中国基因治疗2035发展战略 | 国家重大出版工程- 大数跨境

中国基因治疗2035发展战略 | 国家重大出版工程

科学出版社

2023-06-28

导读：随着多种技术的快速发展和突破，基因治疗正在迎来新的时代，我国基因治疗战略发展规划迫在眉睫，这本报告的出版可谓恰逢其时。

2023年5月26日，由中国科学院和国家自然科学基金委员会联合部署、学科领域知名院士专家共同研究编撰的《中国基因治疗2035发展战略》正式发布，该报告是“十四五”国家重大出版工程“中国学科及前沿领域2035发展战略丛书”的分册之一。

随着多种技术的快速发展和突破，基因治疗正在迎来新的时代，我国基因治疗战略发展规划迫在眉睫，这本报告的出版可谓恰逢其时。报告系统分析了基因治疗的发展现状与态势，总结了基因治疗的发展思路与发展方向。很多大家关心的问题，如基因治疗与哪些学科息息相关？产业政策经历了哪些调整和转变？未来发展的重点领域有哪些？都可以在报告中找到解答。

基因治疗是以改变人的遗传物质为基础的生物医学治疗模式，通过基因水平的操作介入和干预疾病的发生发展，进而对疾病进行治疗，已在多种与基因变异有关疾病上显示出治愈的潜力。基因治疗涉及哲学、经济学、法学、理学、工学、医学、管理学等多个学科门类，包括伦理学、应用经济学、法学、统计学、化学、生物学、仪器科学与技术、材料科学与工程、化学工程与技术、生物医学工程、生物工程、安全科学与工程、人工智能、基础医学、临床医学、药学、医学技术、工商管理、图书情报与档案管理、电子商务等多个学科的研究领域，研究内容包括医学伦理、DNA/RNA遗传物质及修饰、病毒载体、非病毒载体、生物材料、细胞治疗、生物新技术和生物制药等多个方面。随着基因治疗导入载体技术的发展、细胞基因治疗技术链的建立和基因编辑等新型生物技术的突破，基因治疗的时代正在到来，基因治疗战略发展规划迫在眉睫。

一、基因治疗发展现状、特点和趋势

作为现代生物技术与制药技术的高科技结晶，基因治疗在不断的否定与肯定、不断的自我革新中前行，展现了强大的生命力。20世纪70年代概念提出，80年代伦理聚焦，90年代临床试验，21世纪初反思蛰伏，近10年迎来浴火重生；半个世纪以来，不忘初心，从不间断地吸纳先进生物技术，突破传统制药技术，造就创新生物药物，取得了举世瞩目的成就。2009年，基因治疗相关成果被Science杂志评选为十大科学突破之一。2018年，Science杂志发表了题为“Gene therapy comes of age”的长文，标志着基因治疗时代的到来。截至2022年第二季度，全球范围内累计在研的基因治疗药物近7300项，临床试验近600项（Cortellis Drug Discovery Intelligence 数据库），已经批准的基因治疗产品约40个，包括遗传病的病毒基因治疗、基因修饰的造血干细胞、基因修饰的免疫细胞、小核酸药物、溶瘤病毒等基因治疗产品。

从无药可治的致死性遗传病到无药可制的不可成药靶点，基因治疗挽救患者于危亡，改变多种疾病治疗的现状，促进人类健康事业，推动社会发展与进步。基因治疗一般分为体内基因治疗和体外基因治疗。体内基因治疗包括裸核酸、病毒载体、溶瘤病毒、脂质纳米粒（LNP）等直接注射进行治疗的形式。裸核酸类如治疗重度肢端缺血的质粒DNA（pDNA）、治疗进行性假肥大性肌营养不良（DMD）的反义寡核苷酸（ASO）、治疗急性间歇性卟啉病的肝靶向小干扰RNA（siRNA）；病毒载体类如治疗软组织肉瘤、骨髓瘤和胰腺癌的逆转录病毒载体，治疗莱伯（Leber）遗传性视神经病变（致盲眼疾）、脊髓性肌萎缩（SMA）的腺相关病毒（AAV）载体；溶瘤病毒类如治疗黑色素瘤的单纯疱疹病毒（HSV）载体，治疗头颈癌、鼻咽癌等的腺病毒（Ad）载体；脂质纳米粒如治疗淀粉样变性的脂质纳米粒-siRNA复合物、预防新冠病毒的脂质纳米粒-mRNA复合物等。体外基因治疗是指向患者回输在体外进行基因修饰后的细胞进行治疗的形式，包括基因修饰的造血干细胞、嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞等，如治疗β地中海贫血的表达β球蛋白造血干细胞，治疗多发性骨髓瘤的表达B细胞成熟抗原（BCMA）CAR-T细胞、治疗B细胞淋巴瘤的表达CD19 CAR-T细胞等。

