【行业】CRISPR 横空出世，助力 CAR-T 细胞治疗

  投资要点

  基 因编 辑技 术则 完美 解决 了上 述难题 ： 1）基 因编 辑特 异性 强， 能够 对特定 位点 进行 精 确 剪切，脱靶 率显著 降低；2）基因编 辑无需 运载体 参与，可以直 接对受 体细胞 的 DNA 进行 操 作， 减少 了工 作量 。此外由 于传 统的 基因 导入 方法的 随机 性强 ，还 可能 会出 现其 他问 题， 如 插入错 误位置 导致原 有基因 失活而 致病 、插 入不活 跃区域 而无法 表达 、串联 重复插 入导致 表 达过量 等。而基因 编辑技 术在这 些方面 都有 了大幅 度改进 ，因 此迅速 成为学 术界的 研究热 点 ，风靡 全球。

  ZF N 由 一 个 锌指 DNA  结 合域和 一个非 特异性 核酸内 切酶 的 DNA 切 割域（ Fok-1）构成 。锌指 DNA 结合 域一 般包含 3-4 个 独立 的锌指 重复 结构， 每个锌 指结构 能够识 别 3 个 碱基， 因 而一个 锌指 DNA 结 合域 可以识 别 9bp 长 度的特 异性序 列（ ZFN 二 聚 体则 包含 6 个锌 指，可 以识 别 18bp 长 度 的特异 性序列 ）。锌 指  DNA 结 合域 可以进 行编辑 改造从 而识别 不同的DNA 序列 。DNA 切 割 域 必须以 二聚体 的形式 结合才 能发挥 对 DNA 的 切割 作用 ，因此 需要针 对 切割区 域设计 两条 ZFN， 双 方 间隔 6-8 个 bp 时 能 够发 挥最佳 的切割 作用。TALE N 由 一 个 包含核 定位信 号（ Nuclear localization signal, NLS）的 N 端 结 构域、 一 个 包含可 识别特 定 DNA 序 列 的典型 串联 TALE 重 复 序列 的中央 结构域 ，以 及一个 具有 Fok-1 核 酸内切 酶功能 的 C 端 结构 域组成 。通 过 DNA 识 别模 块 将 TALEN 元 件 靶向 特异性 的 DNA 位 点并结 合，然 后在 Fok-1 核 酸 酶的 作用下 完成特 定位点 的剪切 ，并借 助于细 胞内固 有的同 源 定向修 复或非 同源末 端连接 修复过 程完成 特定序 列的插 入（ 或倒置 ）、 删失及 基因融 合。

  CRISPR  最 初 是在 细菌 体内发 现，细 菌每次 战胜病 毒后都 会将入 侵病毒 的小部分  DNA保 留于自 身的基 因组中 ，累积的 这些病 毒区域 就是 CRISP R。病 毒再 次入侵 时 ，细胞 便利用 保 留的这些 CRISP R 片 段 识别病 毒基因 ，如果 发现了 匹配的 DNA 序 列，就 利用 Cas9 蛋白 在 精确的 位点切 割病毒 基因， 从而发 挥免疫 作用。

  助   CRISPR  精 确 匹 配 的 特 性 ， 研 究 人 员 将 其 开 发 成 实 用 的 基 因 编 辑 工 具 。CRISPR/ Cas9 是一种 RNA 介导的 DNA  内 切酶 ，通过 一个与 目标序 列互补 的单链 引导 RNA（ single guide RNA， sgRNA） 引 导 定位到 基因组 的目标 序列上 ，在特 定基因 组区域 剪切双 链 DNA， 并 将目 的基因 插入， 形成重 组 DNA。与 ZF N 和 TALE N 相比 ，CRISPR 具 有 操 作简单、脱靶率 低、成 本低廉、无种属 特异性 、 细 胞毒性 小等优 点，是 目前基 因编辑 领域最 热门的 研究方 向。

  基 因编辑 技术的 出现 为  DNA 层 面的 精准操 作提供 了必要 的工具 ，在科 研和临 床上得 到 迅 速推 广。 在科 研领 域， 可以 快速 构建 模式 动物 ，节约 大量 科研 时间 和经 费； 在农 业领 域， 可 以人为 改造基 因序列， 提高农 作物性 能，如 改良水 稻等粮 食作物； 在医疗 领域，可 以更加 准 确、深 入地 了解疾 病发病 机理和 探究基 因功能 ，可以 改造人 的基因 ，达 到基因 治疗的 目的。

  定 向整合  CAR 基 因：一 直以来 都是通 过病毒 介导或 其他 方式将  CAR 基 因导入 到 细 胞基因 组内，由于插 入方式 随机，有 潜在的 成瘤风 险。利 用基因 编辑技 术，可 以 定 向插 入 CAR 基 因， 解除 CAR-T 本 身 成 瘤风险 。

  今 年 ，《 Nature》 报 道 英 国应 用基 因编 辑技 术救 治了 全球 首例 白血 病患 者。 研究 人员 使用 TALE N 技 术 对的 异体 T 细 胞 进行 编辑，从 而实 现了三 大主要 功能： 1）导 入 CAR 基 因以 识 别癌细 胞；2）敲掉 识别患 者正常 细胞的 相关基 因 ；3）敲掉 引发自 体免 疫反应 的基因 。经过 基因编 辑的 CAR-T 细 胞 成 功治 愈了首 例急性 淋巴细 胞白血 病。基 因编辑 技术 与 CAR-T 细 胞 治疗 联合应 用的美 好前景 吸引 了 CAR-T 细 胞 治疗巨 头，纷 纷 与基因 编辑企 业达成 战略联 盟，加 快技术 研发进 度。未 来  CAR-T 细 胞 疗法 的竞争 将成为 基 因编辑 技术的 竞争，如 利用基 因编辑 实现异 体 CAR-T 细 胞 治 疗，将推 动 CAR-T 治 疗 走向 标 准化和 规模化 路径， 在临床 上迅速 推广。

  根据 EvaluatePharm a 预测， 2020 年全球以 CAR-T 疗 法 为 代表 的细胞 治疗市 场规模 将 达到 150 亿 美 元。到 2020 年 ，国内 将每年 新增 300 万 肿 瘤患 者，以 10%的患 者采用 细胞免 疫 疗法， 单人每 年平均 治疗费 用 10 万 元计算 ，国内 细胞治 疗市 场规模 约为 300 亿元 。假设 基 因编辑 技术占 总费用 的 20%，全球 和我国 市场 将分别 达到 30 亿 美元 和 60 亿 元。CRISPR有 望凭借 技术先 进性分 享最大 的一块 蛋糕。 考虑到 基因编 辑的 应用不 仅仅局 限于  CAR-T 细胞 治疗，还 可用于 动物模 型、药物 筛选等 临床 领域，而 且在更 广阔的 的农作 物培养、 动物育 种 。

  早在 1987 年 ， 日本 科学家 就在大 肠杆菌 体内发 现了 CRISPR 序 列 ，但一 直到 2012 年 才 首次公 开报道 将其应 用于基 因编辑 。这反 而增添 了 CRISP R 技术 “不鸣 则已， 一鸣惊 人 ”的 传 奇色彩 。

  CRISPR 无 论 是 在学术 研究还 是应用 研究 方面都 得到了 广泛认 可，热 度直追 2012 年获 得 诺贝尔 生理或 医学奖 的 iPS 细胞。无论 是 CRISP R 相 关 论文的 发表数 量还是 美国国 立卫生 院 的资助 力度都 呈指数 增长趋 势，2014 年 发 表论文 数量超 过 600 篇 ，获 得的资 助超 过 8000 万 美元。