基 因 編 輯

難治疾病的根源性精準(zhǔn)療法

基因編輯技術(shù)可以對(duì)DNA與RNA層面的遺傳信息實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效、定向調(diào)控，在疾病治療、遺傳育種、科學(xué)研究等領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大的潛力。

在疾病治療應(yīng)用中，DNA編輯能夠從源頭上永久性修正致病突變，而RNA編輯憑借其可逆、瞬時(shí)的調(diào)控特性，在需動(dòng)態(tài)干預(yù)的疾病中展現(xiàn)出獨(dú)特的治療潛力。DNA和RNA編輯策略，覆蓋了從遺傳缺陷糾正至表型調(diào)控的廣譜疾病類型，通過時(shí)空特異性干預(yù)實(shí)現(xiàn)了治療窗口的精準(zhǔn)擴(kuò)展。

DNA編輯技術(shù)已建立起較為完整和成熟的研發(fā)管線。全球首款獲批上市的基因編輯療法Casgevy（exagamglogene autotemcel），由Vertex Pharmaceuticals與CRISPR Therapeutics共同開發(fā)，2023年相繼在英國(guó)與美國(guó)獲批。該療法通過對(duì)患者自體造血干細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，提升胎兒血紅蛋白表達(dá)水平，用于治療輸血依賴型β地中海貧血和鐮狀細(xì)胞病。

DNA編輯技術(shù)及其核心機(jī)制^[1]

而RNA編輯作為新興方向，目前多數(shù)項(xiàng)目仍處于臨床前或早期臨床階段。代表性的管線有Wave Life Sciences開發(fā)的WVE-006，作為首個(gè)進(jìn)入臨床階段的RNA編輯療法，旨在治療α1-抗胰蛋白酶缺乏癥（AATD）。WVE-006是一種經(jīng)化學(xué)修飾的短鏈寡核苷酸（AIMer），可引導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)源性ADAR對(duì)目標(biāo)mRNA中的特定錯(cuò)義突變進(jìn)行精準(zhǔn)的A-to-I編輯，從而恢復(fù)功能性蛋白的表達(dá)。目前已公布的臨床數(shù)據(jù)顯示了該療法良好的安全性與初步有效性證據(jù)。

RNA編輯技術(shù)及其核心機(jī)制^[1]

R N A

基因編輯療法的優(yōu)越平臺(tái)

基因編輯技術(shù)邁向臨床的核心挑戰(zhàn)之一是開發(fā)高效的遞送形式，以確保編輯系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。目前，基因編輯系統(tǒng)主要通過以下形式遞送：

① 質(zhì)粒DNA載體：利用病毒載體將表達(dá)基因編輯工具酶和引導(dǎo)RNA的質(zhì)粒遞送至細(xì)胞核。

優(yōu)勢(shì)：表達(dá)相對(duì)持續(xù)長(zhǎng)效，編輯能力較強(qiáng)。

劣勢(shì)：存在基因組整合與持續(xù)性表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的脫靶效應(yīng)；病毒包裝流程復(fù)雜，大尺寸蛋白（如Cas9）包裝困難；病毒載體可能具有免疫原性。

② RNA/蛋白復(fù)合物（RNP）：通過電穿孔、微流控等物理方式遞送基因編輯工具酶和引導(dǎo)RNA復(fù)合物。

優(yōu)勢(shì)：作用迅速、劑量可控，無基因組整合風(fēng)險(xiǎn)。

劣勢(shì)：復(fù)合物穩(wěn)定性差，易降解；蛋白純化工藝復(fù)雜、成本高，存在內(nèi)毒素污染風(fēng)險(xiǎn)；物理遞送方式多限于體外應(yīng)用，且可能引起細(xì)胞膜損傷與毒性反應(yīng)。

③ RNA復(fù)合物：利用納米脂質(zhì)顆粒（LNP）等非病毒載體遞送表達(dá)基因編輯工具酶的mRNA和引導(dǎo)RNA。

優(yōu)勢(shì)：mRNA研發(fā)和生產(chǎn)快捷；無需進(jìn)入細(xì)胞核即可表達(dá)，起效快；瞬時(shí)表達(dá)避免基因組整合，安全性較高。

