近年來，各大藥企、研究機構和投資機構對基因治療領域產生了超乎以往的興趣 ，出現了大量基因療法初創公司，並且獲得數百萬美元的私人和公共投資。許多非營利基金會也為基因治療應用的發展做出了巨大貢獻。
儘管臨床前和臨床基因治療研究的成本是巨大的，基因治療在經歷了一段過山車軌跡之後，當下正進行復興。
該領域的核心仍然在很大程度上依賴於已經進展很大的基因轉移系統。無論是在體（in vivo）還是離體（ex vivo）基因治療，其第一步都是將治療性轉基因/基因編輯工具包裝進遞送載體，然後通過擴增宿主細胞系，以達到足夠高的載體濃度。
基於安全性和治療性DNA容量問題，非病毒遞送方法變得越來越普遍。最簡單的非病毒基因傳遞系統如裸DNA、質粒DNA，當直接注射到某些組織，特別是肌肉時，產生顯著水平的基因表達，但仍然低於用病毒載體實現的基因表達。
目前，病毒載體仍然是基因治療試驗
最流行的遞送方法，迄今為止，已用於大約三分之二的試驗。
根據一項2017年的統計，腺病毒是最常用的載體，佔所有試驗的20.5％，但自2012年（23.3％）以來有所下降。近年來，逆轉錄病毒載體使用率同樣下降（只佔試驗的17.4％，而2012年為19.7％，2007年為22.8％，2004年為28％），這很大程度上是由於慢病毒載體（約為7.3％，比2012年的2.9％增加）的出現，提高了安全性以及擴大了使用範圍。類似的趨勢發生在腺相關病毒載體的使用情況，從2012年的4.9％增加到2017年的7.6％。
基於其他病毒的載體使用較少，包括痘苗病毒（4.9％）、單純皰疹病毒（3.6％）和痘病毒（2.7％）等。
逆轉錄病毒（Retrovirus, RV）
單鏈RNA病毒，可高效地感染多種類型細胞，將外源基因隨機插入並穩定整合到宿主細胞基因組中持續表達。
不足之處①不能感染非分裂細胞；
②轉錄終止能力相對較弱，從而有可能造成轉錄通讀；
③可能造成插入性突變，導致癌症的發生。
歷史- 20世紀80年代，γ-逆轉錄病毒（γ-retrovirus）及C型逆轉錄病毒（C-type retrovirus）被用於第一代基因治療臨床試驗，旨在將缺陷基因的正常拷貝傳遞到患者的造血幹細胞（HSC）或T細胞中。
- 2000年，法國內克爾醫院研究組利用逆轉錄病毒感染HSC成功治癒X-連鎖重症聯合免疫缺陷症（X-SCID）。但在3年後，其中5例受試者 發展成白血病，其中1位因此死亡，後來發現誘發白血病是由於逆轉錄病毒在基因組中的隨機插入激活了癌基因的表達所致。
- 2016年，英國製藥巨頭葛蘭素史克（GSK）開發的基因療法Strimvelis在歐洲上市，用於治療腺苷脫氨酶（ADA）缺乏性重度聯合免疫缺陷症（ADA-SCID）兒科患者，成為首個獲批的γ-逆轉錄病毒載體基因療法。
- 時至今日，逆轉錄病毒載體仍然是離體基因治療的最佳系統，儘管存在著與癌基因的插入活化或腫瘤抑制功能的失活有關的潛在問題。
慢病毒（lentivirus, LV）
以HIV-1（人類免疫缺陷I型病毒）為基礎，屬於逆轉錄病毒，它能夠避開免疫系統。LV對分裂和非分裂細胞的感染效率能達到30%，而γ-逆轉錄病毒對大多數細胞的感染效率<30%並且依賴細胞的分裂。因此，慢病毒載體是目前大多數HSC編輯的首選工具 ，代表公司是bluebird bio。
相對於腺病毒、腺相關病毒，LV能攜帶更大、更復雜的轉基因，並且隨機插入並穩定整合到宿主細胞基因組中，使產物穩定和長期的表達。
不足之處LV雖然和γ-逆轉錄病毒一樣存在可能發生插入突變的安全性問題，但後者會整合入基因的5'非翻譯區，前者則優先整合進基因的編碼區域，從而降低致癌風險。一系列的臨床研究證實，LV的安全性更高，適用性也更廣。
腺病毒（adenovirus, AdV）
