要开展基因治疗，我们首先会关注那些与疾病有直接关系的基因。因此单基因遗传病成为基因治疗的最佳侯选者：SCID（ADA缺陷引起的SCID或gc基因缺陷引起的X-SCID），血友病A或B、杜氏肌营养不良（DMD）等。研究这些疾病基因治疗的意义不仅在于为这些用传统方法无法治愈的疾病寻找根治的方法，更为重要的是对于基因治疗研究本身具有“求证”作用（proof-of–principle或proof-of-concept）。
除了单基因遗传病以外，染色体病也属于遗传病范畴，只是其发病机理更为复杂，涉及的基因异常更多。多基因遗传病是由2对以上微效基因共同造成的，有累积效应，还常受环境因素影响。许多疾病都有多基因遗传的基础，如高血压、糖尿病、类风湿性关节炎等。遗传度越高、涉及的基因越少，针对缺陷或致病基因的基因治疗才越有可能。
然而，疾病的产生往往是基因、环境和行为因素共同作用的结果。只有少数情况可以找到明确的致病基因设计针对性的基因治疗。因此，除了单基因遗传病的基因治疗外，大多数疾病的基因治疗只能“另辟蹊径”，寻找疾病发生过程中涉及的基因表达异常，针对这些过程基因来设计基因治疗方案。比如，缺血性疾病，针对缺血这个病症，采用促进血管生长的基因VEGF、FGF、HGF等进行基因治疗。而对于肿瘤，人们认为肿瘤血管生成是其生长和转移的重要因素，因此设计了各种试图阻断肿瘤血管生成的基因治疗方案。
还有一类基因治疗策略是选择直接杀伤或破坏靶细胞的基因，如自杀基因或毒素基因。这类方案一般是针对恶性肿瘤或异常增生性疾病的。其重点并不放在研究杀伤性基因本身的杀伤作用，而在于研究将该基因选择性导向靶细胞或在靶细胞中选择性表达。
因此，基因治疗的研究要依赖于人们对疾病的病因、发病机理和疾病与基因的关系的认识。
2、基因元件
除了直接与细胞中的DNA或RNA互补结合产生封阻作用的核酸（如人工合成的反义的寡聚RNA），大多数治疗性DNA要通过转录成RNA和/或翻译成蛋白质才能发挥作用；并且我们希望对基因的表达水平、表达地点、表达时间能进行调控。因此除了治疗基因外，还需要有基因表达元件和调控元件参与，包括启动子、增强子、沉默子、绝缘子、mRNA加尾信号、IRES、同源重组序列、剪切信号等。其中启动子又包括组织特异性启动子、可诱导表达启动子、可控表达启动子、人工合成启动子等。
基因组计划除了挖开了基因宝库，也打开了基因元件的宝库。在争夺编码基因的同时，非编码区基因序列功能的挖掘和专利申请也在悄然进行，这一巨大资源成为将来基因治疗技术和药物开发的必争之地。
我国的基因治疗研究应高度重视基因元件的开发和知识产权保护。
3、基因载体
除了可以人工合成的寡聚核酸分子外，治疗性的DNA与基因元件的构建体需要放在基因载体中才能在工程生物体内（如细菌或细胞）大量复制生产。一般地，我们用能在细菌中复制的质粒DNA或能在细胞中复制的病毒改造后作为基因载体。对于质粒DNA载体，一般应包括能使质粒在细菌中复制所必需的复制起点序列和维持其稳定存在的抗性基因；对于病毒载体则必须包括该病毒复制和包装所需要的所有顺式作用元件（如反转录病毒的LTR和包装信号；腺病毒的ITR和包装信号）。
4、基因导入系统
一般地（除了某些特殊的组织如肌肉可以摄取裸质粒），基因载体本身无法高效地穿过细胞膜进入细胞内，必须有包裹于其外的物质帮助才能进入细胞。我们把这种包裹于基因载体之外的帮助载体进入细胞的物质系统称为基因导入系统。
对于病毒载体而言，基因导入系统就是病毒的外壳和/或外膜，其生成是与病毒载体细胞中复制和包装成病毒粒子以分泌或出芽到到细胞外的过程一气呵成的。因此病毒载体系统和病毒导入系统的称谓往往混为一谈。
对于质粒DNA载体，我们常称之为非病毒载体，需要人工制造一个包裹于其外的外壳，即所谓的非病毒载体导入系统。新材料和纳米技术对这种基因导入系统的研制有很大的促进作用。
病毒载体导入系统不仅可以使载体高效进入细胞，许多病毒还具有促使病毒粒子从内吞小体中逃逸出来并高效转运到细胞核中的功能。非病毒载体导入技术非常注重模仿或借鉴病毒颗粒的构造，努力模拟出有类似功能的结构来。
5、给药途径、方式和导入促进装置
许多疾病的基因治疗要求治疗基因在特定的组织器官或病变部位起作用。目前的基因导入系统的现有技术还无法做到精确“制导”，比如无法将病毒载体或非病毒载体从静脉注入后准确导入胰岛b细胞，而不被其它组织细胞捕获或非特异性清除。因此，给药途径、方式成为基因治疗方案中必须考虑的因素。不同的给药途径和方式如局部注射、导管介入、肺吸入、皮肤涂抹、关节内注射等可以在一定程度上弥补载体靶向性不足的缺点。
一些导入促进装置如电转导、磁场、超声波等也可以提高转导效率。
6、基因治疗方案
以上各项基因治疗的研究内容最终都要汇集到基因治疗方案的研究和制定。从历史过程来看，基因治疗还处于发展的早期，许多条件和技术手段还无法达到理想状态：如许多疾病与基因的关系还没有搞清楚；明确的治疗基因和功能强大的基因元件还不多；基因载体和导入系统的性能还不能满足要求等等。在现有条件下，基因治疗的疾病选择和方案制定就显得尤为重要。我们认为在基因治疗发展的早期，原则上应考虑以下几点：
