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CRISPR脱靶问题难解?不脱靶的基因编辑技术机会来了

日期: 2019年06月26日


    

近年随着生物医药技术快速迭代,靶向药物、免疫疗法、基因治疗等个性化治疗方式成为生物药创新的主要方向。国内企业亦纷纷向生物药领域挺进或转型,生物药市场愈发火热。

 

其中,基因编辑婴儿事件虽然近日被《科学》杂志列入2018年度十大科学突破的负面事件,但从一年前的专利之争,到年底基因编辑公司Editas人类基因编辑的临床试验获FDA批准可知,基因编辑技术的发展备受期待。

 

两大技术PK

 

就药物研发而言,目前基因编辑技术运用最为频繁的莫过于动物模型的制备。

 

由于普通小鼠的免疫检查点基因与对应人类基因的同源性只有60%左右,一般作用于人源蛋白的抗体并不能识别小鼠体内的蛋白,因此无法使用普通小鼠来进行抗体药物的药效评价,需要通过一定的技术把作为基因靶点的小鼠基因换成人的同源基因——即人源化小鼠来研究靶向药物,让小鼠表达人蛋白或抗体,用于开发新的治疗手段和药物。因此有行业人士预期,2019年,人源化动物模型的需求将继续增加。

 

目前动物模型基因编辑技术大抵分为两类:ES细胞打靶技术和CRISPR/Cas9技术。

 

其中,ES打靶是在小鼠胚胎干细胞(ES细胞)中进行DNA同源重组,将ES细胞重新注射到囊胚腔中形成嵌合胚胎,在假孕小鼠体内发育成嵌合体小鼠。嵌合小鼠再与野生型小鼠交配,从而将ES细胞中的遗传信息传递给后代小鼠。其优点是精确基本无脱靶,可进行各种复杂的基因改造,是行业金标准;缺点是低效、耗时、费力、成本高昂,且只适用于小鼠。近年也有企业进行改良尝试,赛业生物科技董事长韩蓝青就告诉记者,目前其推出的ES打靶改进版TurboKnockout技术,已把构建周期从一年缩短到半年乃至几乎与CRISPR持平,成本也同步降低。

 

而目前最热门也是应用最为广泛的CRISPR/Cas9系统,则是以Cas9蛋白以及向导RNA为核心组成。Cas9含有在氨基末端的RuvC和蛋白质中部的HNH两个活性位点,在crRNA成熟和双链DNA剪切中发挥作用,可引起DNA双链断裂。当DNA断裂后,细胞核内同时存在与损伤DNA同源的DNA片段,则可通过同源介导的双链DNA修复在目的位点引入外源DNA片段,从而达到片段敲入或编辑的效果。其优点是高效、快捷、简便、成本便宜,且可用于不同物种;缺点是始终有不可预测和不可控的脱靶风险,并且不适用于复杂的基因改造项目。

 

对于CRISPR技术,有研究者指出,目前的脱靶问题始终无法完全避免。“尽管通过全基因组脱靶风险运算可以进行脱靶预测和一定程度的防范,但作严谨性非常高的科学研究,还是要回答脱靶的问题。”

 

此外,该研究者还提醒,CRISPR目前还存在知识产权纠纷问题,可能会对研究后续商业化造成不良影响。

 

资源库可否降低成本?

 

尚在专利期的CRISPR技术需授权费用,而ES打靶无论时间成本还是费用均相对较高。因此,如何以更低的成本获得优质的动物模型服务,成为不少研究机构关注的问题。

 

韩蓝青认为,由专业基因敲除模式动物商业技术平台或相关机构建资源库,把部分服务产品化是一个不错的考量。“不断优化的冻存技术能够使动物的精子和胚胎的复苏率和出生率进一步提升,并且具有理想的稳定性,为基因敲除小鼠资源库的构建提供了稳定的技术支持。”据记者了解,目前国内多家模式动物供应商均在自建资源库。

 

而对于研究者而言,同样的品系,定制动物模型所需费用也明显要高于向商业机构购买,在进行Me-too、Me-better药物的研究尤其明显。

 

除了国内供应商外,海外的模式动物定制和繁育服务商业机构也瞄准了中国市场。韩蓝青透露,2019年1月1日开始,赛业生物科技和Taconic Biosciences的战略合作也将正式展开,“届时将以联盟的形式为全球生命科学和制药业提供综合性的模式动物定制及繁殖的一站式服务。赛业可以通过Taconic更便捷地把服务提供给欧美的各个机构,Taconic通过赛业可以把他们4000多品系介绍给中国和亚太的研究人员。”

 

可以想见,随着更多优质动物模型的产出,国内生物医药研究加速的步伐将更为稳健,并带来更多新型生物药面世。