3月5日，基因編輯技術(shù)領(lǐng)域迎來了一則重大進(jìn)展。Editas Medicine公司和艾爾建（Allergan）公司聯(lián)合宣布，基于CRISPR基因編輯技術(shù)的在研療法AGN-151587（EDIT-101）已在臨床試驗(yàn)中完成了首例患者給藥。該消息的到來再次讓CRISPR成為了醫(yī)藥行業(yè)人士關(guān)注的焦點(diǎn)，因?yàn)锳GN-151587是世界上第一款在患者體內(nèi)給藥的CRISPR基因編輯療法。由于能夠簡便、可控地對細(xì)胞中的基因組進(jìn)行編輯，CRISPR基因編輯技術(shù)問世以來迅速成為了科學(xué)研究工作者在基礎(chǔ)研究中編輯基因組的有力工具。目前，全球范圍已經(jīng)有很多公司在基于CRISPR基因編輯技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新療法和診斷技術(shù)。本文中，醫(yī)藥觀瀾將帶您一覽其中部分公司的在研產(chǎn)品進(jìn)展情況，以及聚焦的疾病領(lǐng)域。
Editas公司是由著名學(xué)者張鋒博士創(chuàng)建的行業(yè)領(lǐng)先的基因組編輯公司, 致力于將CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12a(也稱為Cpf1)基因組編輯系統(tǒng)的能力和潛力轉(zhuǎn)化為治療世界各地嚴(yán)重疾病患者的藥物。Editas公司的研究和開發(fā)工作主要集中在那些治療手段很少或尚無治療手段的疾病上，目前擁有11個在研項(xiàng)目，針對眼部疾病、杜氏肌肉營養(yǎng)不良癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、鐮狀細(xì)胞病、β地中海貧血、癌癥等適應(yīng)癥。
目前，Editas已與多家公司建立了合作關(guān)系，包括艾爾建（Allergan）、AskBio、BlueRock和百時美施貴寶（BMS）等等，其中與艾爾建合作開發(fā)的AGN-151587 (EDIT-101)是Editas公司在研產(chǎn)品線中進(jìn)展最快的產(chǎn)品。AGN-151587是一款基于CRISPR技術(shù)的基因編輯療法，它將編碼Cas9的基因和兩個指導(dǎo)RNA（gRNA）裝載進(jìn)AAV5病毒載體，目前正在Leber先天性黑朦10（LCA10）患者中開展1/2期臨床試驗(yàn)。3月5日，雙方剛剛宣布，AGN-151587已在該研究中完成首例患者給藥，這也是世界上第一款在患者體內(nèi)給藥的CRISPR基因編輯療法。CRISPR Therapeutics是一家領(lǐng)先的基因編輯公司，專注于利用其專有的CRISPR/Cas9平臺開發(fā)治療嚴(yán)重疾病的變革性基因藥物。CRISPR Therapeutics公司已經(jīng)建立了一系列的產(chǎn)品管線，涵蓋血紅蛋白病、腫瘤學(xué)、再生醫(yī)學(xué)和罕見病等廣泛疾病領(lǐng)域。根據(jù)CRISPR公司官網(wǎng)信息：該公司在血紅蛋白病領(lǐng)域有一個在研產(chǎn)品CTX001，已進(jìn)入到臨床試驗(yàn)階段；在免疫腫瘤學(xué)領(lǐng)域有3個在研產(chǎn)品CTX110、CTX120、CTX130，其中CTX110和CTX120已進(jìn)入到臨床試驗(yàn)階段；在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，有一款針對I型糖尿病的產(chǎn)品，尚在臨床前研究階段。此外，該公司還有四個針對糖原貯積病Ia型（GSD Ia）、杜氏肌營養(yǎng)不良(DMD)、強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良1型(DM1)、囊性纖維化（CF）的研究項(xiàng)目，正處于臨床前研究階段。
