英美相继批准！是否会加速基因编辑疗法时代的齿轮转动？

　　基因编辑技术是一项对目标基因进行编辑（如DNA 片段敲除、修饰、插入等）的前沿技术。自基因编辑技术出现以来，关于基因编辑技术是否能够应用于人类生殖系，一直存在争议。虽然基因编辑技术能在很大程度上提高基因组靶位点的精确修改效率，但将其应用于人类生殖系细胞基因，却涉及明显的伦理问题，包括技术安全、对基因编辑技术领域认知的有限性、风险-受益比、对人类基因库的影响、侵犯自主权等。

　　然而在近期，基因编辑疗法取得了里程碑式的进展；首先是在2023年11月，Vertex和CRISPR共同宣布，CRISPR/Cas9基因编辑疗法Casgevy在英国获批上市，用于输血依赖性β-地中海贫血（TDT）患者；而在本月初，美国食品药品监督管理局（FDA）宣告正式批准Vertex/CRISPR的Casgevy和bluebird bio的基因疗法Lyfgenia上市，后者用于治疗12岁及以上患有镰刀型细胞贫血病（SCD）且有血管闭塞事件（VOE）史的患者。Casgevy的基本做法是首先抽取患者自己的造血干细胞进行体外培养，通过CRISPR/Cas9基因编辑工具对这些干细胞的BCL11A基因位点进行编辑，再将编辑好的造血干细胞输回患者体内，使其在患者体内产生正常的红细胞，从而达到治疗的目的。

　　针对困扰人类已久的先天疾病，基因编辑治疗通过改写人体最深处的“代码”，以独特的、创造性的优势，有望实现“一次给药、终身起效”的持久效果。同时，由于基因编辑疗法属于个性化治疗的范畴，必然代价昂贵；此外，基因编辑潜在的脱靶毒性、基因污染、物种保护、伦理等诸多问题……可谓前景与争议并行，商业化之路任重而道远。

　　通常意义上的基因治疗针对的是特定的基因缺陷，通过基因增补、基因调节或者基因编辑的方法来治疗疾病。为了克服基因治疗的相关不良反应，靶向特异性组织且不引起免疫应答，提高递送效率，减少治疗成本，科学家在递送系统的研究和选择上进行了很多尝试。基因治疗的递送载体主要有三大类：第一类是物理递送，也就是用物理的方法，用基因枪把基因打到靶细胞内；第二类是化学载体，常见的有微球、用于mRNA 疫苗研究的脂质纳米颗粒、树状大分子以及脂肪乳技术；第三类为生物载体，主要分为非病毒载体和病毒载体，非病毒载体包括外泌体、类病毒（VLP）以及PiggyBac 转座子，而病毒载体在基因递送上具备比较明显的优势，是目前基因治疗的首选，目前使用最多的是腺病毒、慢病毒和腺相关病毒（AAV）。

　　其中，腺相关病毒和逆转录病毒载体在基因治疗中的应用较为广泛（约占目前在研临床管线%）。病毒的血清型主要取决于衣壳蛋白，它是影响病毒的靶向性、免疫原性以及安全性等多种与临床关系密切的重要因素。因此，对AAV 衣壳血清型的开发成为研发的焦点，也是药企专利竞争的关键。此外，病毒载体生产工艺复杂度高、批次间稳定性差，工艺规模化放大方面仍然存在挑战。AAV 具有两大优势：一是递送的基因货物都是以分散或者游离的状态存在的，而不是稳定整合至基因组内，致癌的可能性很小；二是它的体积较小，可以影响多种细胞并且在组织中有效扩散。它的缺点在于缺乏持久性，相比较之下，慢病毒可以携带更大、更复杂的基因，并且倾向于将基因整合进入编码区域，可以在最小化癌风险的同时延长患者的获益时间。

