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迈向CRISPR 2.0 下一代基因编辑技术方兴未艾
2023/12/21


美国食品药品监督管理局(FDA)本月稍早时间宣布,批准CRISPR/Cas9基因编辑疗法Casgevy上市,用于治疗12岁及以上镰状细胞贫血病患者。这是FDA批准的首款CRISPR基因编辑疗法。而1116日,Casgevy已在英国获批上市。

美国初创公司Prime Medicine首席执行官基思·戈特斯迪纳表示,CRISPR/Cas9被认为是CRISPR 1.0,其开创了基因编辑新时代,但局限性也非常明显。目前已有一批CRISPR 2.0新技术问世,能以比CRISPR 1.0更精确、更通用的方式编辑DNA。荷兰鲁汶大学呼吸系统疾病和胸外科实验室肺病专家玛丽安娜·卡隆则表示,CRISPR 1.0基因编辑疗法获批,为下一代基因编辑技术走上舞台中央奠定了基础。

碱基编辑

毫无疑问,CRISPR/Cas9基因编辑具有跨时代的意义,但在临床治疗中也存在难以克服的安全隐患。由于核酸酶在编辑时需要首先切断DNA双链,这个过程中如果出现任何错误,无论是错误识别碱基序列导致的脱靶效应,还是DNA双链断裂本身导致的细胞凋亡或癌变,都可能让基因编辑成为孕育危险的“温床”。

鉴于此,2016年,哈佛大学刘如谦教授团队提出了全新的碱基编辑理念。碱基编辑技术可在不切断双链DNA的情况下,将基因组序列上的某个碱基转变成其他碱基。如将A转换为G,或将C转换为T等。历经多重迭代和更新,最新技术不但能实现碱基的改变,还可精准地在基因组中插入或切除DNA序列,为更安全修改人类基因组提供了强有力的工具。

碱基编辑的巨大应用前景催生了一大批初创公司。麻省理工学院张锋博士等人联合创建的Beam医药公司已有两款碱基编辑疗法进入临床开发阶段:BEAM-101用于治疗镰状细胞贫血病和β地中海贫血;BEAM-201用于治疗急性髓系白血病。此外,Verve医药公司的碱基编辑疗法VERVE-101也已完成首位患者给药。这是全球首个体内碱基编辑的人类临床试验,其通过单次给药,在肝脏中灭活PCSK9基因表达,以持久降低导致疾病的LDL胆固醇的水平。

先导编辑

碱基编辑也有“先天不足”。它只能改变某些DNA序列,而不能将大块DNA序列插入基因组内。鉴于此,“先导编辑”技术于2019年应运而生。其无需依赖DNA模板,有潜力将任何DNA单碱基转换成其他单碱基,而且还能有效实现多碱基的精准插入与删除。原则上,75000种已知致病性人类遗传变异89%都可修复。

卡隆指出,先导编辑比碱基编辑更灵活,因为它可靶向并校正基因组中的几乎任何位点。历经多年研究,科学家通过设计更好的酶,提高了先导编辑的效率。

Prime Medicine公司计划明年获得FDA的许可,启动先导编辑治疗慢性肉芽肿性疾病(一种遗传免疫疾病)的临床试验。

研究人员正在突破这项技术的界限,设法将更大的DNA片段插入基因组中的靶点。美国麻省理工学院生物工程师奥玛·阿布达耶指出,这为替换整个基因打开了大门,使科学家更容易开发出治疗囊性纤维化等遗传疾病的疗法。未来,科学家或许可用新基因取代有缺陷的基因拷贝,而不是纠正每个突变,为患者提供个性化疗法。

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