基因治疗根据载体使用情况可以分为裸核酸、病毒载体、非病毒载体和细胞基因治疗。裸核酸的特点是相对简单但稳定性较差，质粒DNA、ASO、siRNA等均有产品上市。发展趋势上，质粒DNA用于新型冠状病毒疫苗（简称新冠疫苗）研究取得突破性进展，ASO药物研发已经十分成熟，siRNA药物研发正在兴起，前景十分广阔。目前，非病毒载体主要使用脂质纳米粒，它既能增强核酸的稳定性，又能提高递送效率，是未来发展的重点方向。而病毒载体类基因治疗药物目前主要以非整合型的重组腺相关病毒治疗遗传疾病，用整合型的慢病毒载体修饰T细胞治疗恶性肿瘤，用溶瘤腺病毒、溶瘤疱疹病毒等治疗恶性肿瘤等。以CAR-T为代表的新一代细胞基因治疗、以腺相关病毒和基因编辑为代表的遗传病基因治疗，成为资本的宠儿，也是生物技术公司竞争的核心领域。可以预见，未来的细胞基因治疗产品将更加多元化。

基因治疗与前沿生物技术的发展密不可分，新的生物技术带给基因治疗前所未有的机遇。从第一代、第二代到第三代基因编辑技术，再到最新的碱基编辑和引导编辑（prime editing）技术，基因编辑技术尝试用于人类重大疾病的治疗，已经有基因编辑的相关诊断试剂被美国食品药品监督管理局（FDA）授权使用。可以预计，未来的基因治疗将会吸纳最新的生物技术成果，不断取得新的进展和成绩，继续引领生物治疗新潮流。

近年来，前沿生物技术与生物医学基础研究取得重大突破，以基因修饰的细胞治疗技术、基因治疗与基因编辑技术、溶瘤病毒技术、mRNA技术等为代表的生物治疗技术正成为世界各国重点发展的高科技领域之一，国际排名前十的药企大多数都在该领域有重点布局，这将为难治性重大疾病的治疗带来颠覆性的改变，蕴含着巨大的临床和市场需求。

二、我国基因治疗形势与需求

我国基因治疗形势较好，市场需求很大。我国基因治疗的基础研究和临床试验基本与世界同步发展，起点较高。国家层面重视基因治疗的基础研究、关键技术开发和临床试验。经过三十多年的发展，我国有10多个从事基因治疗相关研究的国家重点实验室和国家工程中心，培养了一批从事基因治疗研究及成果转化的优秀人才队伍，积累了一批优秀的项目，成立了近100家基因治疗生物医药公司，联合数十家大型研究型医院，从事基因治疗的临床试验研究和产品开发，是世界范围内重要的基因治疗研究力量，其规模及实力仅次于美国和欧盟。最近十年，国际上基于腺相关病毒的遗传病基因治疗取得重大突破，已经有多个遗传病基因治疗产品上市，但我国在该领域与国际先进水平有较大差距，虽然，最近几年也有10多个遗传病基因治疗产品申报临床研究，但大多数处于早期临床研究阶段。在基因编辑领域，我国开展了国际上第一个基因编辑临床研究，但我国大部分基因编辑的底层核心技术主要来自美国、欧洲，只有Cas12i、Cas13x、Cas13y等少数几个自主研发的基因编辑工具，但还处于技术验证阶段。这几年，我国已有几个mRNA产品处于临床研究阶段，但体内靶向递送的核心原材料相关专利多为欧美布局。我国在基因修饰的免疫细胞治疗方面处于国际领先水平，在临床研究方面与美国一起处于第一梯队，有2个CAR-T细胞产品上市，但整体的原始创新能力还有待加强。

