《Molecular Therapy Oncology》：Gene therapy as an upcoming technique in the treatment of cancer: A cellular solution to a cellular problem
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癌症仍然是严峻的全球健康挑战，是世界范围内第二位死亡原因。2023年，全球约有1850万新发癌症病例和超过1000万死亡病例，预计到2050年每年新发病例达3050万、死亡病例达1860万。在美国，预计2026年有2,114,850例新发病例和626,140例
癌症仍然是严峻的全球健康挑战，是世界范围内第二位死亡原因。2023年，全球约有1850万新发癌症病例和超过1000万死亡病例，预计到2050年每年新发病例达3050万、死亡病例达1860万。在美国，预计2026年有2,114,850例新发病例和626,140例死亡病例。癌症源于累积的遗传和表观遗传改变，这些改变逐步将正常细胞转化为恶性对应细胞，其中原癌基因（proto-oncogenes）、肿瘤抑制基因（tumor suppressor genes, TSGs）和DNA修复机制（DNA repair machinery）突变是癌变（carcinogenesis）的根本驱动因素。基因治疗已成为在遗传核心层面解决癌症的治疗方式。本综述审视癌症发病机制的遗传基础，并分析当代基因递送平台——病毒载体、细菌载体（bactofection）、物理方法（microinjection、electroporation、hydroporation和gene gun）以及化学方法（lipofection、聚合物系统（polymer-based systems）和纳米颗粒（nanoparticles））——及其优势、局限性和临床应用。特别强调自杀基因治疗（suicide gene therapy）和免疫调节方法（immunomodulatory approaches），并重点考察嵌合抗原受体T细胞（chimeric antigen receptor T cell, CAR-T）治疗，作为迄今为止临床上最先进的基因治疗策略。近期进展，包括针对实体瘤的CAR-T治疗扩展的监管认定（regulatory designations）和下一代载体平台，凸显该领域的快速演变。尽管持续存在安全性担忧、高成本和实体瘤疗效有限等挑战，基因治疗仍代表一种变革性方法，可能最终实现持久缓解（durable remissions）。研究人员最后讨论未来方向，包括下一代递送系统、CRISPR-Cas9碱基编辑（base editing）和先导编辑（prime editing）等基因组编辑技术，以及改善可及性和可负担性的策略。
论文解读
研究背景方面，癌症是21世纪最紧迫的公共卫生挑战之一，影响所有年龄组，且发病率随年龄增长显著上升。2023年全球癌症死亡超过1000万，新诊断约1850万；美国2026年预计2,114,850例新发和626,140例死亡，约每天1,720例死亡。肺癌仍是癌症死亡首位，随后为结直肠癌、胰腺癌和乳腺癌。全球模型预测到2050年癌症发病率增加61%，达到每年3050万新发病例，驱动力包括人口增长、老龄化和生活方式因素。传统治疗方式包括手术、化疗和放疗，但常缺乏特异性，导致显著脱靶毒性，对晚期或转移性疾病疗效有限。癌症由累积的遗传和表观遗传改变驱动，涉及原癌基因（proto-oncogenes）、肿瘤抑制基因（tumor suppressor genes, TSGs）和DNA修复机制（DNA repair machinery）突变。基因治疗通过向恶性细胞或周围组织引入外源遗传物质，可阻止增殖、诱导凋亡或调节抗肿瘤免疫应答，从而在遗传基础上干预癌症。因此，研究人员开展本综述，系统分析基因治疗作为癌症治疗的变革性方法，涵盖癌变遗传基础、递送技术、主要治疗策略、安全性考虑和未来前景，并纳入2024至2026年突破，如实体瘤CAR-NK疗法和FDA对研究性异体CAR-T候选药的扩展监管认定。A.T.B.构思综述、进行文献检索与综合并撰写和修订手稿；S.G.参与综述构思并对智力内容进行批判性审阅和修订。
为开展该综述，研究人员采用文献检索与综合方法，系统分析癌症遗传基础、基因递送平台和治疗策略。关键技术主题包括：病毒载体（腺病毒、逆转录病毒和慢病毒）、细菌载体（bactofection）、物理递送（microinjection、electroporation、hydroporation和gene gun）、化学递送（lipofection、聚合物系统和纳米颗粒）、自杀基因治疗（suicide gene therapy）、免疫调节基因治疗和CAR-T。还评估插入突变、免疫原性、基因毒性、细胞因子释放综合征（cytokine release syndrome, CRS）和免疫效应细胞相关神经毒性综合征（immune effector cell-associated neurotoxicity syndrome, ICANS）等安全性，并纳入2024至2026年CAR-NK、监管认定和基因组编辑进展。原文未涉及样本队列来源。
