肿瘤基因治疗的原理是将目的基因用基因转移技术导入靶细胞，使期表达此基因而获得特定的功能，继而执行或介导对肿瘤的杀伤和抑制作用，从而达到治疗之目的。基因疗法最初是专为治疗遗传性疾病。迄今为止，在全球范围内有400多个基因治疗的临床试验已经在进行，其中超过一半与癌症治疗有关。
在基因治疗过程中，载体是中转站，是基因进入细胞的交通工具。基因治疗的载体分为两大类——非病毒载体和病毒载体。表1-1对两种载体进行了比较。
表1-1 两种载体优缺点比对
| 载体类型 | 种类 | 优点 | 缺点 |
| 非病毒载体 | 裸露的DNA、脂质体 | 对宿主细胞的免疫原性低、安全性较高。 | 包装容量低且靶向性差，外源基因在宿主细胞中易丢失且表达量不稳定。 |
| 病毒载体 | 腺病毒（Ad）、腺相关病毒（Adenovirus-associated Virus, AAV）、慢病毒（Lentivirus）、单纯疱疹病毒（Herpes Simplex Virus，HSV）、逆转录病毒（Retrovirus）等等 | 转染效率高、外源基因表达量高且表达时间久等优势被广泛应用到基因治疗中，因此，病毒载体特别适合介导外源基因在难转染甚至无法转染的哺乳动物细胞中表达。 | 病毒载体因整合到宿主基因组内而持续表达甚至破坏基因组功能，细胞载体则因其自身基因组的改造而存在更多潜在的危险。 |
在肿瘤基因疗法中病毒载体因其表达量高，时间久等优势逐渐被广泛应用与科学研究。病毒载体种类较多目前广泛研究的病毒载体有慢病毒、腺病毒、逆转录病毒。表1-2对三者进行了比较。
表1-2 三种病毒载体优缺点比对
| 分类 | 图谱 | 起源 | 优点 | 缺点 |
| 慢病毒 |
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慢病毒载体是以 HIV-1 （人类免疫缺陷1型病毒）为基础发展起来的基因治疗载体。 | 慢病毒感染宿主细胞时，可将携带的外源基因随机稳定地整合入宿主细胞基因组中，实现目的基因稳定、长期的表达，非常适合于基因过表达稳定细胞株的建立和RNAi的研究。 | 慢发病毒感染，经显性或隐性感染后，病毒有很长的潜伏期，此时机体无症状，也分离不出病毒，以后出现慢性、进行性疾病，常导致死亡 。 |
| 逆转录病毒 |
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逆转录病毒是一类RNA病毒。在逆转录酶的作用下，以病毒RNA为模板合成cDNA,再通过DNA复制、转录、翻译等过程形成病毒颗粒。 | 逆转录病毒将自身基因组及其携带外源基因随机稳定地整合入宿主细胞基因组中，可实现目的基因稳定长期的表达。 | 病毒具有很强的针对性，只适用于大小鼠稳定细胞株的建立。 |
| 腺病毒 |
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腺病毒是一种无包膜的球型结构的病毒，遗传物质为线型双股DNA形式。 | 腺病毒基因组及其携带的外源基因不会整合入宿主细胞的基因组中，而是游离于宿主基因组外独立表达，因此可实现目的基因瞬时高丰度的表达，同时还避免了因整合而引发的潜在基因突变和随机效应，安全性和可控性高。 | 承载的目标蛋白的表达是主动表达，没有抑制机制，对于毒性蛋白的表达不易控制，而且腺病毒既可以感染肿瘤细胞，也可以感染正常细胞，对肿瘤细胞没有靶向性。 |
腺病毒载体在人类几十年的改造下，已成为肿瘤基因治疗的不二选择。人类对腺病毒的了解已经深入到了各个层面，从腺病毒的基因组，到病毒结构、组成，功能等，为人类很好利用腺病毒打下了基础。由于野生型病毒常常具有治病性，为了避免实验或治疗中使用的病毒恢复成野生型，必须对病毒载体进行一系列的遗传改造，比如删除病毒基因组的非必须区，将顺式作用元件和反式作用元件分开连接至不同的载体上，最大程度地保证实验的安全性。腺病毒感染入细胞后不会整合到基因组上，因此不会破坏基因组固有功能。而且体内的免疫系统在一段时间后能有效的清除掉感染的腺病毒，致使腺病毒介导的目的基因的表达具有时效性，正好符合肿瘤基因治疗的短疗程、短时效的要求。
腺病毒作为基因治疗的病毒载体还具有很多优点，如能感染大多数哺乳动物细胞，较容易获得滴度高的病毒等。但腺病毒载体也有缺点，其承载的目标蛋白的表达是主动表达，没有抑制机制，对于毒性蛋白的表达不易控制，而且腺病毒既可以感染肿瘤细胞，也可以感染正常细胞，对肿瘤细胞没有靶向性。Ad5腺病毒载体作为治疗癌症或者任何疾病的基因治疗载体的首要挑战是如何使传递到靶细胞或组织中的治疗基因控制在合适的剂量，以及保证治疗基因在疾病组织中表达的高效率性、特异性和安全性。
由于单纯使用基因疗法和单纯使用病毒疗法的效果有限，因而发展出了肿瘤靶向性基因病毒治疗方法（Tumor Targeting Gene-virotherapy）。该疗法将基因治疗和病毒治疗两者有机结合起来——将治疗基因装载入溶瘤腺病毒中，不仅溶瘤腺病毒能提高治疗基因的转染效率和肿瘤靶向性，而且在治疗基因的帮助下可以提高溶瘤腺病毒杀伤癌细胞的能力。因此，提高肿瘤靶向性和外源基因的表达效率是肿瘤靶向性基因病毒治疗的重点。
肿瘤基因疗法，一直是科研热点值得兴奋的是2004年拥有自主知识产权的重组人p53腺病毒注射液已于1月20日获得国家食品药品监督管理局的准字号生产批文。这标志着我国的世界上第一个获得国家批准的基因治疗药物已正式上市。截至2013年底，近2000项基因疗法试验中，有大约5%到达了Ⅲ期临床阶段。未来我们期待肿瘤基因疗法更好的发展。
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