3月5日，基因編輯技術(shù)領域迎來了一則重大進展。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，因為AGN-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、可控地對細胞中的基因組進行編輯，CRISPR基因編輯技術(shù)問世以來迅速成為了科學研究工作者在基礎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)品進展情況，以及聚焦的疾病領域。
Editas公司是由著名學者張鋒博士創(chuàng)建的行業(yè)領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、鐮狀細胞病、β地中海貧血、癌癥等適應癥。
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RNA（gRNA）裝載進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。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、再生醫(yī)學和罕見病等廣泛疾病領域。根據(jù)CRISPR公司官網(wǎng)信息：該公司在血紅蛋白病領域有一個在研產(chǎn)品CTX001，已進入到臨床試驗階段；在免疫腫瘤學領域有3個在研產(chǎn)品CTX110、CTX120、CTX130，其中CTX110和CTX120已進入到臨床試驗階段；在再生醫(yī)學領域，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)、強直性肌營養(yǎng)不良1型(DM1)、囊性纖維化（CF）的研究項目，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在正在進行的1/2期臨床試驗中取得積極中期數(shù)據(jù)：一名輸血依賴性β地中海貧血癥（TDT）患者和一名嚴重鐮狀細胞貧血癥（SCD）患者在接受CTX001治療后，均達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公司第一個進入臨床的CRISPR/Cas9療法。
在體外治療方面，Intellia正在利用CRISPR對細胞進行工程改造，以開發(fā)出針對血液癌癥和實體瘤的療法。目前體外治療產(chǎn)品線包含多個項目，涉及鐮狀細胞病、急性髓細胞白血病（AML）、實體瘤等適應癥。此外，Intellia也在與諾華生物醫(yī)學研究所合作，開發(fā)CAR-T、和造血干細胞(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突變導致的遺傳疾病。
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)是能精準地對DNA或RNA上的單個堿基進行編輯。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用。這項技術(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種在研項目，涵蓋β地中海貧血、鐮狀細胞貧血癥、急性淋巴細胞白血病（ALL）、急性髓系白血病（AML）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胞療法。近期的體外療法項目包括血液疾病和癌癥的治療。2015年1月，Intellia宣布與諾華公司進行為期5年的研發(fā)合作，使用CAR-T和造血干細胞(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、免疫腫瘤學、自身免疫性疾病和罕見疾病等疾病領域的研究。
目前，KSQ公司有12個藥物研發(fā)項目。KSQ把CRISPRomics技術(shù)應用在了T細胞上，通過功能分析全面篩查所有基因，確認能夠加強癌癥免疫中T細胞療法和藥物療法的若干基因靶點。KSQ研發(fā)管線中首個項目就是基于T細胞基因組分析而推出的類似CAR-T的T細胞療法。這種定向改造的T細胞在多個動物模型中已被證明對PD-1抗性的實體瘤有很高的活性。
雖然CRISPR基因編輯技術(shù)能夠精準簡易地對基因組中的任何序列進行修改，然而作為治療人類疾病的療法，它仍然具有“脫靶效應”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”。OMNI技術(shù)可在保持高效率的同時實現(xiàn)精準的基因編輯，從而獨特地解決中性粒細胞彈性蛋白酶基因ELAN突變引起的先天性疾病，例如嚴重先天性中性粒細胞減少癥（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癥的治療方法，其血液疾病領域有5款在研產(chǎn)品，針對嚴重先天性中性粒細胞減少癥、原發(fā)性免疫缺陷、骨髓衰竭適應癥，眼科疾病領域有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)在癌癥中的應用。Emendo已與西雅圖兒童醫(yī)院達成合作，正在進行治療嚴重先天性中性粒細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。由美國科學院和工程院雙院士、哈佛大學George Church教授，和合成生物學家楊璐菡博士共同創(chuàng)立的eGenesis公司和啟函生物，旨在使用世界先進的基因編輯技術(shù)對豬的基因組進行編輯，生產(chǎn)可用于人體移植的安全有效的細胞、組織和器官，解決世界器官移植供體嚴重短缺的問題。
2013年初，啟函的創(chuàng)始團隊成員即美國團隊開創(chuàng)性地把CRISPR-Cas9 在人和其他哺乳動物細胞中實現(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。Sherlock公司由張鋒等幾位在CRISPR技術(shù)領域和癌癥、傳染疾病診斷技術(shù)領域的大咖共同創(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)由麻省理工學院和哈佛大學授權(quán)，分別是基于基因編輯技術(shù)CRISPR的診斷技術(shù)平臺SHERLOCK?，和基于合成生物學的分子診斷平臺INSPECTR?。
SHERLOCK是張鋒博士團隊開發(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，張鋒教授團隊利用基于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，這項技術(shù)還比較初步，尚未在真實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RNA（guide RNA）系統(tǒng)來尋找與疾病相關(guān)的特定DNA或RNA序列，當Cas酶發(fā)現(xiàn)這些特定序列后，會對這些序列進行切割，同時會切割一種報告分子，導致報告分子發(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，應用范圍十分廣泛。
目前，Mammoth應用三種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在設計診斷測試時能夠有更多的靈活性，針對特定診斷目的運用相應的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，希望在科學家、企業(yè)等各方的努力下，人類可以早日將CRISPR這項突破性技術(shù)開發(fā)成為造福患者的創(chuàng)新療法！
