2022-07-19 來源：動脈網(wǎng)
近幾年，細胞與基因治療因其驚人的療效，被大眾寄予厚望。同樣，細胞與基因治療背后的核心底層技術——基因編輯工具，也在近年開始浮出水面，被越來越多的企業(yè)和資本重視。
2022年2月28日，美國專利和商標局（USPTO）裁定，張鋒所在的博德研究所團隊繼續(xù)擁有在真核細胞中使用CRISPR基因編輯工具的專利。“諾獎（以Jennifer和Emmanuelle為代表的團隊）團隊”又一次輸?shù)袅诉@場長達近10年的知識產權爭奪。針對上述結果，Jennifer團隊表示將會提起上訴，看來這場長達10年的專利角逐還遠未結束。
脫靶、安全、編輯效率，都不是痛點
根據(jù)公開資料，我們可以很輕易的歸納出CRISPR/Cas9基因編輯工具本身存在以下幾個痛點：
1、潛在的脫靶風險（脫靶的檢測與控制）。對于潛在的脫靶風險的控制，科研團隊在設計基因編輯工具時，可盡量避免有相似的序列，以免造成序列依賴性。基于此進行嚴格的脫靶驗證，就可最大程度避免該風險。
2、切割基因組DNA序列所導致的潛在安全性風險。在此過程中，如果發(fā)生了DNA雙鏈斷裂，可能會引起DNA大片段的缺失，或染色體結構的變化。但通常情況下，大片段的缺失和染色體的異常變化都會導致細胞不容易存活。目前，尚未報道過相關的安全事件，所以這一問題暫時還沒有影響基因編輯在產業(yè)端的應用推進。
3、對PAM序列的要求，限制了其在基因組上的可編輯范圍。在CRISPR/Cas9靶向DNA進行編輯時，可以實現(xiàn)DNA雙鏈的斷裂。在此基礎上，如果再加上相關的轉錄因子，則可以實現(xiàn)某些基因的轉錄調控。但這些基因的靶向位點會受到PAM序列的限制，從而不能讓基因編輯實現(xiàn)“指哪打哪”的魔力。
4、體內遞送系統(tǒng)的設計和搭配。CRISPR/Cas9作為一個基因編輯工具，如何跟體內的遞送系統(tǒng)進行有效的搭配，同時保持本身的編輯能力和成藥能力，也是一個需要不斷被優(yōu)化的點。目前CRISPR/Cas9分子量較大，在進行體內基因治療需要AAV進行遞送時，AAV裝載量的限制，就要求基因編輯工具的尺寸進一步微型化。
總體來說，不僅是CRISPR/Cas9，所有的CRISPR/Cas蛋白家族或多或少都有自己的優(yōu)點和不足。沒有任何一個CRISPR/Cas基因編輯工具可以完全覆蓋所有的應用場景，如果將CRISPR/Cas9用于敲除某個基因，它已經足夠優(yōu)秀。只要能夠做到“術業(yè)有專攻”，將基因編輯工具用于合適的領域，便可以讓其“發(fā)光發(fā)熱”。
錦上添花or功虧一簣？
國內團隊基于專利技術被國外壟斷的CRISPR/Cas9基因編輯工具的優(yōu)化，是否為錦上添花？一旦出現(xiàn)專利壟斷，此前的努力會功虧一簣嗎？
在討論這個問題前，我們需要縷清CRISPR/Cas9的發(fā)展之路，和伴隨發(fā)展延續(xù)至今的專利之爭。
2012年8月，Jennifer團隊在《Science》合作發(fā)表了CRISPR/Cas9領域的里程碑論文；2013年2月，張鋒團隊也在《Science》發(fā)表了論文，文章原始數(shù)據(jù)表明其相關實驗早于Jennifer團隊。2014年，美國專利商標局率先批準了張鋒團隊所在的博德研究所的專利請求。在此后多次訴訟中，因Jennifer團隊證據(jù)不足，張鋒團隊屢占上風，特別是最具商業(yè)價值的、用于哺乳動物的基因編輯工具專利被張鋒團隊牢牢攥在手中。
2020年10月，諾貝爾評獎委員會公布化學獎獲獎名單，Jennifer和Emmanuelle獲得殊榮，原因是她們開發(fā)了基因編輯工具CRISPR/Cas9。張鋒“痛失諾獎”，引發(fā)熱議。今年2月28日，美國專利和商標局裁定，張鋒所在的博德研究所團隊擁有在真核細胞中使用CRISPR基因編輯工具的專利。“諾獎”團隊暫時輸?shù)袅舜舜螌τ谥R產權的爭奪，但這場超過10年的專利角逐還遠未結束。
對于CRISPR/Cas9的專利屬權一直爭議不斷，但很明確的是，CRISPR/Cas9的專利技術基本屬于國外。
