应同写意邀请,苏州克睿基因集团总裁刘孟元(PatrickLiu)博士在“新型生物药先进技术峰会”中做了《基因编辑与递送技术——基因治疗面临的挑战和研发策略》的报告,本文系根据报告内容整理。1
基因编辑技术的研发现状
最早的基因编辑技术,始于年的锌指核酸酶技术(ZFN),也被称为第一代基因编辑技术。锌指核酸酶技术靶向结合效率高,但细胞*性比较大,且目前专利主要被美国Sangamo公司垄断,所以自问世至今没有获得大规模的应用,也没有突破性进展。第二代基因编辑技术(TALEN),作为锌指核酸酶技术的替代品,具有与第一代相近的切割效率,细胞*性较低,构建也相对容易。第三代基因编辑技术(CRISPR/Cas9),与前两代相比,具有更准确的靶向性,设计构建也更容易,并且可以实现多基因编辑,切割效率更高,细胞*性也更小。CRISPR技术已展现出很大的应用潜力,或许会主导基因编辑的未来。但由于CRISPR问世时间比较短,临床应用不及TALEN广泛,对临床长期应用的风险评估还需要一些时间。
CRISPR基因编辑技术的原理是利用sgRNA靶向基因组的特定序列,对基因组进行定点编辑,主要有以下三种情况:
1.GenomeEditing:把基因的片段进行替代、插入或者敲除,这种情况需要双链DNA断链;2.BaseEditing:相对来说更加精细。利用脱氨酶对单个基因位点进行编辑,可以做单点突变;3.GeneRegulation:主要通过对基因调控元件进行编辑,达到激活或抑制目的基因的转录和表达;
基于CRISPR基因编辑技术,近来也诞生一些新技术,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(Double-strandedbreak,DSB),在相同模板链下,对基因进行插入、替换和敲除。
另外,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。
最近,NatureCellBiology上发表了一篇由丛乐博士撰写的有关dCas9-SSAP技术的文章。丛乐博士是克睿基因的共同创始人,也是斯坦福大学的助理教授。
丛乐博士团队将DNA精准重组单链退火蛋白(SSAP)与无损伤结合DNA的dCas9系统相结合,开发出一种新型基因编辑工具dCas9-SSAP。这种技术可以在无任何DNA断裂情况下,进行长序列的基因精准编辑,能够完成上千个碱基片段的插入且无脱靶。目前已经在人类细胞上达到了两位数的编辑效率,结果十分令人欣喜。
dCas9-SSAP将会推动基因编辑技术的发展,对未来基因治疗也具有很大的潜在价值。
众所周知,基因编辑技术在生物科学领域已经得到了十分广泛的应用,基因治疗是其重要应用之一。
根据实现手段的不同,基因治疗可分为体内治疗(invivo)和离体治疗(exvivo)。随着基因编辑技术的不断创新和完善,对基因治疗的研究也受到越来越多的重视。特别是在遗传病和肿瘤治疗领域,发展十分迅速。
近几年来,临床前研究可谓突飞猛进,进入临床阶段的项目也高达数百个。
年到年基因治疗的研究状况
基因治疗迅速发展的同时,不可避免地面临着一些挑战和问题。前段时间,有几项临床实验因安全性问题被FDA叫停。基因治疗的安全性风险,比如肝*性、血栓性微血管病、免疫原性等,引起大家的