目前，CRISPR Therapeutics已與拜耳（Bayer AG），Vertex Pharmaceuticals和ViaCyte 等公司建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系。2019年11月，CRISPR Therapeutics和Vertex Pharmaceuticals聯(lián)合宣布，CRISPR/Cas9基因編輯療法CTX001在正在進(jìn)行的1/2期臨床試驗(yàn)中取得積極中期數(shù)據(jù)：一名輸血依賴性β地中海貧血癥（TDT）患者和一名嚴(yán)重鐮狀細(xì)胞貧血癥（SCD）患者在接受CTX001治療后，均達(dá)到停止依賴輸血的效果。 Intellia公司正在利用CRISPR/Cas9技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新療法，以治療嚴(yán)重和危及生命的遺傳病、腫瘤和免疫疾病。依托其自身的基因編輯的體外和體內(nèi)治療平臺，Intellia公司已經(jīng)建立了涵蓋多種疾病的在研產(chǎn)品關(guān)系，并計(jì)劃在2020年將第一個基因編輯藥物推向臨床。
根據(jù)Intellia公司官網(wǎng)信息，其體內(nèi)治療產(chǎn)品線包括三個項(xiàng)目，針對轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白淀粉樣變性(ATTR）多發(fā)性神經(jīng)病和心肌病、遺傳性血管性水腫(HAE) 等適應(yīng)癥。其中，治療轉(zhuǎn)甲狀腺素淀粉樣變性多發(fā)性神經(jīng)病和心肌病的在研產(chǎn)品NTLA-2001，由Intellia與Regeneron共同開發(fā)，NTLA-2001有望成為Intellia公司第一個進(jìn)入臨床的CRISPR/Cas9療法。
在體外治療方面，Intellia正在利用CRISPR對細(xì)胞進(jìn)行工程改造，以開發(fā)出針對血液癌癥和實(shí)體瘤的療法。目前體外治療產(chǎn)品線包含多個項(xiàng)目，涉及鐮狀細(xì)胞病、急性髓細(xì)胞白血?。ˋML）、實(shí)體瘤等適應(yīng)癥。此外，Intellia也在與諾華生物醫(yī)學(xué)研究所合作，開發(fā)CAR-T、和造血干細(xì)胞(HSCs)等療法。Beam公司成立于2017年，它的創(chuàng)始人是世界頂尖的三名CRISPR專家——哈佛大學(xué)的David Liu博士、麻省總醫(yī)院的Keith Joung博士、Broad研究所的張鋒博士，該公司旨在利用基于CRISPR的堿基編輯技術(shù)，精確地修改基因組中單個堿基，從而治療由于單個基因點(diǎn)突變導(dǎo)致的遺傳疾病。
Beam是首個利用CRISPR單堿基編輯技術(shù)開發(fā)全新療法的公司，其核心技術(shù)是能精準(zhǔn)地對DNA或RNA上的單個堿基進(jìn)行編輯。據(jù)Beam介紹，其單堿基編輯技術(shù)是CRISPR基因編輯工具的全新應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)有兩個關(guān)鍵組成部分：其一是能特異性靶向基因組中任意位點(diǎn)的CRISPR酶；第二個是一類能修改堿基的酶，與經(jīng)典的CRISPR基因編輯技術(shù)不同，這種酶主要涉及對堿基的化學(xué)修飾，不會切開DNA或RNA，理論上安全性也更高。根據(jù)Beam 官網(wǎng)信息，該公司有12種在研項(xiàng)目，涵蓋β地中海貧血、鐮狀細(xì)胞貧血癥、急性淋巴細(xì)胞白血病（ALL）、急性髓系白血?。ˋML）等疾病。此外，其管線中還包括針對肝臟疾病、眼睛和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛在治療方法。到目前為止，該公司所有的在研項(xiàng)目都處于臨床前階段。