　　基因编辑技术经历了锌指核酸酶（ZFN）、转录激活因子效应物（TALEN）、CRISPR/Cas9 三代的发展历程，整体上正在从重组核酸酶介导的技术向以RNA 引导的基因编辑技术发展，相应成本在逐步降低，周期也在逐步缩短，靶向修饰的效率不断提高。其中，ZFN作为第一代基因编辑技术始于1996 年，它的靶向结合效率较高，但细胞毒性较大，并且专利主要被美国Sangamo 公司垄断，因此没有获得大规模的应用，后续也没有突破性的进展。第二代TALEN作为ZFN的替代品，具有与第一代基因编辑技术相近的切割效率，细胞毒性较低，构建也相对容易。第三代基因编辑技术CRISPR/Cas9是基于原核生物低于外来病毒及质粒DNA的一种适应性免疫系统开发而来的，主要是利用Cas9 蛋白在人工设计的小向导RNA（sgRNA）/ 向导RNA（guide RNA）导向下，通过碱基互补配对，到达不同的靶部位切割靶基因，从而对目标基因进行定点精确编辑，实现对患者原有基因组“错误”基因的改变与修正。

　　CRISPR/Cas9与前两代基因编辑技术相比，靶向性更准确，切割效率更高，设计构建更容易，并且可以实现多基因编辑。该技术的3 位发明者法国科学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷（Emmanuelle Charpentier）、美国生物学家珍妮弗·杜德纳（Jennifer Doudna）以及美国华裔科学家张锋，也是目前基因编辑领域“三巨头”，分别创立了全球领先的基因编辑公司CRISPR、Intellia 和Editas Medicine。基于CRISPR基因编辑技术，近年来也诞生了一些新技术，有些通过融合Cas9 和HNH核酸酶的结构域，在基因组的特定位置产生双链DNA断裂（DSB）， 在相同模板链下，对基因进行插入、替换和敲除。另外，还有科学家利用Cas 酶（Cas3）与CRISPR结合，系统地实现基因组大片段敲除，或通过引入基因转座酶（transposases）实现大片的基因插入。

　　据不完全统计，全球获批的基因治疗药物数量较多，但是基于CRISPR 基因编辑药物仅有Casgevy。

　　从全球CRISPR 药物临床管线看，已经有部分药物处于临床中后期阶段，更多的处于早期临床。看国内，本土基因治疗药物仍处于相对早期阶段。

　　预计到2030年，全球基因编辑市场规模将达到360.61亿美元，复合年增长率为22.3%。

　　CRISPR 是一家领先的基因编辑公司，专注于使用其专有的CRISPR/Cas9平台开发用于在治疗严重疾病的变革性基因药物。CRISPR在广泛的疾病领域建立了一系列治疗计划，其管线涉及血红蛋白病，肿瘤学，再生医学和罕见病。公司第一代体外基因编辑产品的设计主要利用基因编辑技术增强了产品的安全性，避免不必要的免疫排斥。第二代体外基因编辑产品设计在第一代基础上的改进主要是为了增强工程细胞对肿瘤细胞的杀伤力。对不同基因的编辑，给细胞治疗带来了更大的设计空间，更多的改进方向。

　　Casgevy（通用名exagamglogene autotemcel，简称exa-cel）是CRISPR Therapeutics 与Vertex 联合研发的体外基因编辑疗法，开发适应症为Beta 地中海贫血和镰状细胞性贫血。通过体外基因编辑，研发团队对CD34+ HSPC 细胞中红细胞（erythroid）特异的BCL11A 基因的加强子（enhancer）进行抑制，以此得到改造后的细胞并给患者进行回输。BCL11A蛋白是一种调控因子，通常在出生后抑制胎儿血红蛋白的产生，因此通过BCL11A基因的编辑减少其蛋白产物的合成，可以促进造血干细胞产生更多携带胎儿血红蛋白的红细胞，以逐步取代成人的镰状红细胞。

