好的載體帶基因療法上天堂！2 大類型如何選擇？

病毒載體有嵌入型載體（integrating vectors）與非嵌入型載體2 種，前者如反轉錄病毒（retrovirus）、慢病毒（lentivirus）可以嵌入患者DNA，後者如腺 ... 繁體 简体 Navigate Youareat:Home»專題報導»好的載體帶基因療法上天堂！2大類型如何選擇？ 基因療法是用健康基因取代問題基因的一種現代醫學技術，科學家們希望只需一劑注射來解決過去無法治療的疾病，且數十年來，基因編輯工具的進步也讓該領域突飛猛進，成為不少生技企業奮力角逐的新興市場。

上一篇文章了解過基因療法的緣起與起落後，接下來基因線上GeneOnline將解密基因療法的不同載體特色與傳遞機制，讓讀者迅速理解基因療法的面貌。

延伸閱讀：縱覽基因療法演進：充滿希望的序幕、挫敗、如何再起 基因療法僅限於編輯體細胞 依照傳遞及作用標的的不同，基因療法可分成生殖細胞（germcell）基因療法和體細胞（somaticcell）基因療法。

前者將基因輸送至卵子、精子等生殖細胞；後者將基因傳遞至骨髓、血液、皮膚細胞等體細胞。

目前，所有基因療法皆針對體細胞，這是因為編輯生殖細胞的基因會連同改變下一代人的基因體，而基於倫理道德考量，所以尚未有針對生殖細胞的基因療法出現。

另一方面，體細胞基因療法有3類，一是將基因傳遞至患者血液的活體（invivo）療法，二是在實驗室編輯患者細胞的基因，再輸送回人體的體外（exvivo）療法，最後則是直接讓基因進入目標器官或組織的原位（insitu）療法。

病毒載體：轉染效率高、可標靶特定細胞 基因療法採用病毒載體與非病毒載體等2種方式進行基因轉移（genetransfer）。

病毒載體是使用病毒入侵人體與擴散的特性進行基因轉移，但必須先去除病毒的自我複製機制與致病性，降低患者致病風險，即可作為該療法的載體使用；而病毒的轉導效率就決定了基因轉移的功效。

病毒載體有嵌入型載體（integratingvectors）與非嵌入型載體2種，前者如反轉錄病毒（retrovirus）、慢病毒（lentivirus）可以嵌入患者DNA，後者如腺病毒（adenovirus）、腺相關病毒（adeno-associatedvirus,AAV）、疱疹單純型病毒（herpessimplexvirus,HSV）則會成為游離DNA（episomalDNA），保留在細胞核中。

而這2種載體的差別在於，游離載體不會在患者DNA中自行複製，也就是說，載體在細胞分裂後不會存在於子細胞，可在短時間內消失，這對追求轉殖基因短期表現的療法十分有用。

各種病毒載體優劣勢（來源：AMountain,2000） 病毒載體中有DNA與RNA病毒之分。

DNA病毒載體已用於癌症、愛滋病、神經疾病、心血管疾病等多種臨床候選藥物中，舉凡腺病毒、AAV、HSV；而像是慢病毒等RNA病毒載體則被用於暫時表現（transientexpression）轉殖基因，時下多用於愛滋病治療的臨床試驗。

好用的病毒載體有哪些標準？  判定一個病毒載體是否優秀，可從載量、基因表現時效、組織趨向（能感染的細胞類型和數目）與轉導效率來看。

最重要的是，擁有低致病性與免疫原性，才不會在進入人體後引發嚴重的免疫反應。

總體來說，AAV病毒載體是目前主流的基因療法傳遞方式。

美國FDA已核准2款AAV基因療法，分別是Novartis治療脊髓性肌肉萎縮症（spinalmuscularatrophy）的Zolgensma（AAV9）與SparkTherapeutics治療萊伯氏先天性黑蒙症（lebercongenitalamaurosis）的Luxturna（AAV2）。