Caribou公司成立于2011年，由CRISPR-Cas9系統(tǒng)的先驅(qū)者之一，加州大學(xué)伯克利分校的教授Jennifer Doudna博士共同創(chuàng)立，致力于利用CRISPR -Cas9系統(tǒng)在疾病治療等領(lǐng)域開發(fā)新型生物技術(shù)。Intellia正在利用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)開發(fā)用于體內(nèi)和體外的人類基因和細(xì)胞療法。近期的體外療法項(xiàng)目包括血液疾病和癌癥的治療。2015年1月，Intellia宣布與諾華公司進(jìn)行為期5年的研發(fā)合作，使用CAR-T和造血干細(xì)胞(HSCs)加快基于CRISPR-Cas9的新體外療法的開發(fā)。KSQ是一家成立于2015年底的臨床前階段的生物技術(shù)公司。該公司在CRISPR技術(shù)基礎(chǔ)上建立藥物發(fā)現(xiàn)技術(shù)平臺，利用其專有的CRISPRomics?平臺，KSQ Therapeutics正在開展腫瘤學(xué)、免疫腫瘤學(xué)、自身免疫性疾病和罕見疾病等疾病領(lǐng)域的研究。
目前，KSQ公司有12個藥物研發(fā)項(xiàng)目。KSQ把CRISPRomics技術(shù)應(yīng)用在了T細(xì)胞上，通過功能分析全面篩查所有基因，確認(rèn)能夠加強(qiáng)癌癥免疫中T細(xì)胞療法和藥物療法的若干基因靶點(diǎn)。KSQ研發(fā)管線中首個項(xiàng)目就是基于T細(xì)胞基因組分析而推出的類似CAR-T的T細(xì)胞療法。這種定向改造的T細(xì)胞在多個動物模型中已被證明對PD-1抗性的實(shí)體瘤有很高的活性。
雖然CRISPR基因編輯技術(shù)能夠精準(zhǔn)簡易地對基因組中的任何序列進(jìn)行修改，然而作為治療人類疾病的療法，它仍然具有“脫靶效應(yīng)”的安全隱患。此外，CRISPR技術(shù)也因核酸酶的特異性而受到限制。Emendo 公司是一家開創(chuàng)性的下一代CRISPR公司，該公司的開發(fā)策略則是希望通過一種名為OMNI的技術(shù)消除這種局限性，該技術(shù)具有等位基因特異性，高活性，且無“脫靶效應(yīng)”。OMNI技術(shù)可在保持高效率的同時實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的基因編輯，從而獨(dú)特地解決中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶基因ELAN突變引起的先天性疾病，例如嚴(yán)重先天性中性粒細(xì)胞減少癥（SCN）。
Emendo正在基于這一技術(shù)開發(fā)高精度的CRISPR核酸酶，該酶不會切割除靶序列以外的DNA。目前，Emendo正在開發(fā)血液疾病和眼科適應(yīng)癥的治療方法，其血液疾病領(lǐng)域有5款在研產(chǎn)品，針對嚴(yán)重先天性中性粒細(xì)胞減少癥、原發(fā)性免疫缺陷、骨髓衰竭適應(yīng)癥，眼科疾病領(lǐng)域有2款在研產(chǎn)品，針對遺傳性眼病。此外，Emendo還在探索該技術(shù)在癌癥中的應(yīng)用。Emendo已與西雅圖兒童醫(yī)院達(dá)成合作，正在進(jìn)行治療嚴(yán)重先天性中性粒細(xì)胞減少癥的臨床前開發(fā)，其治療原發(fā)性免疫缺陷，骨髓衰竭和遺傳性眼疾的療法也都在計(jì)劃中。在美國，有超過11萬人在等待器官移植來挽救他們的生命，每10分鐘就會添加一名新的患者。在中國，每年有30萬適合器官移植方式治療的患者，但是僅有1萬多人能夠得到器官移植的救治。由美國科學(xué)院和工程院雙院士、哈佛大學(xué)George Church教授，和合成生物學(xué)家楊璐菡博士共同創(chuàng)立的eGenesis公司和啟函生物，旨在使用世界先進(jìn)的基因編輯技術(shù)對豬的基因組進(jìn)行編輯，生產(chǎn)可用于人體移植的安全有效的細(xì)胞、組織和器官，解決世界器官移植供體嚴(yán)重短缺的問題。