“任何一種技術，在發(fā)展早期都具有待突破的瓶頸。對于技術發(fā)明人，他們也需要解決這些瓶頸，才能真正的實現(xiàn)技術在產業(yè)化端的成功應用。如果國內的團隊基于CRISPR/Cas9技術的優(yōu)化足夠重大，以至于國外團隊也需要用到我們的‘錦上添花’，就有可能通過專利交叉許可解決技術的專利壟斷問題。”邦耀生物聯(lián)合創(chuàng)始人兼副總裁李大力博士告訴動脈新醫(yī)藥。
關于轉讓或許可技術給其他公司進行開發(fā)，從而帶來收益，相關的例子并不缺乏。例如日本微生物組基因編輯療法公司Bio Palette從神戶大學獲得了使用nickase Cas9進行單堿基編輯的專利的許可，做了一系列創(chuàng)新并獲得了收益，這一技術就屬于對CRISPR/Cas9技術的優(yōu)化。再例如Bio Palette與Beam公司就堿基編輯技術進行了交叉許可（獲得Beam許可），Bio Palette因此從中獲益。
基于業(yè)內人士的認知，我們不妨看得更“開”。如果一項技術確實具有重大的價值，那它其實很難被個別機構所壟斷。這種壟斷只會埋沒高技術的價值，不利于其科研和商業(yè)價值的放大。不管在學術界還是產業(yè)界，都需要大量的持續(xù)創(chuàng)新才會使得這個技術的本身的社會價值和商業(yè)價值越來越大。
技術優(yōu)化or底層創(chuàng)新？
盡管國內大多企業(yè)認為基于CRISPR/Cas9的技術優(yōu)化并不會出現(xiàn)功虧一簣的情況。但是當動脈新醫(yī)藥問及企業(yè)目前偏向于基于國外專利技術進行優(yōu)化還是自主研發(fā)實現(xiàn)底層創(chuàng)新時。企業(yè)們還是“口嫌體正直”的統(tǒng)一選擇了更為艱難的底層創(chuàng)新。
李大力博士說道：“邦耀生物做了許多堿基剪輯器的開發(fā)，并在2020年就開發(fā)了一系列超高活性的新型胞嘧啶堿基編輯器（命名為：hyCBE），相關成果已在線發(fā)表于Nature Cell Biology。至今，它仍然是活性最高的胞嘧啶堿基編輯器（最高可提升20倍活性），其編輯窗口較傳統(tǒng)編輯器也有明顯擴增，能編輯到更多的位點。更重要的是，這種改造方法具有兼容性，它不僅適用于改造胞嘧啶堿基編輯器，其他堿基編輯器同樣適用于這個方法，在基因治療等領域已展示出非常廣闊的應用前景。同年6月，邦耀生物團隊又在國際著名學術期刊Nature Biotechnology發(fā)文，開發(fā)出全新的雙堿基編輯系統(tǒng)，這項成果不僅是堿基編輯工具開發(fā)領域的又一重大突破，也為基礎研究和遺傳性疾病如β-地中海貧血的治療提供了新的發(fā)展方向和工具。針對上述提到的堿基編輯器，邦耀生物已申請了多項專利，并進行了全球化布局。”
為何國內的基因編輯企業(yè)們會在近幾年頻頻爆出底層技術的創(chuàng)新？究其原因，主要有三。
其一，在CRISPR/Cas9基因編輯工具技術剛剛面世時，不管是企業(yè)還是科研機構，都還處于了解和學習的歷程。那時候國內的團隊們本身對新工具的認知還處于不斷深化和積累的狀態(tài)，只能對底層技術進行優(yōu)化。這一階段對應國內的2013年至2018年，屬于CRISPR/Cas9基因編輯工具技術在國內發(fā)展的第一個五年。
其二，在積累到足夠經驗時，國內的團隊基于此前優(yōu)化的創(chuàng)新點得出通用的底層邏輯，或者是開發(fā)基因編輯工具的相關經驗。通過技術遷移或者是技術兼容，初步探索新型基因編輯工具。該階段對應國內的2018年至今。
其三，縱觀整個基因編輯工具的發(fā)展歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)人類對于自然界微生物的了解還是冰山一角。仍然有大量的編輯工具可以持續(xù)不斷的發(fā)掘。沿著高度優(yōu)化或原創(chuàng)性技術開發(fā)的方向前進，就能一直對現(xiàn)有基因編輯工具進行局部創(chuàng)新和迭代創(chuàng)新。
關于基因編輯工具的底層創(chuàng)新，其實國內企業(yè)早就有所布局。近幾年，關于CRISPR/Cas12、CRISPR/Cas13基因編輯技術的相關成果頻頻爆出。在眾多的家族蛋白中，為何會是CRISPR/Cas12和CRISPR/Cas13率先“出圈”？其實這并沒有什么特定的原因。
這主要由于，相比于CRISPR/Cas9“密不透風”的專利保護范圍，CRISPR/Cas12和CRISPR/Cas13具有巨大的專利布局空間。