随着我国人口老龄化加剧，年龄相关神经退行性疾病、代谢性疾病、恶性肿瘤、心血管疾病、感染性疾病、消化系统疾病等慢性疾病凸显，加上遗传病以及罕见病的总患者数量上亿。因此，就我国而言，基因治疗的潜在市场和需求巨大。最近，我国批准了腺病毒新冠疫苗和2个CAR-T细胞产品上市，标志着我国在新型生物技术药物监管方面迈出了坚实的一步。“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”，未来可围绕重大疾病、难治性疾病以及遗传病等展开基因治疗研究，突破基因治疗关键技术，独立或联合国内外机构研发一系列高新科技品种，促进我国人口健康事业，推动我国经济社会发展。

三、基因治疗学科发展战略研究

根据我国在基因治疗现有领域发展的布局和工作基础，面向坚持源头创新和鼓励具有我国特色与优势的技术领域，支持以解决国民经济发展中的重要科学问题为目标的基础研究和多学科交叉的综合研究，建议优先发展如下技术领域。

（一）病毒载体

基因治疗病毒载体包括腺病毒、腺相关病毒、逆转录病毒、慢病毒、单纯疱疹病毒等，被广泛用于基因体外、体内递送。病毒载体是国际上主流的基因递送载体，占基因治疗临床试验所用载体的三分之二以上，占获批基因治疗产品所用载体的一半以上，适应证包括感染性疾病、遗传病、癌症、血液病、眼部疾病、关节炎、心血管疾病等。未来病毒载体基因治疗领域的重点研究方向主要有如下几个方面。

（1）靶向性好、安全性高、基因表达效率高的新型病毒载体的开发。

（2）溶瘤病毒载体的系统给药关键技术。

（3）rAAV载体的规模化制备与质控技术。

（4）病毒载体的临床给药、体内示踪、疗效评价等基因治疗的临床转化关键技术。

（二）裸核酸

用于表达目的基因或调控基因表达的核酸包括DNA类，如ASO、质粒DNA，RNA类，如siRNA、mRNA等，安全性良好，被广泛用于体内基因治疗。裸核酸具有十分重要的研究和应用价值，占基因治疗临床试验所用载体的五分之一以上，由于裸核酸成药性好，所以其占获批基因治疗产品所用载体的约三分之一，适应证包括感染性疾病、心血管疾病、遗传病、神经退行性病变以及代谢性疾病等。突破传统核酸类药物的技术瓶颈和开发新一代安全、高效的各型裸核酸是未来基因治疗领域的重点研究方向。

（1）ASO修饰技术。

（2）小核酸修饰技术。

（3）mRNA修饰及规模化生产技术。

（4）siRNA缀合物技术。

（5）新型核酸〔如小环核酸、小激活RNA（saRNA）、微小RNA（miRNA）、长链非编码RNA（lncRNA）等〕涉及的相关技术。

（三）非病毒载体

基因治疗非病毒载体包括脂质体、脂质纳米粒、聚合物纳米粒、无机纳米粒等，安全性较好，被广泛用于基因体内递送和病毒载体的生产。虽然非病毒载体占基因治疗临床试验所用载体比例不到5%，仅有3个脂质纳米粒基因治疗产品获批上市，但是病毒载体的生产却依赖非病毒载体的体外转染，因此，非病毒载体也具有十分重要的研究和应用价值。目前，2个mRNA新冠疫苗均采用了脂质纳米粒制剂，再次将非病毒载体的研究推到了基因递送的聚光灯下。根据基因治疗非病毒载体的组成，建议未来开展如下几方面的研究。

（1）可电离脂质材料。

（2）阳离子脂质/高分子材料。

（3）辅助脂质材料。

（4）多功能靶向材料。

（5）非病毒载体/核酸制剂（如mRNA脂质纳米粒、siRNA脂质纳米粒等）生产技术。

（四）细胞基因治疗

细胞基因治疗，或称细胞介导的基因治疗，通过对自体或异体细胞在体外进行基因修饰制备成活细胞药物再回输至受体进行疾病防治，包括基因修饰的干细胞、免疫细胞、血细胞和间充质细胞等，用于治疗血液疾病、遗传病、代谢性疾病等，是基因治疗的热点研究领域之一，具有重要的研究和应用价值。目前，至少有8款创新细胞基因治疗药物上市，适应证包括血液肿瘤、遗传病以及代谢性疾病等。根据细胞基因治疗的特点，建议未来开展如下几方面的研究。

