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百亿级CRISPR 带来医学革命

发布时间:2018-08-24 16:52:10作者:Reenita Das来源:医药经济报

百亿级CRISPR带来医学革命


CRISPR-Cas9基因编辑工具的发明是近十年最伟大的科学革命之一。近年来,该技术在全球医疗行业引起了轰动,其在各领域的应用也得以发展,且引发了更激烈的专利纠纷。

尽管在专利权和道德纠纷方面仍存在着重大争议,但因能够准确切割DNA序列,CRISPR-Cas9工具已经在科学界和生物公司中得以广泛应用。在推出不到5年的时间里,CRISPR-Cas9已经进入商业应用阶段,远快于技术生命周期理论预计的平均时间。基因编辑在实验室中创造的奇迹已经不新奇,大家对CRISPR技术的热衷更多是因为其在解决关键问题方面取得了惊人的成功。


罕见病受益

可利用CRISPR技术修饰基因组,剔除与一些与遗传病表达相关的基因,当前研究项目主要集中于肿瘤免疫、肝脏疾病、β地中海贫血、镰状细胞病等治疗领域


CRISPR是Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats(成簇的规律间隔的短回文重复)的缩写,而Cas9是CRISPR相关的内切酶(DNA切割酶)。 CRISPR能够识别人类、植物和动物基因组中的特定DNA序列,并且可以使用切割酶(内切酶Cas9)精确切割目标DNA序列。编辑区域也可以插入新的、改良的DNA序列,通过改变基因序列诱导人、植物和动物目的性状的表达。

简而言之,科学家和临床医生可利用CRISPR-Cas9工具删除不需要的性状,并精确插入理想的性状,且对周围DNA序列的影响风险非常小。例如,CRISPR可用于编辑或关闭导致糖尿病的某一基因,减少患者的β细胞死亡,使胰岛素生成增加。此外,该技术操作简单、成本低,可以有效地用于涉及多基因相互作用的实验中。这个特点可以使CRISPR-Cas9技术在不同癌症、囊性纤维化(CF)、镰状细胞病、β地中海贫血等各种遗传和慢性疾病的治疗中发挥巨大作用。

此外,CRISPR还可应用于人类健康以外的其它领域,如农业和植物基因组学以及动物生物技术。就农业和植物基因组学而言,最杰出的应用之一是基因编辑农作物的开发。CRISPR在动物技术方面的应用主要与疾病的治疗和育种有关。

CRISPR可以应用于地球上携带DNA的任何生物体。就人类治疗方法而言,CRISPR可用于编辑慢性疾病和遗传疾病的相关基因;在农业生产方面,利用CRISPR可实现提高生产率和减少损耗的目标。

最近的研究预计,到2030年,CRISPR-Cas9工具的商业价值将达到250亿~300亿美元的规模。这个估值包括了这项技术应用于人类治疗学、农业和植物基因组学、动物生物技术和研究工具等不同领域获得的收入。

与纯粹地治疗疾病不同,医药公司可利用CRISPR技术修饰基因组,剔除与一些与遗传病表达相关的基因,因此患者无需再接受重复性和连续性的治疗。包括Editas、Intellia和CRISPR Therapeutics在内的多家企业已经在CRISPR技术领域进行了投资并取得了显著进展。葛兰素史克(GSK)、新基医药(Celgene)、拜耳(Bayer)、诺华(Novartis)、再生元(Regeneron)和艾尔健(Allergan)等大型制药企业也已通过提供资金、成立合资企业、与专业公司合作等方式进行布局。

大多数正在进行中的CRISPR项目主要集中于肿瘤免疫、肝脏疾病、β地中海贫血、镰状细胞病、囊性纤维化和其它造血系统疾病的治疗。在不久的将来,或许能看到一些突破性疗法上市。长远来看,这将对罕见病产生最深远的影响。


宝物or魔盒?