從基因編輯工具本身來講，CRISPR/Cas12、CRISPR/Cas13與CRISPR/Cas9都使用了Cas家族蛋白，相關工具也都具有簡便、高效的優(yōu)點（相比于ZFN、TALEN技術）。一些CRISPR/Cas12、CRISPR/Cas13系統(tǒng)相比于CRISPR/Cas9還具有尺寸更小便于AAV和質粒遞送、PAM差異化序列、無需tracrRNA、編輯策略設計靈活等差異特性。
此外，CRISPR/Cas13基因編輯工具靶向RNA，提供了RNA水平的一種編輯手段，具有高度的靶向特異性，在非遺傳性疾病的藥物開發(fā)方面具有巨大的商業(yè)價值。這與CRISPR/Cas9和CRISPR/Cas12作用在DNA水平的成藥策略是不一樣的。CRISPR/Cas13其中的RNA敲降成藥策略方面與化學修飾小核酸的作用類似，后者是基于化學合成路線的原理。業(yè)內人士認為，CRISPR/Cas13RNA編輯工具的應用，在未來也將會找到獨具優(yōu)勢的適應癥或者應用場景。
總體來說，Cas家族蛋白的真正應用，一般需要挖掘發(fā)現(xiàn)和序列優(yōu)化：
首先，要在TB級的豐富數(shù)據(jù)庫中，通過AI、生物信息學、蛋白質結構學等綜合分析，找尋潛在功能性蛋白。
其次，要在野生型的蛋白基礎上進行各種序列的優(yōu)化，改造和修飾。對于已經發(fā)現(xiàn)的CRISPR/Cas9、CRISPR/Cas12、CRISPR/Cas13等家族，野生型蛋白都有一定的局限性，科學家也是對它們的序列進行優(yōu)化和改造，來提高它們的編輯效率、PAM序列識別區(qū)域、特異性以及降低脫靶效應、優(yōu)化編輯工具的大小等。
底層技術和產品管線同等重要
通過上述篇幅，我們能夠看出基因編輯工具就像是細胞與基因治療行業(yè)的奠基石，只有不斷的開發(fā)和優(yōu)化基因編輯工具，細胞與基因治療產業(yè)才能走得更遠。但是我們也能發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，國內大部分企業(yè)針對基因編輯工具的開發(fā)和優(yōu)化都十分“低調”，從不宣傳。造成這一現(xiàn)象的原因有三：
首先，每家企業(yè)都有自己的形象定位和宣傳的偏向性。對于宣傳基因編輯工具，還是細胞與基因治療管線，企業(yè)選擇自由。
其次，大部分該領域的企業(yè)覆蓋到產業(yè)端時，大家可能更傾向于將顯性的藥品本身的里程碑進展對外進行宣傳，從而增強企業(yè)的品牌影響力和對投資人的吸引力。
再而，要想做到真正的底層創(chuàng)新，并不是一件易事。例如針對CRISPR/Cas12和CRISPR/Cas13的開發(fā)，目前一般都是先篩選野生型Cas12/Cas13蛋白，但野生型蛋白一般難以兼顧用作藥物治療時的安全性、有效性、免疫原性、脫靶等，而需要做一定的工程化改造。能做到這類工作的國內企業(yè)少之又少。尤其是大部分初創(chuàng)企業(yè)，在資金和人才的雙重匱乏下，沒有進行底層創(chuàng)新的實力和時間。大多數(shù)企業(yè)會選擇在推進管線研發(fā)的過程中，順便做一些技術創(chuàng)新。
未來，新型的CAS蛋白或者是基于現(xiàn)有CAS蛋白的開發(fā)和優(yōu)化，大體會朝著活性更高、脫靶風險更小、PAM識別范圍更廣、尺寸更小、分子組合應用創(chuàng)新等方向發(fā)展。
另一方面，在歐美生物醫(yī)藥行業(yè)，初創(chuàng)企業(yè)可以輕松憑借一個新的蛋白或一項新的技術，得到投資人的認可，從而獲得不菲的融資。從國內投資現(xiàn)狀來講，大部分投資人則更看重藥物本身的進展。在這一點上，國內的投資人還需要被持續(xù)教育：底層技術是公司未來發(fā)展的基石。
隨著行業(yè)的不斷向前，投資人們也在不斷接受新知識的洗禮。越來越多的在關注產品時，也會特別關注一些具有真正含金量技術的藥物研發(fā)企業(yè)。雖然不同的投資人判斷產品和技術的權重比例不同，但是這兩者之間本身就是相輔相成的關系。產品是成功技術的體現(xiàn)和放大，技術是產品研發(fā)的根基和后盾。
文章轉載自 動脈網(wǎng)，原文鏈接：https://www.vbdata.cn/1518862027
