细胞和基因疗法处于现代医学创新的最前沿，改变了我们研究和治疗人类疾病的方式。在本文中，我们将探讨什么是细胞和基因疗法，它们是如何产生的以及它们的潜在应用。 许多人类疾病的发生是由于基因组的改变--一个人所拥有的基因集合。这些DNA序列的变化通常被称为突变或基因变体。
表1 | 突变的类型
突变可能来自： ➤ 遗传：父母的精子或卵子中可以携带基因突变（称为种系突变），可以遗传给他们的后代。 例如，亨廷顿氏病的发生是由于一种遗传性突变，称为CAG三核苷酸扩增。因此，HTT基因内的CAG段会增加，下图为一个常染色体显性遗传突变的图示。
➤ 获得性：获得性基因突变（体细胞突变）是指那些在出生时不存在但在个人一生中发生的突变。 例如，许多类型的癌症是由于获得性基因突变而发生的，如下图所示。
1 细胞疗法和基因疗法 细胞或基因疗法是一种精准医疗策略，专注于遗传性或获得性疾病的根本原因，旨在治疗、预防或可能治愈疾病。对于其如何工作的一个例子是通过恢复受基因突变影响的蛋白质的“正常”功能，无论是后天的还是遗传的。 细胞和基因疗法是相似的，因为它们关注的是疾病的根本原因。它们的不同之处在于实现这一目标的方式。 1.1、细胞疗法 通过转移完整的“活”细胞来取代受疾病影响的细胞，或加强体内现有的防御策略，如人类免疫系统，从而治疗疾病。 自体细胞（来自患者）或异体细胞（来自捐赠者）在体外被提取和设计，然后重新注入患者体内，以取代受疾病影响的细胞。
细胞疗法利用不同类型的细胞，通常分为以下几类： ➤ 基于干细胞的细胞疗法：干细胞被使用，或成为细胞疗法的目标。使用的细胞例子包括： ✔ 癌症干细胞 ✔ 多能干细胞 ✔ 成人干细胞 ➤ 非基于干细胞的细胞疗法：从体内分离出体细胞（自体或异体），在体外进行扩增和改造，然后再返回体内。使用的细胞类型可以包括： ✔ 成纤维细胞 ✔ 角质细胞 ✔ 软骨细胞 ✔ 免疫细胞 ✧ T细胞 ✧ 树突状细胞 ✧ 自然杀伤细胞 ✧ 巨噬细胞 1.2、基因治疗 通过替换、引入、灭活或沉默与疾病有关的基因来治疗疾病。
➤ 非病毒性载体：正在开发非病毒载体以克服与病毒载体有关的问题，如免疫原性反应。常见的研究的非病毒载体包括： ✔ 腺病毒 ✔ 腺相关病毒 ✔ 慢病毒 ✔ 逆转录病毒 ➤ 病毒载体：利用病毒的外壳来运输遗传物质。在临床实践和研究中主要有四个亚类。 ✔ 腺病毒 ✔ 腺相关病毒 ✔ 慢病毒 ✔ 逆转录病毒 载体可以被比喻为“小货车”，将治疗性遗传物质直接运送到细胞中。这些载体可以分为病毒性和非病毒性。事实证明，安全和有针对性地运送治疗性遗传物质是基因疗法的一个关键挑战。 2 细胞和基因疗法是如何开发和制造的？ 细胞和基因疗法的开发和制造方法各不相同，取决于为患者开出的治疗类型。让我们仔细看看一个例子：CAR T细胞疗法的生产 CAR T细胞疗法是采用细胞疗法（ACT）的一个例子，它涉及转移改良的免疫细胞以触发针对肿瘤的免疫反应。
3 细胞和基因疗法在临床上的应用 虽然可以说是一种“新颖”的治疗方法，但一些基于细胞和基因的治疗方法已获得美国食品和药物协会（FDA）的批准，用于不同的适应症。
虽然一些细胞和基因疗法产品已经上市，但在治疗许多遗传性疾病方面仍有大量未满足的临床需求。细胞和基因疗法预计将对以下疾病的治疗产生影响： ➤ 自身免疫性疾病 ➤ 神经系统疾病 ➤ 眼科疾病 ➤ 癌症 4 细胞和基因疗法的主要进展和挑战 ➤ 加强对疾病病理学的理解：细胞和基因治疗需要在分子水平上全面了解疾病病理。单细胞测序能力的进步加强了我们对疾病表型的了解，而这些技术的进一步完善看起来将把细胞和基因疗法推向新的高度。 ➤ 基因组编辑能力：新的基因编辑技术，如锌指核酸酶（ZFNs）、转录激活剂样效应核酸酶（TALENs）和CRIPR/Cas9系统的Cas核酸酶，能够对基因组进行定向、定点的修改。预计随着这种方法的进一步发展，将塑造细胞和基因疗法的未来格局，超越“经典”方法。 ➤ 实现稳健和标准化的生产：与成熟的医学领域不同，细胞和基因疗法的研究和生产的现有标准较少。这可能证明对临床转化和扩大规模具有挑战性。各个实验室和生产基地都需要高度控制的工程和制造策略，实施自动化和过程分析技术（PAT），以确保安全、效率和批次一致性。 ➤ 人工智能：细胞和基因疗法的开发和制造有一些共同点，可以利用人工智能来加强。这些包括，但不限于： ✔ 系统生物学 ✔ 设计和筛选 ✔ 产品质量测试 ✔ 临床试验的设计和监测 ✔ 不良反应检测 |
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