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美股的明星公司临床暂停 曾获诺奖的基因编辑技术不好用?
“虽然结果是失败的,但是先行者面临的往往是层层迷雾,他们所做的努力是值得学习和尊重的。”

《科创板日报》11月24日讯(记者 金小莫) 2012年,CRISPR基因编辑技术的横空出世,为基础科学和生物医药等领域带来了一场新的变革。基因编辑疗法在医药领域也被寄以厚望,然而近期却接连遭遇挫折。

日前,美股明星生物技术公司Editas(EDIT.O)宣布,鉴于患者人数较少,公司将暂停在研基因编辑药物EDIT-101的临床研究,并称,公司将寻求合作伙伴以继续开发。

这也是全球首个进入临床的体内基因编辑疗法。消息传出后,Editas公司股价大跌,最低跌至9.61美元/股,接近历史最低点(9.59美元/股)。

此次,Editas的临床进展之所以被业内广泛关注,与它的背景有着极大的关系。

进一步资料显示,Editas于2013年11月成立,知名华人科学家张锋系Editas公司的科学创始人之一。张锋于2013年首次用CRISPR/Cas9系统在真核生物中实现基因组编辑,引起国际关注,CRISPR/Cas9也是目前最为流行的基因编辑技术,他因此被认为是诺奖遗珠。

或得益于张锋的背书,Editas在较巅峰时市值达68亿美元,并先后与艾尔建、百时美施贵宝等医药巨头达成合作。而此次宣告暂停的EDIT-101使用的也是张锋所擅长的CRISPR/Cas9系统。

CRISPR/Cas9这一基因编辑工具的产业化应用会因此遇挫吗?

▌未能在大人群中做出疗效优势

基因治疗的一种逻辑是:找到患者体内的异常基因,并将之敲除或修复。要实现这一动作,科学家们就需要借助一定的工具。

CRISPR/Cas9是其中一种。它由Cas9蛋白和导向RNA(gRNA)组成。其中,Cas9是一种内切酶,作用类似于剪刀,可以实现“切割”作用;gRNA则类似于定位系统,负责为Cas9导航、定位。

与此前的基因编辑工具相比,整套系统简单,精确,高效,其精确度几乎与word文档中的“查找替换”功能相当。也因此,CRISPR/Cas9被称为“基因魔剪”。在临床应用上,科学家们需要先将CRISPR/Cas9这一整套系统装入一定的载体(比如腺相关病毒AAV,脂质纳米颗粒)中,通过载体使CRISPR/Cas9进入人体细胞中。

在前述临床试验中,EDIT-101拟应用的适应症为莱伯先天性黑蒙(LCA10)。这是一种遗传性儿童失明,发病原因为患者体内的光感受器发生基因突变,进而造成感光细胞功能失调,导致视力丧失或失明。

从机理上来讲,LCA10是由CEP290基因突变所致,Editas公司拟通过基因编辑去除CEP290基因中,由IVS26突变产生的异常剪接供体,来恢复正常CEP290蛋白的翻译。

原理虽是可行的,但在临床实验中却没能得到大规模验证。

在临床实验中,Editas公司共招募了14名患者,其中,仅有三名患者对EDIT-101治疗出现反应,且其中还有两名患者是IVS26突变的纯合子患者。也就是说,EDIT-101对IVS26突变的杂合子患者几乎没有治疗效果,而后者才是LCA10的多数群体——约有1500名,LCA10的纯合子患者合计仅有300人。

这也意味着,EDIT-101即使日后获批上市,其能收获的回报可能远不及研发投入。因此,Editas果断暂停临床试验,这也不失为一项明智之举。

基因编辑不是万能的。已知的遗传性基因疾病有几千种,可能涉及几十万种基因突变,但其中90%以上的突变类型都是非常罕见的,可能在全球也只能找到几十个或几百个患者。从公司可持续经营的角度来讲,选择疾病时我们既要考虑单个患者获益比,也要考虑人群数量。”一位聚焦于基因编辑治疗领域的科研人士周博(化名)对《科创板日报》记者解释称。

