4，是肿瘤的高发地区。近年来，随着人们生活方式的变化，空气、水和环境的污染，中国和亚洲的肿瘤发病率有增无减，尽管人们积极努力地寻找新的更加有效的治疗方法，但肿瘤病人的存活率仍没有根本的改善。
肿瘤的发生与原癌基因的激活，抑癌基因的失活，以及细胞凋亡因子相关基因的变异有关，故我们可以人为的恢复这些基因变异造成的后果，使细胞生长恢复正常而治疗肿瘤。P53基因家族是一个巨大抑癌基因家族，控制细胞凋亡，在肿瘤细胞中频繁发现它发生了突变，临床前实验研究表明p53基因的导入能够调控细胞周期，诱导细胞凋亡，及抗血管生成，从而有可能成为肿瘤治疗的有用基因。
自1995年开始利用p53基因药物用于临床实验，直到2006年，研究发现p53基因制品可以对二十多种肿瘤治疗有作用，如头颈癌，肺癌，卵巢癌等。生长因子，受体，自杀基因，细胞因子等也是基因治疗药物的常用治疗基因。
基因药物从抗肿瘤的生物治疗剂量人手，目前集中在研制能特异性杀死肿瘤细胞而不损伤正常细胞的制剂。该制剂是一种与传统化疗药物作用机理完全不同的新型抗肿瘤剂，是理想的治疗药物。
国际上基因药物在肿瘤治疗的应用主要采用以下手段：免疫疗法；自杀型基因疗法；诱导肿瘤细胞的凋亡而导致肿瘤的萎缩，但对正常细胞不产生杀伤作用；突变基因的修饰；抗血管生成因子。
1、免疫疗法
肿瘤的免疫疗法，是通过基因治疗手段，将细胞因子或肿瘤特异性抗原基因导入机体，诱导机体产生特异的抗肿瘤免疫应答，增强效应细胞对肿瘤细胞的识别能力而发挥抗肿瘤作用的技术。
肿瘤细胞免疫治疗是一种新兴的、具有显著疗效的肿瘤治疗模式，是一种自身免疫抗肿瘤的新型治疗方法。它是运用生物技术和生物制剂对从病人体内采集的免疫细胞进行体外培养和扩增后回输到病人体内的方法，免疫疗法可增强机体自身免疫功能，从而达到治疗肿瘤的目的。肿瘤细胞免疫疗法是继手术、放疗和化疗之后的第四大肿瘤治疗技术。
免疫系统是人体的防御体系，一方面发挥着清除细菌、病毒、外来异物的功能，另一方面消除体内衰老细胞以及发生突变的细胞（有的突变细胞会变成肿瘤细胞）。机体免疫系统和肿瘤细胞相互作用的结果决定了肿瘤的最终演变。对于健康的人来说，其免疫系统的强大足以及时清除突变的肿瘤细胞。但对于肿瘤细胞病人来说，普遍存在免疫系统低下，不能有效地识别、杀灭肿瘤细胞；另一方面，肿瘤细胞大量增殖，会进一步抑制患者的免疫功能，而且，肿瘤细胞有多种机制来逃脱免疫细胞的识别与杀伤。肿瘤细胞免疫治疗就是借助分子生物学技术和细胞工程技术，提高肿瘤的免疫原性，给机体补充足够数量的功能正常的免疫细胞和相关分子，激发和增强机体抗瘤免疫应答，提高肿瘤对机体抗肿瘤免疫效应的敏感性，在体内、外诱导肿瘤特异性和非特异性效应细胞和分子，达到最终清除肿瘤的目的。
肿瘤细胞免疫治疗，其作用不是杀死全部肿瘤细胞而是由于当肿瘤细胞负荷明显降低时，机体的免疫功能恢复后，通过清除微小的残留病灶或明显抑制了残留肿瘤细胞增殖的方式来达到治疗肿瘤的目的。肿瘤免疫治疗正是通过人为的干预，来调动机体自身的免疫系统对肿瘤细胞进行杀灭和抑制其增殖。
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