　　Exa-cel 针对TDT和SCD 分别开展了临床研究，结果显示：在针对TDT 适应症的研究中，受试者接受exa-cel 治疗后，42/44 患者已停止输注红细胞。其中持续时间最长的已有36.2 个月没有进行输注；2 位还未停止输注的患者，所需输注的红细胞量已明显减少，分别下降了75%、89%。在针对SCD 适应症的研究中，接受exa-cel 治疗后，所有31 个患者均未出现血管闭塞危象VOC，其中持续时间最长的已有32.3 个月未出现VOC。

　　此外，Exa-cel 治疗后，含HbF 的细胞比例明显提升，TDT 组由基线%区间，SCD组由基线%。且提升后比例稳定维持在高位区间，TDT 组最长观察期已达36 个月，SCD组30 个月。

　　在安全性上，与白消安清髓术和自体造血干细胞移植（HSCT）相似。许多不良事件可能与配套的化疗（白消安）相关。

　　随着TDT适应症的获批，FDA预计于2024年3月30日前做出是否批准其β地中海贫血适应证的决定。Casgevy目前还在接受欧洲药品管理局（EMA）、沙特食品药品监督管理局的审评，有望在更多国家与地区上市。据生物医药行业媒体Endpoints News报道，Casgevy在美国的定价为220万美元（约合人民币1576万元）。

　　Intellia是基因编辑领域的明星企业，基于CRISPR/Cas9技术，针对Ex Vivo(离体)与In Vivo(在体)基因治疗建立了针对罕见遗传疾病、感染性疾病、免疫肿瘤学、血液疾病、自身免疫性疾病等领域的多样化在研管线，并取得优异的临床表现。

　　公司通过敲除治疗细胞的TCR 来避免移植物排斥宿主病（GvHD）；通过基因敲入引入CAR 或TCR来增强细胞对肿瘤的杀伤；敲除II 型HLA 基因来避免CD-4 介导的排异反应；敲除HLA-A 来避免CD-8 介导的排异反应；调整HLA-B 和HLA-C 来避免NK 细胞介导的排异反应。

　　NTLA-2001是全球进展最快的体内CRISPR基因编辑疗法，用于治疗甲状腺素转运蛋白（ATTR）淀粉样变性。此前 Intellia 已与再生元达成协议，Intellia将主导NTLA-2001的开发和商业化，再生元承担25%的成本，以换取相同的利润份额。目前，FDA已批准其体内CRISPR基因编辑疗法NTLA-2001开展关键3期临床试验，预计今年年底启动。2023年11月3日，Intellia 公布NTLA-2001临床1期试验最新中期研究结果，超过60例受试者的数据显示，在接受≥0.3 mg/kg剂量的患者中，血清转甲状腺素蛋白（TTR）中位降低91%，治疗后第28天的中位绝对残留血清TTR浓度为17 µg/mL。预计这些持续的低TTR水平将减少进一步的淀粉样蛋白蓄积，并可能促进淀粉样蛋白消退，从而逆转疾病表现。

　　NTLA-2002通过抑制KLKB1 基因表达，控制缓激肽的水平，降低血管扩张造成的水肿的风险，被开发用于治疗遗传性血管水肿（HAE）。目前，该药物已开展了2 项临床I期研究，分别针对由ATTR引起的多发性神经疾病和心肌疾病。

　　临床I/II 期研究显示，接受NTLA-2002 给药后，所有剂量组患者血清中Kallikrein水平明显下降。所有剂量组给药后28 天内，基本已达到最大抑制效果。25mg 组抑制水平大约64%，75mg 组抑制水平约92%，50mg 组给药后时间较短，尚不能确定抑制水平。所有剂量组中，最常出现的不良反应是注射相关反应和疲惫。所有不良反应均为轻度（n=5）或中度（n=2）。所有不良反应均自行缓解。未出现紧急严重不良反应（emergent SAE）或三级及以上治疗期不良反应（TEAE）。

