基因治疗的实验方法
虽然对作为疾病治疗手段的基因治疗充满巨大的希望，但开发高效临床方案的进展仍然缓慢。问题在于安全和有效的基因输送系统的开发。本章将评估这一新医疗领域的问题和潜在的答案。
人类基因治疗的第一个认可的临床试验报告始于1990年9月。自此以后的七年半时间里，世界上，已认可了300份临床试验报告，超过3000个病人体内已进行了遗传工程化细胞的治疗。从这些试验中得出的结论是：基因治疗对治疗人类多种疾病有潜在的优势，并产生很低的副作用，然而在解决病人疾病方面，其效率仍失望地低。除了不是根据对照临床试验报告的个别病人得到帮助外，仍没有论据证明基因治疗试验在人类疾病的治疗上已经成功。为什么这样说？
本章将通过评估原先设想及基因治疗的问题来考察“为什么这样说？”根据把基因输送到受影响组织模式的不同，有体细胞基因治疗的不同方式（见Box 1）。其挑战是把基因治疗作为一种有效和安全的药物输送系统去开发。该目标比五年前许多研究人员曾期待获得的更困难。人体花费了几千年时间学到了如何保护自己免遭外来环境的侵犯，包括把外来DNA结合到自身的基因组中去。然而，病毒在克服这些障屏并能把自身的遗传物质嵌入人体细胞方面只获得了部分成功。因此，在基因治疗方面的初始努力已直接朝着工程病毒方向前进，这种病毒可作为载体去携带治疗基因进入病人。近期曾发表大量有关基因治疗方面的文章。这些文章将依次确认了各种病毒的分类。
Box1：体细胞基因治疗的三种类别
第一种是离体（ex vivo）,这种方法是将细胞从人体中移出，用载体孵化后形成的基因工程细胞再回至人体中，这种步骤常用于血细胞，因为它们最容易被移进移出。
第二种方法是在位点（in situ）上，这种方法是直接将载体放入需治疗的组织中去。例子是把腺病毒载体浸入带囊纤维病人的气管和支气管中，用携带细胞素或毒素基因的载体注入肿瘤，或将携带有肌细胞增强蛋白的基因直接注入具肌肉营养障碍病人的肌肉中。
第三种方法是在活体（vivo）上，这种方法的载体能被直接注入血液中，这第三种方法还未有临床例子，但如果基因治疗作为一种治疗选择来完成它的承诺的话，必须开发体内可注入载体。
以RNA病毒为基础的载体
逆转录病毒一开始就作为最有希望的基因转化载体来选择的，目前利用逆转录病毒的临床试验占了所有被认可报告的60%。因为RNA病毒能执行将有效基因转化至许多类型细胞中去的任务并能稳定地把它们集合到寄主细胞的基因组中（图1），因而也就提供了长期表达的可能性。因为逆转录病毒已被结合进有关的非致病源寄生物中，所以它有最小的危害性（虽然有例外，例如人类免疫缺陷病毒“HIV”和人类T细胞亲淋巴病毒“HTLV”），尤其是鼠白血病病毒（MULV）已被传统地用于临床基因治疗试验选择，曾开发了把载体基因组封入病毒颗粒的各种包装系统。已被移去所有病毒基因的载体本身是充分复制缺陷并接受达到大约8Kb（Kilobase）外源性DNA。
研究人员若要开发高效治疗疾病的逆转录病毒载体，将面临四个关键问题：获得高效输送、传导非分离细胞、维持长期的基因表达和开发制造载体的经济方法。
获得高效输送。采用逆转录病毒的临床试验报告主要使用体外方法。目前，采用逆转录载体传导的细胞，它们具有高水平的天然MuLV(amphotropic)受体并在暴露载体的时间里进行分离。虽然有少量细胞类型不能被分离，但能在体内生长的大多数细胞能被传导。一种重要的靶细胞是初级的钩状促白细胞生长素干细胞（HSC），因为基因传导进入这类细胞将为受体生命产生基因工程细胞。然而，HSCs有一种低水平的酸-碱兼性受体，它具弱传导性。因此，HSCs仍是重要的目标但难以捉摸。
具有兼性受体的广泛范围的细胞类型据知是磷酸盐同向运转，这种磷酸盐限制了这些受体在体内方法中特殊目标的运用。使用不同的病毒包封认识不同受体的蛋白质，（例如，囊状口炎病毒（VSV）-G蛋白或gibbon类人猿白血病病毒（GALV）包封蛋白）,能改变受到传导的细胞范围，但仍不能提供更多特异性。其困难在于，因为逆转录病毒不能在高滴定度上产生，（兼性受体将被限制于每毫升形成1×107菌落单位和假型VSV-G受体至每毫升1×109CFU），这不可能为in vivo期望的细胞类型得到大量的受体颗粒。病毒颗粒将被束缚于它们遭遇到的许多细胞中，这样，在它们到达它们的目标之前就已被稀释出去。（其它的组织，例如中间补体消失将在后面讨论）。问题能定量化，人体包含大约5×1013细胞，如果一个病人得到100毫升逆转录病毒样品，那大约是1×109活性载体颗粒。即使每一受体颗粒对感染是100%特异性，只要有1/50000细胞被传导。需要的东西是优先束缚于它的目标的逆转录病毒颗粒并能在高滴定度上制造出来。
