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基因编辑技术:有望彻底治愈恶性疾病的“造物主之手”

2016-01-21 21:42 未知 未知 阅读 0
核心摘要: 基因编辑技术,特别是第三代CRISPR/Cas9,能够在基因组水平精确改造DNA,修复遗传缺陷,有望彻底治愈白血病、艾滋病等恶性疾病。该技术源自细菌免疫系统,通过向导RNA定位、Cas9切割和替换DNA实现编辑,成本仅30美元,远低于前两代技术。临床应用包括体外编辑T细胞或干细胞治疗肿瘤,以及体内编辑对抗病毒性疾病。多家公司正推进临床试验,资本深度参与,专利数量井喷,标志着基因编辑从学术走向商业化。

基因编辑技术是一种能够在基因组水平上对DNA序列进行精确改造,从而改变遗传性状的操作技术。与以往任何医疗手段不同,它直接针对疾病的根源——异常基因本身,使得修复遗传缺陷、彻底治愈白血病、艾滋病等恶性疾病成为可能。其中,第三代基因编辑技术CRISPR/Cas9因其高准确性、高效率和低成本,被誉为“造物主之手”,自2012年发现以来,两度入选《科学》杂志十大科学发现,并于2015年荣登十大科学突破榜首。

CRISPR/Cas9技术源自细菌的免疫系统。细菌在战胜病毒后,会将入侵病毒的小部分DNA保留在自身基因组中,形成CRISPR序列。当病毒再次入侵时,细菌利用CRISPR序列识别病毒DNA,并通过Cas9蛋白酶在精确位点切割病毒基因,从而发挥免疫作用。科学家将这一机制开发成基因编辑工具:通过设计一段向导RNA(核糖核酸)定位特定DNA序列,利用Cas9蛋白酶切割缺陷基因,再插入体外编辑好的替换DNA序列。整个过程仅需三个部分:向导RNA、Cas9蛋白酶和替换DNA序列。

与第一代锌指核酸酶(ZFN)和第二代转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)相比,CRISPR技术具有显著优势。ZFN每次编辑的采购费用高达5000美元,且定位精准度较低;而CRISPR技术仅需订购用于定位的RNA片段,其他成分均为现成,总花费仅30美元,大大降低了成本,使基因疗法走向大众化。犹他大学锌指核酸酶研究专家达纳·卡罗尔称,这标志着基因靶向治疗的普遍化时代到来。

基因编辑的临床应用分为体外编辑和体内编辑。体外编辑主要用于修改T细胞或干细胞,治疗肿瘤和血液系统疾病;体内编辑则是将携带CRISPR/Cas9的病毒载体注入体内,直接编辑体细胞,以对抗艾滋病、乙肝等病毒性疾病,或修复遗传病。目前,多家生物科技公司如Caribou Biosciences、Crispr Therapeutics、Editas Medicine和Intellia Therapeutics正在开发基于CRISPR的基因疗法,首批临床试验预计在未来一到两年内进行。这些试验将探索CRISPR成分直接注入眼睛等器官,或从人体移除细胞并在实验室中进行基因改造后放回体内,例如修正造血干细胞以治疗镰状细胞性贫血症或β-地中海贫血。

资本深度参与了基因编辑技术的产业化。自2013年以来,几家基因治疗公司在A轮和B轮融资中总计获得3.74亿美元风险投资,其中Editas Medicine融资1.63亿美元,Crispr Therapeutics和Intellia Therapeutics分别融资8900万和8500万美元,投资方包括富达、盖茨基金、谷歌风投等著名机构。咨询公司BCG报告显示,2010~2014年基因编辑技术平台专利复合增长率高达41%,其中CRISPR技术发展最为迅速。2014年美国和欧盟授权的CRISPR技术平台专利多达80项,表明该技术已从学术研究向商业化应用快速转化。

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