基因治療（genetherapy）：指用（正常或野生型）基因導入人體的細胞，使其發揮生物學效應，從而達到治療疾病目的的技術方法。
基因治療是隨著20世紀七八十年代DNA重組技術、基因克隆技術等的成熟而發展起來的最具革命性的醫療技術之一，它是以改變人的遺傳物質為基礎的生物醫學治療手段，在重大疾病的治療方面顯示出了獨特的優勢。經過三十余年的發展，基因治療已經由最初用于單基因遺傳性疾病的治療擴大到6000多種疾病，如艾滋病、乙肝、癌癥、鐮刀貧血癥、血友病、黏多糖貯積癥III型、遺傳性精神病、感染性疾病、心血管疾病、自身免疫性疾病和代謝性疾病等。基因治療技術的突破使得基因治療入選Sicence2009年度十大突破之一，并發表了專欄文章“A Comeback for Gene Therapy”。
一般來說，治療用的基因并不能直接導入到人體細胞中，這個過程需要借助某種載體（工具）。常用的載體分為病毒載體和非病毒載體兩種。在當前的研究中，最常用的載體（工具）是病毒載體。所有的病毒都具備攻擊宿主細胞并將其體內的遺傳物質導入宿主細胞的能力。病毒的遺傳物質，即病毒的基因組，能夠“綁架”宿主細胞正常的蛋白表達系統優先對生產病毒蛋白，從而實現病毒快速自我復制的能力。
隨著技術的發展，現在基因治療臨床研究中主要使用腺相關病毒和反轉錄病毒為主。腺相關病毒被證明是一種對人體完全無害，且導致的免疫反應不明顯的病毒。這種病毒能夠將“治療基因”多如宿主細胞內，讓其長時間的表達，這種載體比較適合針對那些長期不分裂的細胞的基因缺陷治療，如基因變異導致的眼科疾病或者心血管疾病。反轉錄病毒能夠將“治療基因“整合進宿主基因組內，使“好基因”能夠傳遞到宿主細胞分裂或者分化的下一代細胞中。因此，反轉錄病毒載體往往用于對造血干細胞的基因改造，往往用于血液相關的遺傳疾病或者癌癥的治療。
1 基因治療的給藥方式和靶點細胞
當前基因治療的臨床研究均是針對體細胞的基因改造。從基因導入的途徑來看，分為體外導入和體內導入兩種途徑：
體外導入：是指將要需要進行基因改造的細胞(如造血干細胞、血細胞等)從患者體內提取出來，在體外與病毒載體混合，完成對提取細胞的基因改造。然后將改造過的細胞重新注入患者體內的方式。
體內導入：是指直接通過注射等方式將病種載體注入患者病變部位的方式。
從導入的靶點細胞來說又分為體細胞和生殖細胞兩種。針對體細胞的基因治療其效果只限制在患者本人，所改變的基因并不會遺傳給后代，在遺傳學、倫理學風險上具有一定的可控性。所以體細胞導入是現在主流的臨床研究手段。在美國，現在有超過600個關于體細胞導入的基因治療臨床試驗在進行中。大部分臨床試驗針對的都是一些單基因突變所導致的疾病，例如艾滋病、血友病、地中海貧血癥、囊腫性纖維化等。對生殖細胞的基因改造理論上來說可以更高效的解決患者的基因缺陷，并使得正常的基因可以遺傳給后代，但考慮到倫理問題以及技術的成熟度問題，在許多國家，例如澳大利亞、加拿大、德國、以色列、瑞士、荷蘭等都立法嚴格禁止對生殖細胞的基因治療。美國雖然沒有相關的立法，但當前的研究主要還是集中在對體細胞的基因治療領域。
2 癌癥的基因治療
基因沉默治療：RNA干擾(RNA interference，RNAi)是指在進化過程中高度保守的、由雙鏈RNA(double-stranded RNA，dsRNA)誘發的、同源mRNA高效特異性降解的現象。研究表明，一些重要的信號通路和基因在腫瘤的發生發展中起關鍵作用。因此，應用RNAi技術降低這些信號通路里的關鍵分子及一些重要的癌基因的表達水平，是一種非常有效的策略。RNAi可以特異性地抑制癌細胞內致癌基因表達，而不影響正常細胞的基因表達。其中小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)可以產生多基因沉默的效果，從發現到現在短短十幾年時間內，很多學者、生物公司和制藥公司已經開始廣泛利用siRNA治療腫瘤。2008年美國Calando Pharmaceuticals公司申請的治療實體腫瘤的siRNA藥物CALAA-01被FDA批準進入臨床一期實驗，是首例siRNA藥物治療癌癥的臨床試驗。2009年7月德國Silence Therapeutics公司開展的靶向實體瘤的RNA干擾的臨床一期試驗結果顯示：24名患者經過Atu027藥物多次治療后，9名患者病情穩定，6名有較好的療效，其余患者正在接受治療。
抑癌基因治療：抑癌基因(tumor suppress gene)也稱為抗癌基因，在被激活的情況下它們具有抑制細胞增殖的作用，但在一定情況下被抑制或丟失后可減弱甚至消除抑癌作用。目前已分離克隆出20余種抑癌基因，例如p53基因。
免疫基因治療腫瘤：最常用的腫瘤免疫基因治療是將細胞因子導入體細胞，制造利于提高抗腫瘤免疫應答的微環境，從而達到腫瘤治療的作用。
自殺基因治療腫瘤：自殺基因(suicide gene)，是指將某些病毒或細菌的基因導入靶細胞中，其表達的酶可催化無毒的藥物前體轉變為細胞毒物質，從而導致攜帶該基因的受體細胞被殺死，此類基因稱為自殺基因。自殺基因治療系統的種類很多，主要包括單純皰疹病毒胸苷激酶/丙氧鳥苷(HSV-tk/GCV)系統、胞嘧啶脫氨酶/5-氟胞嘧啶(CD/5-FC)系統、帶狀皰疹病毒胸腺嘧啶激酶/阿糖甲氧基嘌呤(VZV2tk/Ara2M)系統、硝基還原酶/CB1954(NTR/CB1954)系統、ICE基因等。
Tocagen公司的Toca 511和Toca FC聯合療法獲FDA孤兒藥地位授權，用于治療惡性膠質瘤。在該聯合療法中，Toca 511是一種逆轉錄病毒復制載體，可將胞嘧啶脫氨酶(CD)的基因選擇性地遞送入癌細胞。在Toca511遍布腫瘤后，可表達CD基因的癌細胞就能將氟胞嘧啶(5-FC)轉化成抗癌藥物5-氟尿嘧啶(5-FU)，進而介導腫瘤細胞程序性死亡，并增強機體對腫瘤的免疫應答。Toca 511和Toca FC聯合療法于2015年開展II期和III期臨床試驗，根據臨床中期報告顯示，經聯合治療后，惡性膠質瘤患者中期存活率達到13.8個月，優于7個月的中期存活率歷史基準點，表現出較好的臨床療效。