（1）细胞基因治疗新靶点和新策略。

（2）实体瘤的细胞基因治疗。

（3）细胞基因治疗产品的生产与质量控制。

（4）通用型或现货型细胞基因治疗产品。

（五）基因治疗新技术

以CRISPR基因编辑技术为代表的新一代生物技术，能够更加有效地进行基因水平的插入、删除、剪接等操作从而实现疾病的校正，已经被探索用于遗传病、癌症、心血管疾病、代谢性疾病、神经退行性疾病等各种人类疾病的基因治疗。基于CRISPR基因编辑技术的临床诊断、体内基因治疗以及工程化细胞治疗的药物已经陆续获批开展临床试验研究。可以预见，以基因编辑技术为代表的基因治疗新技术，是未来基因治疗发展的重要方向，建议未来开展如下几方面的研究。

（1）新基因编辑工具的开发。

（2）脱靶作用及安全性评价。

（3）新型基因编辑工具导入系统。

（4）临床伦理的系统评估。

（六）多学科交叉融合

基因治疗涉及多个学科门类和多个领域，是一门典型的新兴交叉学科，研究内容专业而广泛。基因治疗需要多学科持续融合，建议未来开展如下几方面的研究，以便共同推动基因治疗行业的发展。

（1）建立基因治疗临床使用的伦理规范。

（2）完善基因治疗产品相关的监管措施、建立健全相关的行政法规。

（3）研究基因治疗产品经济学，制定符合市场规律的产品价格。

（4）建立中国特色的基因治疗产品医保报销机制。

新发和突发重大传染病和慢性传染病始终威胁着人民的生命健康，也造成了重大的经济损失和社会负担。以mRNA疫苗为代表的新兴基因治疗产品是快速应对新突发传染病的潜在有效途径；以基因编辑技术为代表的基因治疗新技术也为解决重大慢性传染病如艾滋病和慢性乙型肝炎的防治等提供了新的方案。总之，基因治疗产业链已经初步形成，基因治疗产品具有多样性且已经形成一定的市场规模，产生了较好的社会和经济效益，基因治疗未来在疾病的预防、诊断和治疗中必将发挥更大、更好的作用。

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本文摘编自《中国基因治疗2035发展战略》，编写组组长为中国科学院院士魏于全，标题和内容有调整。科学人文在线，与您共同关注科技史、科技哲学、科技前沿与科学传播，关注人类社会的可持续发展，创造有价值的阅读！欢迎点赞、转发、留言讨论，我们将每月选取活跃读者给与赠书奖励，公号对话框输入“赠书”，可了解赠书活动详情。联系邮箱：kxrw@mail.sciencep.com。

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内容简介

基因治疗是现代生物技术与制药技术的高科技结晶，是生物医学交叉融合的典范。《中国基因治疗2035发展战略》包括基因治疗的概念及类型、基因载体的制备、基因治疗的特点、国内外基因治疗的相关法规、基因治疗未来发展趋势等内容，系统分析了基因治疗的发展现状与态势，总结了基因治疗的发展思路与发展方向，并提出了我国相应的优先发展领域和政策建议。

本书为相关领域战略与管理专家、科技工作者、企业研发人员及高校师生提供了研究指引，为科研管理部门提供了决策参考，也是社会公众了解资源与环境科学发展现状及趋势的重要读本。

编写组组长简介

魏于全，1978年考入华西医科大学，先后获得学士、硕士学位；1986年硕士毕业后留校任教；1996年获得日本京都大学医学博士学位后回国；1997年获得国家杰出青年科学基金支持；2001年担任人类疾病生物治疗教育部重点实验室主任；2003年当选为中国科学院院士；2005年担任生物治疗国家重点实验室（四川大学）主任。2020年荣获“全国抗击新冠肺炎疫情先进个人”称号。