　　EditasMedicine 成立于2013 年，这是一家基于 CRISPR/Cas9 专利技术开发针对遗传疾病和癌症基因编辑治疗的公司，也是第一家上市的 CRISPR 基因编辑公司。公司致力于将CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12a基因组编辑系统的能力和潜力转化，为治疗世界各地严重疾病患者的药物。

　　EDIT-301（renizgamglogene autogedtemcel，又称reni-cel）是Editas Medicine 正在开发中的治疗镰状细胞病和β-地中海贫血的CRISPR基因编辑疗法，对患者来源的CD34+造血干细胞和祖细胞进行基因编辑，编辑位点是HBG基因的启动子区域，这是因为HBG基因的启动子区域是转录抑制因子BCL11A的结合位点，靶向改为点就能抑制BCL11A，从而重新激活γ-珠蛋白的表达，改善患者的红细胞成熟。该疗法使用的是CRISPR-Cas12a基因编辑系统，即Cas12a和gRNA组成的RNP（RNA和蛋白质复合物），通过电穿孔技术将其转染到细胞中，以避免使用病毒载体带来的随机插入风险。2023年12月，Editas Medicine在美国血液学会（ASH）年会上公布了17例患者接受CRISPR基因编辑疗法EDIT-301治疗的最新安全性和有效性数据，研究显示：在用于治疗严重镰刀型细胞贫血病的RUBY试验中，所有患者均未发生VOE。在用于治疗TDT的EdiTHAL试验中，所有患者的总血红蛋白均早期稳健升高，高于输血非依赖性阈值9 g/dL（n=6）。

　　Beam Therapeutics成立于2018年，基于单碱基编辑技术，通过重写基因组中的单个碱基，在目标DNA序列上产生精确的可预测和有效的基因修饰。公司目前正在研发的基因治疗递送策略包括： 电穿孔 、 非病毒载体 （主要是LNP）和 病毒载体 （主要是AAV）三种。公司计划使用电穿孔技术进行体外血细胞和免疫细胞的递送 （例如治疗地中海贫血症等血液性疾病） ，使用LNP进行肝脏和其他器官的体内递送，使用AAV进行眼睛和中枢神经系统的递送。

　　目前公司进度最快的产品为BEAM-101，一种体外碱基编辑疗法，用于治疗镰状细胞病。该产品通过在体外对患者的造血干细胞进行基因组改造，使其模仿遗传性持续性胎儿血红蛋白症个体中的单核苷酸多态性，来缓解导致镰刀状细胞贫血症的遗传突变的不良影响，于2021年11月获得FDA的IND（临床试验申请）批准，首例患者给药预计于2023年底完成。

　　Verve Therapeutics 致力于开发一种治疗心血管疾病(CVD)的方法，将治疗从慢性管理转变为单疗程基因编辑药物。该公司最初的两个项目分别针对调节血脂水平的基因PCSK9和ANGPTL3。

　　公司主要候选产品Verve-101是全球第一个进入临床的、在人体内部进行碱基编辑的疗法，利用基于CRISPR系统改造的单碱基编辑器，改变患者细胞中PCSK9基因的一个碱基，达到让PCSK9失活的效果。PCSK9是降低LDL-C的热门靶点，抑制它活性的功效已经得到了多款FDA批准疗法的验证。公司在美国心脏病协会会议上报告了Verve-101的Ib期试验中期结果，显示出一次性永久降低心血管疾病风险的潜力：患者血液中的低密度脂蛋白（LDL）含量降低55%。

　　Prime Medicine于2022年10月在纳斯达克上市，主要围绕一种全新的精准基因编辑工具——先导编辑（Prime Editor，PE），该技术无需依赖DNA模板便可有效实现所有12种单碱基的自由转换，而且还能有效实现多碱基的精准插入与删除。2023年5月，刘如谦团队在Nature Biotechnology期刊发表论文，对先导编辑进行了改进和升级——双先导编辑（TwinPE），能够实现大片段DNA的删除、替换、整合和倒位，为治疗复杂人类遗传疾病或大型基因突变所致的人类遗传疾病提供了有效工具。目前，官网上共列出了18个研发项目，公司计划在2024年寻求FDA的许可，启动一项针对慢性肉芽肿病（一种遗传性免疫疾病，患者反复发生全身各部位的化脓性感染，严重者会发生败血症而危及生命）的先导编辑疗法临床试验。报告显示，对来自4名捐赠者的CD34+长期造血干细胞的先导编辑精确纠正了p47phox致病突变，编辑水平超过92%，并恢复了这些细胞后代的NADPH氧化酶活性和髓细胞功能。

