（图片来源：Ken Woroner © BBC AMERICA） 基因疗法在多个医学领域的研究人员中风靡一时，而 BBC America 的科幻电视热门剧集《黑色孤儿》（Orphan Black）也顺势而上，从中分得一杯羹。与过去四年中讨论过的生殖克隆和其他生物技术问题一样，《黑色孤儿》中的角色提及了基因疗法，虽然其中有些曲折离奇，但却根植于尖端科学和现实生活中新兴的可能性。随着第四季的季终集今晚即将播出，《黑色孤儿》的粉丝们应该知道那些形似蛆虫的生物电子脸颊植入物是怎么回事。至少对于某些角色来说，这些植入物是基因疗法的递送设备。用于基因疗法递送的植入物的概念是现实世界科学家正在努力解决的一个问题，虽然在现实医学中没有使用脸颊作为植入部位的理由，但有一个靠近脸颊的部位，第一个真实的基因疗法植入物很可能会被安置在那里：耳朵。部署载体 基因疗法中最基础和临床研究使用被载体（vectors）包装起来的 DNA。载体可以是病毒、脂质体（一种球状容器，类似于分别携带你血液中“好”和“坏”胆固醇的 HDL 和 LDL 载体），或由不同化学聚合物组成的各种结构。载体各有优缺点，具体取决于遗传物质和靶细胞的类型。例如，一种称为逆转录病毒（retrovirus）的病毒载体适用于改造分裂中的细胞，但对于需要改变非分裂细胞的疾病则不适用。
（图片来源：Wikimedia Commons） 在今天的基因疗法中，最常用的载体被称为腺相关病毒（AAV）。AAV 有多种亚型，每种亚型决定了哪些身体组织和器官将接受治疗。与其他病毒相比，AAV 不容易激发免疫系统，特别是如果治疗仅进行一次。AAV 的另一个优点是，它将遗传物质作为表观遗传因子（episome）递送到靶细胞——这是一段利用细胞机制来产生所需基因产物的 DNA，但它本身不插入染色体。这最大限度地减少了干扰其他基因的风险，这些干扰可能会杀死细胞或将其癌变。缺点 然而，AAV 只能携带少量遗传物质。通过将携带 AADC 基因（一种相对小的基因）的 AAV 注射到称为壳核（putamen）的大脑区域，神经外科医生可以恢复帕金森病患者的长期功能。这之所以有效，是因为 AADC 基因几乎正好能装入 AAV 中。而对于杜氏肌营养不良症（DMD）患者来说，由于基因缺陷而导致的基因要大得多。在后一种情况下，由于一种称为 CRISPR-Cas9 的基因编辑系统，这是一种能够装入 AAV 并能纠正 DMD 患者有缺陷基因的技术，目前已经有了进展。但该研究仍处于早期阶段。
（图片来源：Science Translational Medicine）生物物理学方法 其他基因疗法递送系统在很大程度上依赖于物理学，同时也依赖于化学。一种称为基因枪（gene gun）的设备将包裹着所需 DNA 的微小金或钨球射入细胞。一旦进入细胞，遗传物质就会与球体分离。电穿孔（electroporation）是一种利用电在细胞膜上打出临时孔洞，以帮助裸 DNA 进入细胞的物理基因疗法技术。研究人员还在研究超声波、流体动力学和磁力递送方法。DNA 带有电磁荷——由于称为磷酸基团的化学实体，它带负电荷。这使得 DNA 分子可以在电磁场中被定向，从而为将遗传组件和电子组件融合提供了可能性。这是《黑色孤儿》中形似蛆虫的植入物所依据的生物物理学现实，但它也是一种正在现实世界中出现的基因疗法植入物。你可能认识使用过或自己拥有过人工耳蜗（cochlear implant），你知道它们可以将空气中的声波转化为神经信号。但研究人员已经在豚鼠身上证明，人工耳蜗也可以用于DNA 的电注入，将 DNA 分子注入从耳蜗（内耳的听觉部分）向大脑传递冲动的神经元。这些神经元构成了前庭蜗神经的蜗神经分支，但它们的退化会导致神经性耳聋。用产生神经营养因子（neurotrophins）的基因治疗这些细胞可以再生神经，因此下一步是为人类开发类似的人工耳蜗。虽然尚未在人类身上开始测试此类植入物，但可能在几年内发生，当然，这会比你看到《黑色孤儿》式的植入物从脸颊向体内发送遗传物质要早。
