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体内基因编辑疗法:国内崛起正当时

 一土山人 2023-01-13 发布于上海

2022-12-21 17:47

CRISPR作为一种多功能的基因编辑技术,为基因疗法带来了无限畅想,近几年通过体外使用CRISPR工具改造靶细胞的做法已得到广泛应用,已有不少相关产品进入临床开发。但是基因编辑的魅力远不止于此,通过合适的载体将基因编辑工具递送至体内直接进行基因修复以达到根治疾病的目的才是其最令人神往之处。

但是,传统的CRISPR系统由于编辑效率与精准度欠佳、体积过大缺乏合适的递送载体等原因,其体内应用一直受到限制。好在近年来多种新型基因编辑工具被相继开发,如碱基编辑器、PRIME编辑系统、casX等更精准更小巧的编辑工具,加之AAV、LNP、 VLP等递送系统也得到发展,体内基因编辑疗法终于得以迈入临床。2021年,Intellia公司的 NTLA-2001通过LNP装载靶向TTR基因的CRISPR基因编辑系统治疗ATTR患者率先进入临床,开创了体内基因编辑疗法的先河。目前,全球已有4款 体内基因编辑疗法进入注册性临床,同时,更多候选药物还在开发中。

▲ 全球进展靠前的体内基因编辑疗法

近年来国内也涌现出一批致力于 先进基因编辑疗法开发的企业,其中包括 邦耀生物、博雅辑因、瑞风生物、引正基因、本导基因、辉大基因、新芽基因、锐正基因、正序生物、尧唐生物、科金生物、益杰立科等10余家公司,各自均有自己独特的基因编辑系统,根据公开资料,其中绝大部分都已布局体内基因编辑疗法开发。

▲ 国内 in vivo 基因编辑疗法开发企业

(排名不分先后)

博雅辑因

博雅辑因打造了以基因编辑技术为基础的四大平台:用于体外疗法的 造血干细胞平台通用型CAR-T平台、用于体内疗法的 RNA碱基编辑平台,以及进行高能量基因组编辑筛选的 新药研发平台

其中 RNA单碱基编辑技术 LEAPER™是利用特殊设计的arRNA( ADAR-recruitingRNA)招募内源ADAR蛋白(腺苷 脱氨酶), 将特定的腺苷转化为肌苷,实现对RNA的高效精准编辑。今年2月, 博雅辑因科学创始人、北京大学魏文胜教授实验室在 Nature Biotechnology 杂志发文,对 LEAPER™进行了升级,将招募ADAR的arRNA设计成环形,使 LEAPER™ 2.0的体内编辑效率与精准性得到进一步提升。在该研究中,研究人员使用AAV作为载体在人的原代细胞和类器官中进行了概念验证。

基于这一技术, 博雅辑因正在开发针对黏多糖贮积症I型最严重亚型Hurler综合征、神经系统以及肝脏、肌肉等疾病的疗法,目前尚处于研究研究。同时,公司也分别与 北京协和医院睢瑞芳教授团队、 威斯康星大学麦迪逊分校等科研机构进行体内基因编辑疗法的临床开发。

本导基因

本导基因拥有国际领先的 创新型基因导入平台BDlenti基因编辑平台BDmRNA,利用 类病毒体VLP进行体内递送,并 可以确保基因编辑酶在体内瞬时表达(72小时内降解),降低基因编辑脱靶概率,提高基因编辑药物的安全性。

BDmRNA 平台(来源:公司官网)

基于BDmRNA基因编辑与递送专利技术,本导基因开发了一系列管线,其中 BD111进展最快, 已进入注册临床研究申报阶段,并于2022年6月获得了美国FDA孤儿药批准,用于治疗 疱疹病毒型角膜炎。BD111通过本导原创的 VLP递送CRISPR/Cas9对 单纯疱疹病毒HSV-1的基因组进行靶向切割,从而清除 HSV-1病毒基因组达到治疗目的。目前该疗法 已完成3例IIT人体临床,这也是全 世界第二款在 人体内使用CRISPR基因编辑进行治疗的候选药物。