　　国内基因编辑企业有望加速发展；截至目前，我国已经有50余家公司涉足基因编辑技术，但其中依然以初创公司为主，管线研发也多在临床早期，如博雅辑因、邦耀生物、瑞风生物、辉大基因、尧唐生物、本导基因等。

　　博雅辑因是一家专注基因编辑技术转化的、处于临床阶段的生物医药企业，由北京大学生命科学学院教授魏文胜创立。公司基于在基因编辑技术、高通量基因组编辑筛选和生物信息等方面的科研和技术实力，推进国际领先的体外和体内基因编辑疗法开发。公司已经建立了包括体外疗法造血干细胞平台、体外疗法通用型CAR-T平台、体内疗法RNA碱基编辑平台在内的多个治疗平台。公司体外基因编辑疗法 ET-01是中国首个获国家药监局批准开展临床试验的基因编辑疗法产品和造血干细胞产品，已于2022年11月18日完成1期临床试验，共有8名患者入组。据其官网介绍，ET-01即CRISPR/Cas9基因修饰BCL11A红系增强子的自体CD34+造血干祖细胞注射液，用于治疗输血依赖型β地中海贫血。

　　邦耀生物致力于成为新商业文明时代全球领先的细胞基因药企，由华东师范大学生命科学学院前院长、生命医学研究所所长刘明耀于2013年创立，依托自主研发中心及与高校共建的“上海基因编辑与细胞治疗研究中心”，目前已产生100多项专利成果，有5个项目在8所知名医院开展研究者发起的临床试验，3个项目已获批IND，正式进入注册临床试验阶段，还有多个项目进入IND申报阶段。

　　尧唐生物成立于2021年，由华东师范大学生命科学学院研究员吴宇轩等人于2021年创立，是一家专注于结合mRNA体内递送技术和基因编辑技术，开发新一代mRNA药物和基因编辑药物的高科技生物技术公司。尧唐生物通过对CRISPR、碱基编辑和其他新一代基因编辑工具的持续开发和优化，对新一代mRNA生产平台和脂质纳米载体组装工艺的创新型改进，致力于开发针对遗传性疾病和心血管疾病的体内基因编辑药物。

　　本导基因是一家基因治疗创新药物研发企业，由上海交通大学系统生物医学研究院教授蔡宇伽等人于2018年创立，致力于为眼科、神经系统、造血系统、病毒感染以及肿瘤等多领域的难治性疾病开发具有全球意义的创新药物。本导基因拥有国际领先VLP mRNA递送平台（BDmRNA）和下一代慢病毒载体平台（BDlenti）。围绕着核心递送技术平台，本导基因布局了多条first-in-class的产品管线，开展了多项first-in-human临床研究，与国际著名药企开展了重大神经系统疾病新型疗法的合作研发。

　　公司CRISPR抗病毒基因编辑药物 BD111为一款体内基因编辑眼用注射液，用于治疗单纯疱疹病毒型角膜炎（HSK）。2023年4月，BD111的IND申请获得CDE批准，是国内首个获批进入临床的体内基因编辑药物。2022年6月，BD111获得FDA孤儿药认定，2023年7月获得FDA的IND批准。

　　还有多家国内企业布局新型CRISPER基因编辑疗法，例如正在进行碱基编辑疗法开发的正序生物、贝斯生物、新芽基因，进行表观遗传基因组编辑疗法开发的益杰立科，目前尚无管线进入临床阶段。