研究结果首先在引言中指出，癌症负担持续上升，传统治疗存在特异性和晚期疗效不足问题，基因治疗可在遗传基础层面干预。癌变的遗传基础部分通过综述遗传学证据得出结论：癌变是多步骤过程，正常细胞经遗传和表观遗传改变逐步转化；结直肠癌中约15个驱动突变和60个乘客突变。TSGs常遵循Knudson“二次打击”假说，癌基因呈显性，TP53、WT1、PTBP1和NOTCH等具有上下文依赖性双重作用；DNA修复基因突变或表观沉默提高癌症风险，约30%癌症有家族成分，70%散发；同源重组修复（homologous recombination repair, HRR）缺陷肿瘤可经poly(ADP-ribose) polymerase（PARP）抑制产生合成致死。
基因递送策略部分通过平台比较得出，病毒和非病毒平台各有互补优势。生物方法中，病毒载体利用病毒高效递送；腺病毒载体高滴度、广嗜性，但预存免疫和免疫原性限制重复给药；逆转录病毒和慢病毒载体可整合，慢病毒可转导非分裂细胞，但插入突变需关注。细菌载体（bactofection）具肿瘤选择性定植、大容量和免疫刺激特性。物理方法中，微注射精确但通量低；水动力递送肝转染高但有短暂心脏功能异常等安全担忧；基因枪可转染难转染细胞但可能造成组织损伤；电穿孔效率可比病毒但治疗区域有限。化学方法中，脂质转染、聚合物系统和纳米颗粒提供非病毒递送；纳米颗粒可经聚乙二醇化（PEGylation）延长循环，但系统递送受肝脾隔离和肿瘤穿透限制。由此得出结论，平台选择取决于所需表达持续时间和安全性。
治疗策略部分通过机制和临床分析得出结论。基因替代和调控RNA方法中，TSG替代以TP53为原型，腺病毒p53（Ad-p53）在临床前模型中优于质粒；p16、p18
INK4c、p27
KIP2等细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase, CDK）抑制剂有治疗潜力；microRNA（miRNA）和小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）经RNA诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RISC）介导序列特异性沉默。自杀基因治疗通过基因导向酶前药治疗（gene-directed enzyme prodrug therapy, GDEPT）将前药转化为细胞毒药物，单纯疱疹病毒胸苷激酶/更昔洛韦（herpes simplex virus thymidine kinase/ganciclovir, HSV-tk/GCV）系统最成熟，胞嘧啶脱氨酶/5-氟胞嘧啶（cytosine deaminase/5-fluorocytosine, CD/5-FC）、细胞色素P450/环磷酰胺或异环磷酰胺（CYP/CPA或CYP/IFA）、硝基还原酶/CB1954（NTR/CB1954）各有特点，旁观者效应可扩大杀伤。免疫调节基因治疗中，CAR-T最临床成功，FDA已批准多种产品用于急性淋巴细胞白血病、大B细胞淋巴瘤、套细胞淋巴瘤和多发性骨髓瘤；反应率约60%至80%，30%至50%实现持久缓解。实体瘤疗效受肿瘤异质性、免疫抑制微环境、抗原逃逸和运输限制；自体与异体CAR-T各有优劣。
安全性考虑部分通过安全性分析得出结论：插入突变是整合病毒载体主要风险，早期X连锁严重联合免疫缺陷（SCID-X1）试验白血病事件推动自失活设计、绝缘子和谱系特异性启动子。病毒载体预存免疫可限制转导；CRISPR编辑存在脱靶和基因毒性担忧，碱基编辑和先导编辑可能减少双链断裂相关风险。CRS和ICANS是CAR-T重要毒性，CRS按美国移植与细胞治疗学会（ASTCT）标准分级1至4级，严重事件约10%至30%，采用托珠单抗和皮质类固醇管理；长期B细胞发育不全、低丙种球蛋白血症和继发T细胞恶性肿瘤需监测。
临床景观与未来方向部分指出，多种基因治疗产品已在急性淋巴细胞白血病、B细胞淋巴瘤、多发性骨髓瘤、膀胱癌、前列腺癌、黑色素瘤和头颈鳞癌等获批或进入临床。未来方向包括下一代递送系统、基因组编辑如CRISPR/Cas9、碱基编辑和先导编辑、合成生物学如逻辑门控CAR和synNotch、异体CAR-T、联合策略和降低成本。由此得出结论，基因治疗与免疫治疗、靶向治疗和常规方式融合可能形成多模式方法。讨论部分总结认为，尽管存在安全性、实体瘤疗效、成本和可及性挑战，基因治疗已在多种恶性肿瘤获得监管批准或进入晚期临床开发，未来需整合新兴技术与临床经验。
研究结论翻译如下：基因治疗已从实验概念成熟为临床验证的治疗方式，在血液恶性肿瘤取得显著成功，并为包括实体瘤在内的更广泛应用带来希望。该领域演变反映对癌症遗传学、复杂载体工程和从基因替代到免疫细胞重编程的创新策略的基本理解。从“一刀切”细胞毒治疗到精准遗传干预的范式转变，在分子基础上解决癌症。自杀基因治疗表明局部前药激活可实现肿瘤选择性细胞毒性。CAR-T细胞体现合成生物学重编程患者自身免疫细胞以实现持续抗肿瘤活性的力量，近期异体和增强NK变体扩展到达实体瘤。然而，重大挑战仍存。包括基因毒性和细胞因子风暴的安全性担忧需持续警惕。实体瘤仍对许多当前方法难治，需要针对免疫抑制微环境和抗原异质性的创新解决方案。已批准治疗的高昂成本威胁公平可及，引发当前创新模式可持续性的根本问题。未来进展需要整合新兴技术——下一代基因组编辑、合成生物学、先进材料——与临床经验教训。基因治疗与免疫治疗、靶向治疗和常规方式的融合有望形成多模式方法，最终可能将癌症从危及生命疾病转变为可管理慢性病或可治愈疾病。随着持续科学进步和对公平可及的承诺，基因治疗可能为全球癌症患者实现其变革潜力。