無包膜的線性雙鏈DNA病毒，AdV的宿主細胞範圍廣泛，有效感染分裂細胞和非分裂細胞，促使高水平的基因表達。DNA分子在宿主細胞的細胞核中游離，不與宿主細胞基因組整合，因而不存在插入突變風險。
不足之處①有較強的免疫原性；
②目的基因的表達時間短，可能需要重複治療；
③缺乏特異靶向性，在一些缺乏其相應受體的細胞中感染效率低
歷史- 1999年9月13日，Jesse Gelsinger成為了第一例因基因治療死亡的病例，當時18歲的Gelsinger患有鳥氨酸氨甲酰基轉移酶缺陷（OTC），在由賓夕法尼亞大學的James Wilson領導的1期臨床試驗中，研究人員將約1萬億個攜帶編碼治療基因OTC的腺病毒直接注入他的肝臟，隨後引起強烈的免疫排斥反應，導致多器官衰竭而死亡。
- 這次事件使基因治療進入了最黑暗的一段時間，造成了人們對基因治療的恐懼和排斥。有些科學家也對基因治療開展的過快表示擔憂，並呼籲基因治療需要“重回實驗室”。
- 2003年，深圳賽百諾開發的“今又生”獲CFDA批准用於治療頭頸癌，成為世界上第一個獲准上市的基因治療藥物 ，該注射液是編碼抑癌基因p53基因的Ad5。但是該項目的獲批引起國內外的廣泛爭議。
腺相關病毒（adeno-associated virus, AAV）
https://v.qq.com/x/page/s0749gra2dd.html
一類結構最簡單的單鏈DNA缺陷型病毒，需要輔助病毒（通常為腺病毒）參與複製。雖然絕大多數人類都曾感染過該病毒，但它並不會引發任何疾病，不太可能引起極端的免疫反應。
此外，AAV不與宿主細胞基因組整合，這就避免了其與原癌基因相互作用的偶發性。它具有若干個變體（或稱“血清型”），這些變體可以分別對特定的細胞或組織表現出親和性。研究人員能根據特定的人體部位，選擇最佳的AAV血清型，從而減少病毒的注射量，以降低發生大規模免疫反應以及其他不良反應的可能性。
鑑於以上優點，AAV被視為最有前途的基因治療載體，在臨床試驗中得到廣泛應用。
不足之處①有研究表明，靜脈高劑量注射AAV用於基因治療會有嚴重毒性；
②載體基因組較小
歷史- 1996年，腺相關病毒首次應用於治療囊性纖維化的臨床試驗。從那以後，研究人員鑑定出了11類AAV，將它們進行重組和改造，構建了上百種安全性較高、可針對不同組織的基因傳遞工具。
- 2012年，EMA批准了歐洲首個基因療法Glybera，即攜帶人脂蛋白脂肪酶（LPL）基因的AAV1載體，可通過肌肉注射用於家族性脂蛋白脂肪酶缺乏症（LPLD），這是一種罕見的遺傳疾病。
- 2017年，FDA批准了首個在體基因療法Luxturna，即利用攜帶RPE65基因的AAV2，治療一種人類遺傳性視網膜病變造成的視力喪失。
- 目前，還有企業開發下一代AAV載體，以提高AAV載體的安全性和針對疾病類型的特異性。
從Sarepta公司3000萬美元押寶AAV基因治療看全球藥企佈局現狀丨醫麥客盤點
Nature Reviews：AAV基因治療神經系統疾病的進展與挑戰丨醫麥新觀察
除了上述幾種常用的病毒載體外，其它病毒載體在臨床基因治療中實際使用較少，不再一一介紹。
參考出處：
http://www.genetherapynet.com/viral-vectors.html
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jgm.3015
https://www.nature.com/articles/gt201671
基因治療時代到來：常用基因治療載體的介紹與選擇
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