Crispr涉及多个市场

近年来，Crispr-Cas9基因编辑已经登上了许多头条新闻，关于它能够进行精确基因编辑的故事，以及关于激烈的专利战．但这一领域现在正在向前发展，许多初创公司希望利用Crispr的“分子剪刀”制造商业产品。

不出所料，很多人对药物感兴趣——尤其是针对癌症、免疫学和罕见疾病的研究。它提供了治疗的诱惑，要么在将分离的细胞送回体内之前对它们进行改造，要么在体内编辑细胞。

一些项目已经进入临床。其中包括Crispr Therapeutics和Vertex公司开发的治疗乙型地中海贫血症的方法，即在将患者的造血干细胞送回患者体内之前对其进行编辑。另一种是Editas和Allergan公司针对莱伯氏先天性黑蒙症(Leber先天性黑蒙症会导致婴儿失明)的治疗方法，涉及将Crispr-Cas9编辑机制直接注入眼睛。

另一家公司Intellia希望在今年晚些时候开始人体试验。目前正在研究细胞转移和直接注射两种方法。据首席科学官Laura Sepp-Lorenzino称，这将是第一个测试Crispr-Cas9机制的系统管理。她说:“我们将给患者静脉滴注脂质纳米颗粒(LNP)配方。”一旦到达肝脏，它就会编辑肝脏中的致病基因肝细胞．

Intellia最先进的活体项目是在罕见病转运甲状腺素淀粉样变。突变的TTR蛋白错误折叠并沉积在多个组织中，导致心脏问题而且神经变性．已经有临床证明，停止TTR突变是有益的:无论是Ionis和奥尼兰姆已经发展出的寡核苷酸通过什么来降低其表达干扰信使RNA在蛋白质生产过程中。

塞普-洛伦齐诺说:“我们已经在多种灵长类动物身上证明，单剂量携带这种基因编辑机制的LNP可以对TTR水平产生剂量依赖性的抑制。”“关键的区别在于患者需要永远服用RNA抑制药物。我们在肝脏中进行编辑，这种编辑是永久性的——细胞不再制造TTR。”

Intellia的平台方法将使其能够针对由肝细胞中缺陷基因引起的多种疾病。她说:“一旦我们验证了这个平台，它就可以被反复应用。”接下来要做的是遗传性血管性水肿．

除了敲除基因，Crispr还可以用来插入新的基因。Intellia公司正与Regeneron公司合作，将凝血剂基因植入其中IX因子例如，治疗血友病。该公司还一直在与诺华公司合作进行编辑造血的细胞用于治疗镰状细胞病，并有一个内部项目开发用于癌症的t细胞受体疗法。她说:“我们可以通过多次敲除和插入来操纵细胞，从而产生同质、健康的t细胞产品。”重要的是，这可能会导致一种现成的疗法，而不必采集单个患者细胞。

振作起来

与Intellia的平台方法不同，Verve专注于一种疾病:心脏病。该公司首席执行长瑟卡尔•凯瑟雷森(Sekar Kathiresan)说，目前治疗冠心病的方法是每天吃药或多次注射。“我们正在寻求将治疗转变为一种一劳永逸的模式:一次治疗就能永久降低血液中的胆固醇和甘油三酯。”

有些人的基因突变会自然地关闭肝脏中的胆固醇升高基因。他们的有害低密度脂蛋白(LDL)胆固醇和甘油三酯的水平非常低，而且他们从未患过心脏病。“我们能开发出一种模仿这些自然保护性突变的药物吗?”他说。他们鉴定出的8个基因中的任何一个被关闭都会导致胆固醇和甘油三酯水平非常低。他说:“我们的目标是通过一次性的基因编辑治疗，关闭成年人肝脏中的其中一个基因。”

同样，该药物产品是包装在载体中的Crispr基因编辑材料，在注射后定位于肝脏。这种变化应该是永久性的，研究小组已经在动物模型中证明了这种变化是持久的。他说:“我们期望它在人类身上也能持久。”

该项目仍处于临床前阶段，Kathiresan预计将在未来三到五年内进入首次人体试验。他说:“有一群病人在生命早期就有极高的胆固醇水平。”“如果能在这一人群中显示出有效性和安全性，我们就可以将其推广到其他人群。”

Sepp-Lorenzino和Kathiresan都认为Crispr-Cas9对一系列疾病有很大的希望。而最初的重点是体外Kathiresan说，由于交付问题，潜在的在活的有机体内编辑是巨大的，只要有针对性的组织就可以。他说:“人们关注的两个组织是眼睛，因为它可以直接进入眼睛，因为你可以向血液中注射，而肝脏，因为如果你向血液中注射，你注射的大部分东西都可以直接进入血液。”对于大多数其他器官来说，这更具挑战性，尽管将吸入的产品引导到肺部可能也有潜力。