此外還有多款AAV候選基因療法正於第2/3期臨床試驗，譬如Pfizer治療A型血友病的SB-525（AAV6）、AskBio治療B型血友病的AskBio009（AAV8）、Takeda治療A型血友病的TAK-754（AAV8）、Biogen治療脈絡膜缺失症（choroideremia）的timrepigeneemparvovec（AAV2）、HomologyMedicines治療苯丙酮尿症（phenylketonuria）的HMI-102（AAVHSC15）等。

非病毒載體：安全性高、量產門檻低、便宜 製造非病毒載體以裸露質體DNA（nakedplasmidDNA）與微脂體（liposome）為大宗。

它們因擁有低免疫原性，比病毒載體更安全，價格上也因量產門檻低，所以更便宜。

然而非病毒載體的轉染效率（transfectionefficiency）並不高，且難以標靶特定細胞種類，同時也需大數量的載體才有辦法達到治療功效。

非病毒載體優劣勢（來源：AMountain,2000） 非病毒載體的基因傳遞機制 非病毒載體擁有多種傳遞方式。

首先是微量注射（microinjection），這常用於製作基因轉殖小鼠上，但因為質體在核酸內切酶血清（serumendonucleases）中會迅速降解，也容易受胞內體陷套（endosomalentrapment）與腎臟清除作用（renalclearance）破壞，所以微量注射並非傳遞質體DNA的最佳方式。

二來是雷射治療、電穿孔（electroporation）與聲孔作用（sonoporation），利用輻射、電場和高密度超聲波，來增加標靶細胞的滲透性與攝取。

第三是使用重金屬傳遞裸露DNA的基因槍（genegun），最後是使用電場能量傳遞DNA奈米粒子的磁轉染系統（Magnetofection）。

非病毒載體的傳遞機制（來源：Brindleyetal.,2016） 基因編輯工具CRISPR、ZFN、TALEN的時代 基因編輯工具ZFN、TALEN與CRISPR/Cas的出現大幅增加了基因療法的治療範圍，也讓人類可直接編輯人體的基因缺陷。

相較傳統基因療法，CRISPR不僅治療成本低、精準度高，也擁有相對低的執行門檻，主要由AAV載體傳遞。

研究人員可把Cas9酶和導引RNA放入DNA質體載體，再裝入AAV即可使用；但AAV載體由於載量較低，所以仍有技術挑戰要解決。

CRISPR基因療法還可將導引RNA放入能表現Cas9的細胞中進行傳遞，另外也有將Cas9的N-端與C-端放入2個AAV載體，並在轉染細胞時組合成可正常運作的Cas9進行治療。

目前CRISPR基因療法的最新傳遞方式是使用金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）的小型Cas9，這種方式較不佔據AAV載體的空間。

CRISPR常用於活體外基因療法，舉凡CRISPRTherapeutics與VertexPharmaceuticals透過編輯造血幹細胞，共同開發的β-地中海型貧血症與鐮刀型紅血球疾病（SCD）的CRISPR基因療法CTX001。

另一方面，CRISPR在治療杜氏肌肉萎縮症（Duchennemusculardystrophy,DMD）與遺傳性高酪胺酸血症（hereditarytyrosinemia）上會採用靜脈或針對特定組織注射的活體內治療方式，例如史上第1個直接注射於人體的基因療法，由EditasMedicine開發治療萊伯氏先天性黑蒙症的 EDIT-101就是一例。

基因療法前景可期 儘管基因療法在製造、安全性、功效上仍有挑戰，但仍是遺傳性單基因疾病與複雜重症的潛力解方。

而時下全球基因療法領域中，可見源源不絕的創新與資本投入，這些將成為基因療法技術突破與克服應用挑戰的良好基礎，更有望在未來造福更多患者。

作者：RajaneeshK.Gopinath編譯：Tyler 延伸閱讀：2021年基因療法市場前景夯！精選十大企業 參考資料：1.https://geneonline.news/en/a-brief-sketch-of-gene-therapy-vectors-and-delivery-methods/ ©www.geneonline.news.Allrightsreserved.基因線上版權所有未經授權不得轉載。

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