2013年初，啟函的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)成員即美國團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地把CRISPR-Cas9 在人和其他哺乳動物細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)了基因編輯。2019年12月，啟函生物與美國eGenesis公司宣布，十幾頭經(jīng)過CRISPR基因編輯的小豬3.0成功問世，它們是迄今為止基因編輯數(shù)量最多的動物。這些成功編輯的無PERV病毒豬可以提高人體免疫兼容性，有利于降低豬器官移植到人體時引發(fā)的免疫排斥和凝血反應(yīng)。Sherlock公司由張鋒等幾位在CRISPR技術(shù)領(lǐng)域和癌癥、傳染疾病診斷技術(shù)領(lǐng)域的大咖共同創(chuàng)立，致力于提供速度更快、效果更好、價格更低的基因診斷技術(shù)。該公司核心技術(shù)由麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)授權(quán)，分別是基于基因編輯技術(shù)CRISPR的診斷技術(shù)平臺SHERLOCK?，和基于合成生物學(xué)的分子診斷平臺INSPECTR?。
SHERLOCK是張鋒博士團(tuán)隊(duì)開發(fā)的一種基于CRISPR的診斷工具，可以檢測多種生物或樣本類型的遺傳“指紋”，直至達(dá)到個位數(shù)的阿摩爾級，這可能表明存在樣品中的單個DNA或RNA分子。最近，張鋒教授團(tuán)隊(duì)利用基于CRISPR的技術(shù)，開發(fā)了一種檢測新冠病毒RNA的方法，僅需純化的核酸分子樣本，通過簡單的三步，就能在1個小時的時間里完成檢測。不過，這項(xiàng)技術(shù)還比較初步，尚未在真實(shí)患者樣本中做過檢測，目前不能用于臨床上對新冠病毒感染的診斷。Mammoth由CRIPSR研究先驅(qū)Jennifer Doudna博士參與創(chuàng)建，旨在將CRISPR技術(shù)應(yīng)用于疾病診斷和基因編輯。Mammoth開發(fā)的基于CRISPR系統(tǒng)的診斷手段通過Cas酶和指導(dǎo)RNA（guide RNA）系統(tǒng)來尋找與疾病相關(guān)的特定DNA或RNA序列，當(dāng)Cas酶發(fā)現(xiàn)這些特定序列后，會對這些序列進(jìn)行切割，同時會切割一種報告分子，導(dǎo)致報告分子發(fā)出熒光。這種診斷方式可以用于任何產(chǎn)生DNA或者RNA的樣本，應(yīng)用范圍十分廣泛。
目前，Mammoth應(yīng)用三種CRISPR蛋白，分別是Cas12，Cas13，和Cas14。不同的Cas酶具有不同的活性和特異性，例如Cas12能夠切割雙鏈DNA，Cas13能夠切割單鏈RNA，而Cas14作為迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小的CRISPR蛋白，能夠切割單鏈DNA。這些蛋白的發(fā)現(xiàn)讓Mammoth在設(shè)計(jì)診斷測試時能夠有更多的靈活性，針對特定診斷目的運(yùn)用相應(yīng)的Cas酶。2020年1月，該公司剛完成了4500萬美元B輪融資，用于開發(fā)治療和診斷的下一代CRISPR產(chǎn)品。由上可以看出，基于CRISPR基因編輯技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新療法和診斷技術(shù)大部分都還處于比較早期的研發(fā)階段，希望在科學(xué)家、企業(yè)等各方的努力下，人類可以早日將CRISPR這項(xiàng)突破性技術(shù)開發(fā)成為造福患者的創(chuàng)新療法！