基因编辑的伦理问题与治疗中非目标基因突变发生的可能性是CRISPR技术争议的主要焦点,这些问题尚待解决,目前来看,该技术优势似乎远大于弊端


不过,持续的专利纠纷和伦理问题是CRISPR技术发展与应用所面临的巨大挑战。这些问题必须尽快得到解决,因为其可能产生久远的影响。专利所有权的变化将严重影响商业公司的技术授权地位,并可能影响其商业应用的开发。

此外,各种伦理协会和独立组织强烈要求考虑基因编辑带来的伦理问题。其中最主要的焦点与生殖细胞编辑有关,编辑人类胚胎可能会改变胎儿的生殖细胞,从而影响其后代的生物学特征和行为模式。因此,在开发基因编辑技术的同时也需要适当考虑伦理问题。另一个核心挑战是在治疗过程中出现非目标基因突变的可能性,患者对此表示担忧。科学界在这方面已经取得了巨大进展,预计在不久的将来,可最大限度降低这些非目标基因突变的可能性。

利用CRISPR-Cas9工具编辑农作物的基因,是该技术另一个令人兴奋的应用领域。CRISPR技术在剔除农作物的遗传疾病、提高营养效率、改善抗旱性和延长保质期方面具有潜在的应用价值。科学家可利用CRISPR-Cas9工具修饰农作物的遗传结构,诱导目标特性。杜邦(DuPont)、孟山都(Monsanto)与巴斯夫(BASF)等公司已开始利用CRISPR工具开发新型农作物和种子。不过,很多国家(尤其是欧洲国家)对转基因和基因编辑农作物具有严格明确的法规限定,这对CRISPR技术开发企业和科学家来说是一个挑战,且会影响CRISPR工具的商业化进程。

总而言之,CRISPR为科学界利用生物学和工程技术的融合来改善人类生活提供了机遇。像大多数科技革命一样,这项技术也具有一些利弊,但到目前为止,其优势似乎远大于弊端。虽然CRISPR的应用价值增长潜力巨大,但涉及的伦理问题需要通过法律和监管部门来解决。

就目前来看,CRISPR编辑技术具有巨大的应用前景,医学研究界对CRISPR用于治疗罕见遗传病持高度乐观的态度。

编译/廖联明 来源/福布斯


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美首个CRISPR人体试验启动在望


Emily Mullin


基因编辑工具CRISPR的美国首个人体试验已经提上议程,研究者将把这种DNA剪切工具应用于对抗癌症。

宾夕法尼亚大学日前公布了一份临床试验目录,根据计划,研究人员将用CRISPR修饰免疫细胞使其变成老练的“癌症杀手”。

这项研究将募集多达18位患者,针对多发性骨髓瘤、肉瘤、黑素瘤3种癌症进行试验,这是继中国后CRISPR又一次的医学用途研究。在中国,类似的研究已经在开展中。

事实上,早在2016年6月,美国国立卫生研究院(NIH)的一个顾问小组就已批准宾夕法尼亚大学研究者的计划,但直到现在,该试验还没有实质性启动。一位发言人表示,其正在为试验做最后的准备,但还不能提供具体的日程表。

这项CRISPR试验将由Edward Stadtmauer医生主导,为了提升治疗效果,宾夕法尼亚大学的科学家们打算使用CRISPR工具将患者T细胞上的两个基因敲除,从而让其更好地对抗癌症。

其中一个被移除的基因可创造免疫检查点分子PD-1,让癌细胞抑制免疫系统的活性。进一步的编辑过程中还会敲除一个免疫细胞通常用于识别危险信号的受体,再在该位置放置一个经过设计的受体,后者将引导免疫细胞识别特定的肿瘤。

在这项研究中,医生们将抽取患者的血细胞,在实验室通过 CRISPR对其进行修饰后再输回患者体内。

这种体外操作的方式叫做间接体内( ex vivo)基因疗法,被认为比直接往患者血液中注射 CRISPR(可引起免疫反应)的风险要低。

今年晚些时候,一项间接体内疗法的CRISPR试验也有望在欧洲启动。美国生物技术企业CRISPR Therapeutics已于去年12月向欧洲监管部门申请针对β-地中海贫血治疗开展临床试验。

编译/刘岩 来源/MIT Technology Review

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