辉大基因

辉大基因于2018年由 杨辉博士、姚璇博士等创建,两位创始人团队在2019年发现了 RNA编辑工具Cas13蛋白的两个家族 Cas13XCas13Y,是 目前最小的Cas13蛋白, 在体外试验的敲减活性接近100%,体内的编辑效率约95%。据愁, Cas13X/Y 除了可以做RNA的knock down,还可以通过改造与 脱氨酶结合进而实现RNA单碱基编辑,且编辑效率接近80%。2022年1月,该技术的 底层专利正式获得美国专利局授予专利。

基于CRISPR-Cas13X/Y编辑工具,辉大基因有 两条管线已经进入IND申报阶段,分别是针对 先天性黑蒙症2型(LCA2)和老年湿性黄斑病变(wet AMD), 采用一种新的AAV血清型进行体内递送。

除了RNA编辑工具,辉大集团子品牌“HuiEdit”还开发了DNA编辑器 Cas12Max,只需要一个AAV载体即可进行包装递送。

今年11月,辉大基因研发团队在《Protein & Cell》期刊在线发表了题为“An engineered xCas12i with high activity, high specificity and broad PAM range”的研究论文, 对此前独立开发的DNA编辑工具 xCas12i进行蛋白工程化改造、筛选及验证,开发出了具有高效靶向编辑活性但极低脱靶编辑活性的高保真 xCas12i变体,又称为 hfCas12Max,未来可期。

瑞风生物

瑞风生物是中国头部的基因编辑药物创新企业,以基因编辑技术为核心驱动,致力于革新性药物的诞生。目前在遗传病、复杂疾病和肿瘤领域等皆有管线布局。

瑞风生物的基因编辑技术涵盖了 D NA和RNA编辑两个方向, 拥有一系列知识产权的CRISPR基因编辑工具系统,包括:knock out、knock in、knock down、碱基编辑和表观修饰。根据公司官网,目前有多条体内基因编辑疗法正在开发中,具体信息暂未披露。

新芽基因

新芽基因拥有自主知识产权的 碱基编辑器TAM全球权利(TAM BE 碱基编辑器技术平台 ),也是全球极少数利用碱基编辑技术进行全身性给药的基因治疗公司之一,于2022年11月18日完成了数千万美元A轮融资。

▲ TAM BE结构示意图(来源:官网)

2022年9月27日,新芽基因宣布与药明生基达成战略合作协议,药明生基将为新芽基因首个AAV新药提供覆盖菌种建库-质粒和病毒载体的工艺开发、分析方法开发和确认、申报批生产以及相关申报文件撰写等服务。新芽基因自主开发的首个基因编辑产品,适应症为杜氏肌营养不良症(DMD)系列基因突变疾病。

正序生物

正序生物是一家专注于新型基因编辑技术的生物医药科技公司,基于 以变形式碱基编辑器tBE(transformer Base Editor)为代表的自主IP碱基编辑系统,搭建了融合多治疗领域的新药发现平台,可长期开发和筛选针对多种遗传性疾病或罕见病的有效治疗靶点。 2022年11月,公司完成近3亿元人民币新一轮融资。

2022年7月,该变形式碱基编辑系统tBE正式获得美国专利商标局(USPTO)专利授权,成为首个获得海外专利授权的中国自主研发碱基编辑工具。据公司官网介绍, 相比较Cas酶和一般的碱基编辑,利用tBE开创的新型碱基编辑疗法具有最为安全的防脱靶保证、更高的靶向编辑效率、更好的治疗效果以及更低的细胞毒性。

变形式碱基编辑系统(来源:公司官网)

公司所创建的多种精准基因编辑疗法,在动物体内实现了疾病治疗靶点上的高效的编辑效率和未检出脱靶的安全性。目前,已经针对遗传疾病、肿瘤、代谢疾病、感染性疾病等布局了体内、体外近10条管线,其中体外 tBE碱基编辑疗法治疗 β型地中海贫血预计在2023年申报IND。