塞普-洛伦齐诺认为，Crispr-Cas9是革命性的。“这是我们第一次有了一种简单的方法来改变DNA，并通过改变来治疗疾病。”其他技术，如基因疗法，已经能够接近，但这是我们第一次能够对细胞进行持久的改变。”

在伦理方面，Kathiresan补充道，这与其他药物治疗并没有什么不同:对种系基因组没有任何改变。这是一个重要的区别。我们对那个人所做的改变不会传递给他们的孩子;他说，这是对个人而言的。

不仅仅是毒品

当然，Crispr基因编辑技术在制药领域之外有着巨大的前景。eGenesis正在开发一种非常不同的医疗应用:编辑猪的基因，这样它们的器官就可以安全地移植到人类身上。“Crispr的出现让我们解决了该领域的一些重大障碍，而Crispr的多路复用能力打开了大门，”该公司研发执行副总裁韦斯·韦斯特林(Wes Westlin)说。

最初的重点是肾脏移植，尽管eGenesis也在研究胰岛，而且在肝脏、心脏和神经元细胞移植方面也有潜力。他说:“在美国，有近10万人等待肾移植，但每年只有大约2万人接受肾移植。”如果能设计出一种替代能源，就能解决一个大问题。

这不是第一次尝试异种移植:由于担心猪基因组中的内源性逆转录病毒序列，临床工作已经停止了几十年。Crispr可以灭活所有这些逆转录病毒序列，使它们无法传播给人类。

但这并不是唯一的问题。韦斯特林说，在最初的研究中，很少有人担心排斥反应，主要是因为他们正在做神经元细胞移植，认为这不太可能是一个问题。他说:“像肾脏和胰岛这样的器官，我们必须注意所有将猪识别为异种并导致排异反应的系统。”让器官更“人性化”应该能解决这个问题。

Crispr允许进行精确的编辑，但重要的是，它可以用于进行多种更改，允许同时处理逆转录病毒和排异反应。首先，对猪细胞中的DNA进行编辑。培养细胞，并对其进行测序，以确定具有所需修饰的单细胞。他说:“然后我们用克隆多利羊的技术提取DNA，克隆一头猪。”“我们已经改造了数百头猪，并在转化模型上进行了移植研究和临床研究。我们正在准备最终的结构，它将用于临床，今天已经投入生产。”

他预计临床研究将在未来两三年内开始。他说:“培育出可用于移植的猪需要大约半年的时间，然后我们需要在转化模型中评估这些猪，这需要3到12个月。”“当我们处于新冠疫情危机时，那些猪正在怀孕。我们对迄今为止获得的数据感到非常兴奋。

快速食品改进

Crispr在食品市场也有巨大的潜力。Pairwise的首席执行官汤姆·亚当斯(Tom Adams)说:“我们想让人们更容易做出健康饮食的选择。”“通过帮助制造出能够消除人们食用障碍的水果和蔬菜，我们认为我们可以对社会产生重大影响。”

易剥皮的无籽橘子现在在市场上占主导地位，因为它们很容易吃，那么，比如说，一个没有核的樱桃呢?亚当斯说:“李子发生了突变，使得李子没有核，但通过杂交得到一个没有核的樱桃需要大约150年的时间。”“但我们知道它背后的基因。Crispr技术非常适合这类作物，因为我们了解它们的基因。”

大多数转基因作物都是通过插入另一种生物的基因而产生的。相比之下，据产品发现主管瑞安·拉普(Ryan Rapp)称，Crispr可以从单个植物中选择特定的有益性状。Crispr正被用于有效地加快传统育种过程——通常需要几十年才能实现——利用自然多样性，将具有不同性状的植物进行杂交，以创造新品种。

正如拉普解释的那样，Crispr工具在很大程度上是为人类治疗而开发的。他解释说:“并不是说它们在植物物种上也能起作用，我们花了很多时间让它起作用。”就药物而言，其理念是针对特定的变化，而对于植物育种而言，引入多样性是有益的。

基因组学和表型学的最新进展帮助该公司瞄准了这些有益的变化。他说:“我们对不同的蛋白质进行了大量的3D建模，以及它们相互作用方式的改变将如何增加或减少它们在所参与的途径中的活性。”由于植物是全能的(意味着任何细胞都可以长成新的植物)，单个细胞可以被编辑，并用于生成新的植物。

最接近市场的产品是一种绿叶植物，没有让一些人不喜欢的味道。制造这种分子的酶已经被移除。

另一个项目是关于红莓属，包括黑莓和覆盆子。拉普说:“黑覆盆子在19世纪的北美占主导地位，但它从未被驯化，因为病毒问题而失宠。”Crispr提供了创造一种可以在农业环境中生长的菌株的前景。“黑覆盆子比包括蓝莓在内的其他水果和蔬菜含有更多的抗氧化剂。”我们可以为消费者带来新的健康产品。”