▌编辑效率不高是造成临床失败的原因所在

周博对《科创板日报》记者解释称,他认为Editas公司未能实现大规模验证的原因可能在于他们使用的基因编辑工具对于拟编辑的突变点位(CEP290的IVS26突变位点)的有效编辑效率不够高。

“LCA10是隐性遗传病,理论上感光细胞里有一个基因被修复了,细胞功能就能正常。纯合子的细胞有两个相同基因型的拷贝,它被修复的概率约是杂合子的2倍左右。”周博进一步解释称,因此,对于纯合子细胞来说,即使有效编辑的效率不那么高,也可能不是什么大问题;而对于杂合子来说,由于本身被修复的概率就比较低,就需要更高效的基因编辑了。

也因此,从Editas的临床结果来看,对两位纯合子患者的治疗效果还挺明显的,杂合子患者却没有达到预期疗效。

又是什么原因导致有效编辑效率不高呢?

周博称,这可能有两方面原因导致:

一则,Editas采用的双sgRNA切割的编辑策略,需要对目标位点造成大片段缺失或倒位,才能破坏异常剪接供体,这一策略决定了所发生的编辑事件中只有约40%的有效编辑。这意味着在总编辑效率为100%的情况下,杂合子患者会有40%的感光细胞能被修复。而Editas之前认为修复10%的感光细胞就能产生疗效,这种策略虽然符合逻辑,但缺乏合适的动物模型验证这种策略的产生的功能药效。

二则,由于腺相关病毒(AAV)载体的装载能力的限制(极限仅有4.7kb),Editas没有采用业内一般采用的SpCas9(记者注:这是Cas9蛋白中的一个类型),它是目前所有基因编辑工具中效率最高的,但序列较长,难以被单个AAV装载。

“Editas使用了SaCas9,这是另一种小型基因编辑工具蛋白,但天然的SaCas9的活性是不如SpCas9的,仍然存在很大的优化空间。虽然临床前数据显示,SaCas9在高剂量条件下,在人源化小鼠和猴子的视网膜中产生了可观的编辑,但无法知道EDIT-101在人体感光细胞中的实际编辑效率。”周博称。

这两个原因可能导致了Editas在杂合子患者上找不到合适的药效窗口。总体来说,这是一次伟大的尝试,虽然结果是失败的,但是先行者面临的往往是层层迷雾,他们所做的努力是值得学习和尊重的。”周博称。

据周博,决定一款基因编辑药物疗效的关键因素之一在于核酸酶与gRNA的序列选择,“核酸酶和靶序列共同决定了整个药物的有效性和特异性,而gRNA决定了编辑策略。”

由于每一种疾病背后所涉及的突变基因都不相同,因此有必要针对疾病本身去开发特定的基因编辑工具,并筛选最合适的gRNA。一个理想的药品更需要经历一道道工序千锤百炼来打磨。周博称,这需要企业有“从上游到末端”的完整的研发能力。

▌基因治疗罕见病有优势

周博也坦言,用基因编辑疗法去治疗罕见病也有自身的优势。

一方面,肿瘤等大适应症领域的竞争已非常激烈,同质化严重,而基因编辑在罕见病领域的竞争情况则更加差异化。

另一方面,罕见病如果选对了适应症、选到了合适的基因突变点位,它本身的市场也并不小。“相对传统药物来说,基因编辑疗法给患者带来的潜在获益空间是最大的。因为基因编辑是从根源解决疾病问题,最有望实现一次给药,终身治愈,因此前景还是比较大的”周博称。

此时,对基因编辑工具的驾驭能力就决定了基因疗法能否在罕见病领域实现较大规模应用的关键。

据悉,目前国内有多家公司正在开发各类基因编辑工具。此前,辉大基因已开发出了新一代RNA基因编辑工具CRISPR/Cas13、另开发了活性高、特异性更好的hfCas12Max系统。

其中,hfCas12Max系统,是在辉大基因独立开发的xCas12i系统基础上,再进行蛋白工程化改造、筛选及验证,目前证明其具有最高效的靶向编辑活性。

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