锐正基因

锐正基因于2021年7月由王永忠博士创立, 致力于开发体内基因编辑创新药物和治疗方案。公司 基于经典的 CRISPR/Cas9LNP技术, 已经基本打通RNA 技术、基因编辑和递送这三个核心技术平台,开发的首款产品已申请相关专利。

与此同时,锐正基因正在布局新一代基因编辑和递送技术, 计划在 2023 年底前完成 IND 申报。公司在今年年初 与源于斯坦福大学的专注于创新药物递送和给药技术的生物科技公司 N1 Life 合资成立公司,共同开发比现有 LNP 毒性更小、递送效率更高、可靶向更多器官的递送技术。

尧唐生物

尧唐生物是一家专注于 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。

尧唐生物主要通过持续开发和优化CRISPR-Cas、碱基编辑和其他新一代基因编辑工具,以及对新一代mRNA生产平台和脂质纳米载体LNP组装工艺的创新型改进,开发针对遗传性疾病和心血管疾病的体内基因编辑药物。

公司着重发展以 碱基编辑为代表的新一代基因编辑工具,通过多样的基因编辑策略选择,全面实现基因删除、替换、插入等多种功能,并通过高通量的全新编辑工具挖掘和高通量分子进化平台,实现基因编辑工具的快速迭代,提高基因编辑效率以及安全性;并持续研发可获得自主产权的多种脂质体材料,丰富靶向肝脏及其他组织器官的递送载体。 mRNA-LNP为主的体内递送非常适合基因编辑工具的瞬时表达,可在实现高效基因编辑的同时,有效减少脱靶风险。

▲ 尧唐生物基因编辑技术(来源:公司官网)

引正基因

引正基因2021年创立于北京,拥有全球领先且具有自主知识产权的脱靶评估技术平台,并致力于将该平台技术应用于开发更安全、更精准的基因编辑药物,于今年5月完成数千万美元的天使轮及Pre-A轮融资。

引正基因专注开发 基于 CRISPR 的下一代基因编辑工具,提高基因编辑的效率和精准度、降低脱靶效应,并形成一定的专利壁垒。同时,公司也在开发新一代的更精准、更多样化的基因编辑工具,以加强公司在基因编辑工具领域的领先地位。目前,公司已成功研发新一代 脱靶评估系统新一代基因编辑器等一系列核心底层技术。

依托底层技术优势,引正基因以体内基因编辑药物为核心研发领域,构建高通量药物筛选平台和药物评价体系,与具有先进 LNP 递送技术的企业建立合作关系,研发 基于 LNP 的体内药物递送系统

益杰立科

据公开资料显示,益杰立科 目前国内首家以及唯一一家致力于 表观遗传编辑疗法开发的公司,于今年上半年完成了2000万美元的天使轮和Pre-A轮融资。

公司的专利技术平台通过其开发的人工智能算法不断探索以获得更优的CRISPR- Cas组件,结合表观遗传修饰酶( epi-enzymes),在不改变DNA序列的情况下,调控目的基因或同时操控多个基因的表达。结合 自有的专利脂质纳米颗粒LNP递送系统, 公司现已布局多个管线。

▲ 益杰立科专有的表观遗传编辑器

(来源:公司官网)

总结

虽然目前还未有基因编辑疗法获批上市,但基于CRISPR衍生出来的多种多样的基因编辑工具在未来势必为遗传性疾病带来巨大的治愈潜力。据公开信息,由 Vertex和CRISPR Therapeutics公司开发的 治疗输血依赖性β地中海贫血和镰刀型细胞贫血病的CRISPR基因编辑疗法exa-cel有望在今年年底之前递交上市申请,迈出 CRISPR基因编辑疗法的重要一步。而直接在体内进行基因编辑的疗法则是科学家们正在攀登在另一座山峰,虽然研发不易,坎坷颇多,但依然值得期待!

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