基因编辑技术：总结2016，突破2017

本文由火石创造（ID:firestone-link）授权转载，作者：木易

基因编辑指通过精确识别靶细胞DNA片段中靶点的核苷酸序列，利用核酸内切酶蛋白对DNA靶点序列进行切割，从而完成对靶细胞DNA目的基因片段的精确编辑。业界非常形象的将这项技术比喻为 “基因剪刀”。

近年来，神奇的“基因剪刀”锋芒毕露，掀起了革命性的技术创新，也掀起了学术界、产业界和资本界的巨大浪潮。据Kalorama Information估计，2016年，基因编辑工具、试剂、服务、模型和其他相关供应市场规模达到6.08亿美元。与2014年相比，市场规模增加2倍不止。依势发展，2025年基因编辑及其相关供应市场规模有望突破50亿美元。

数据来源：HSMAP（单位：百万美元）

一代又一代的技术革新

从第一代技术ZFN（锌指核酸酶）发展到第二代TALEN（转录激活样效应因子核酸酶），现今第三代技术CRISPR/Cas9（成簇的规律性间隔的短回文重复序列）展现出更优的特性，引发研究热潮，基因编辑技术历经多年发展，不断革新。 

表1. 三大基因编辑技术优劣比较

根据火石创造的数据分析报告显示，生物科技领域在基因编辑技术平台上开发的专利技术增长迅速。从技术路径来看，以第三代CRISPR技术的发展最为迅速，说明从学术研究领域到商业化应用转化的过程中，第三代基因编辑技术得到了有效的推广。

数据来源：HSMAP

CRISPR/Cas9技术连连突破

CRISPR/Cas9是天然存在的核酸酶技术，2015年被《Science》评为年度十大科技突破之首，2016年又有新的突破。笔者从《Nature》、《Cell》等杂志上整理出几大突破性成就：

• 3月，天普大学的研究者们成功使用CRISPR基因编辑工具将整个HIV病毒从病人被感染的免疫细胞中去除。这对治疗AIDS和其他逆转录病毒有着不可估量的重大影响。

• 3月，研究者们首次实现了通过使用基因编辑工具CRISPR-Cas9，制造出新的蛋白质。

• 7月，中国科学家计划利用CRISPR/Cas9技术将修饰后的细胞注入人体进行人类临床试验，这将是世界上首个在人类机体中进行的CRISPR试验。

• 10月，美国研究小组使用CRISPR/Cas9技术，成功修复了镰状细胞病患者造血干细胞中的致病突变基因，向治疗该病迈出关键一步。

• 11月，全球首个CRISPR技术的人体应用已在中国启动。

• 12月，多伦多大学和马萨诸塞大学的科学家们首次发现CRISPR/Cas9的“关闭开关”。

从当前商业化应用的情况来看，基因编辑技术主要用于科研和制药两大领域，上游的终端用户包括生物技术和制药公司、学术研究机构以及CRO等。产业链下游的应用尚处于临床试验或临床前研发阶段，产值规模受到多种因素的限制。

目前，我国相关企业主要集中在试剂盒开发和CRO形式的技术服务商，关于基因治疗的临床前探索也正初步展开。

资本青睐基因治疗

基因治疗公司作为高回报的初创型科技企业，深受金融资本的青睐。据笔者了解，目前国外已有3家基因治疗公司完成IPO进入资本市场，共计募得资金超过2.6亿美元。与此同时，基于基因编辑技术的疾病治疗方案的开发引起了众多知名企业的关注，诺华、辉瑞、Juno等通过投资等方式纷纷与基因治疗公司开展合作。

张锋与人联合创办的Editas Medicine是首个登陆纳斯达克市场的基因编辑股，其背后的支持者包括Juno、比尔盖茨等。2016年，Intellia Therapeutics和Crispr Therapeutics相继完成IPO，登陆纳斯达克市场。

表2. 国外基因治疗公司融资情况

政策约束技术风险

技术发展的同时必然附带各种“副作用”，人类胚胎基因组修改成功意味着创造可遗传的基因修饰成了可能。若不规范使用这种在基因组水平上改变遗传性状的操作技术，尤其是该技术在辅助生殖领域的应用，终将带来巨大的社会和伦理问题。

事实上，各国对于人类基因编辑的态度不尽相同。据悉，目前全球有16个国家出台关于基因组技术纲要和立法文件，共计67条。

《Science》发表的一篇题为《Editing policy to fit the genome?》的文章中提出，政策制定者应参考PGD（胚胎植入前遗传学诊断）的政策模型给予基因编辑技术“可接受的阈值”。

我国目前已出台多项基因组技术纲要和立法文件，如下图所示。

参考文献

User-Friendly Technology the Key to Gene-Editing’s Bloom

Science：《Editing policy to fit the genome?》