未来150年的科学：未来50年
现在是2063年。您走进医生的办公室，护士采集了您的唾液、血液或产前细胞样本，并将其涂抹在手持设备上，设备上的微芯片大小如本页上的一个字母。几分钟后，设备读取了测试结果。显示屏上多彩的荧光图案揭示了导致或影响1200多种单基因疾病的DNA序列的存在。幸运的是，监管部门已经批准了每一种疾病的疗法：基因疗法。
基因疗法的工作原理是利用病毒固有的生物机制，将健康版本的基因携带到细胞核中，以替换导致疾病的突变。它在1953年DNA结构被发现后不久就被构想出来，但其成为真正治疗方法的道路却曲折坎坷。早期的尝试充其量只是零星地奏效。1999年，一名18岁的青少年在接受用于治疗代谢紊乱的基因携带病毒时死亡，该病毒引发了致命的免疫反应；分子有效载荷点燃了患者肝脏中免疫细胞的反应。同年，两名患有遗传性免疫缺陷的婴儿接受了基因治疗，搭载逆转录病毒的基因偏离了目标，进入了致癌基因——导致了白血病。
这些挫折使基因疗法的发展陷入了关于哪种病毒可以安全用作载体（即细胞的基因携带入侵者）的争论中。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
在艰难的开局之后，基因疗法开始取得里程碑式的进展。2012年，欧盟委员会批准了首个针对脂蛋白脂肪酶缺乏症的基因疗法，该缺乏症会损害脂肪消化。
然后，在2014年，美国食品和药物管理局批准了针对一种遗传性失明（莱伯先天性黑蒙症）、一种免疫缺陷（腺苷脱氨酶或ADA缺乏症）和一种影响大脑的遗传疾病（肾上腺脑白质营养不良）的疗法。虽然这些疾病很罕见，但相对容易成为靶点。
这些认可确立了腺相关病毒（AAV）作为首选载体的地位。我们大多数人的某些细胞中已经携带了这种病毒，这意味着我们的免疫系统会忽略它。相比之下，逆转录病毒被改造为自我摧毁，但仍然可能导致癌症，就像在免疫缺陷婴儿身上发生的那样。而慢病毒在获得FDA批准后，未能流行起来，因为患者不情愿让自己注射HIV，尽管是以一种剥夺了艾滋病相关基因的形式。
2016年，针对血友病B的基因疗法的问世证明了该技术的经济价值：一次性基因治疗的费用为30,000美元，而终生凝血因子注射的费用可能高达数百万美元——在多年过程中可能累计支出高达2000万美元。
控制对载体的免疫反应的能力意味着最严峻的技术障碍已被克服：输送给患者的化学包裹不仅提供了替代基因，还增强了针对癌症和感染的免疫反应的某些部分，并抑制了可能导致病毒载体排斥反应的方面。
现在闸门打开了。由于视网膜与免疫系统隔离，因此针对约100种失明形式的基因疗法首先出现。2019年，十几名患有极罕见的巨轴突神经病的儿童成为先驱，接受了针对脊髓的基因疗法。接下来是脊髓损伤、肌萎缩侧索硬化症（ALS，或卢伽雷氏病）和脊髓性肌萎缩症。静脉注射的、富含基因的AAV穿过血脑屏障，从而预防了帕金森病和其他脑部疾病。不再需要像本世纪初那样在头骨上钻孔。
随着时间的推移，研究人员逐渐认识到，某些疾病最好在不替换基因的情况下治疗。对于囊性纤维化，能够解开具有错误结构的蛋白质的药物更好，因为肺和气道中经过基因治疗的细胞不会持久存在。而对于杜氏肌营养不良症，重新激活沉默的基因比将治疗基因输送到儿童体内所有肌肉细胞更容易。
这些成功只为更多成功留下了空间。到本世纪中叶，新的疗法不再仅针对罕见的单基因疾病，而是扩展到包括反映遗传和环境风险因素的常见疾病，如精神疾病、糖尿病和大多数形式的心脏病。
到2060年，使用基因检测预测患者未来健康状况的能力——加上基因干预——已经达到了前所未有的精确程度，产生了深远的影响。随着疾病被阻止，医疗保健成本大幅下降，寿命更长、身体更健康的人口涌现出来。