劣勢(shì)：線性mRNA不穩(wěn)定，很容易降解。

mRNA-LNP形式在療效、研發(fā)、生產(chǎn)及商業(yè)化中均體現(xiàn)卓越的優(yōu)勢(shì)，更驅(qū)動(dòng)了體內(nèi)基因編輯療法的發(fā)展，拓寬了基因編輯在疾病治療中的應(yīng)用范圍，成為當(dāng)前基因編輯療法開發(fā)的前沿平臺(tái)。

全球已有多個(gè)基于mRNA的體內(nèi)編輯療法進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。

例如，Intellia Treeutics與Regeneron聯(lián)合開發(fā)的體內(nèi)CRISPR基因編輯療法NTLA-2001，通過LNP將gRNA和Cas9 mRNA遞送到遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素淀粉樣變性（ATTR）病人體內(nèi)，全部敲除ATTRv和ATTRwt基因，實(shí)現(xiàn)一次性“治愈”，而不是終身服藥。NTLA-2001正開展臨床Ⅲ期研究，是目前進(jìn)展最快的基于mRNA的體內(nèi)基因編輯療法。

今年5月，費(fèi)城兒童醫(yī)院與賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一項(xiàng)突破性研究：全球首次通過基于mRNA的個(gè)性化體內(nèi)CRISPR基因編輯療法，成功治愈一名嚴(yán)重的氨甲酰磷酸合成酶-1（CPS1）缺乏癥的嬰兒。該療法針對(duì)患者CPS1基因中的Q335X突變，設(shè)計(jì)特異性腺嘌呤堿基編輯器（ABE），并利用LNP將編碼該編輯器的mRNA導(dǎo)入患者肝細(xì)胞進(jìn)行基因編輯治療。該研究從診斷到完成治療全程僅歷時(shí)六個(gè)月，標(biāo)志著個(gè)性化mRNA CRISPR技術(shù)實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化的重大里程碑。^[2]

環(huán) 狀 R N A

基因編輯療法的升級(jí)平臺(tái)

線性mRNA在基因編輯應(yīng)用中面臨穩(wěn)定性差、潛在免疫原性和作用時(shí)間短等限制，可能會(huì)導(dǎo)致編輯效率低、編輯范圍小、脫靶效應(yīng)高等問題。

環(huán)狀RNA（circRNA）作為新一代RNA療法的熱門分子，因其獨(dú)特的共價(jià)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，為上述挑戰(zhàn)提供了新一代解決方案，其核心優(yōu)勢(shì)包括：

① 功能多樣：一種技術(shù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基因編輯系統(tǒng)的兩種主要組分的研發(fā)和生產(chǎn)升級(jí)。circRNA兼具編碼與非編碼功能，既可替代線性mRNA表達(dá)基因編輯器，亦可設(shè)計(jì)作為引導(dǎo)RNA。

② 性能優(yōu)越：優(yōu)化線性mRNA形式容易降解的問題。circRNA閉環(huán)結(jié)構(gòu)顯著提升RNA穩(wěn)定性，作為編碼RNA，可以延長(zhǎng)編輯工具酶的表達(dá)窗口與有效編輯時(shí)間，從而提高編輯能力；作為非編碼RNA，延長(zhǎng)引導(dǎo)RNA的半衰期，并提供特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有助于提升編輯效率與精確度。

③ 安全性高：規(guī)避線性mRNA的免疫原性問題。circRNA缺乏病原體識(shí)別受體識(shí)別序列，不易被天然免疫受體識(shí)別，免疫原性極低，有利于提高基因編輯療法的安全性；

④ 工藝簡(jiǎn)化：免除線性mRNA的復(fù)雜原料和繁瑣工藝。circRNA無需加帽、加尾及核苷修飾等步驟，工藝簡(jiǎn)化有望降低生產(chǎn)成本，提高體內(nèi)基因治療的可及性。

環(huán)狀RNA在基因編輯應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，已獲多項(xiàng)研究實(shí)證支持。其作為引導(dǎo)RNA與編輯器載體的雙重功能，協(xié)同提升了編輯系統(tǒng)的效率、穩(wěn)定性、精準(zhǔn)性與安全性，展現(xiàn)出作為新一代基因編輯療法創(chuàng)新平臺(tái)的卓越性能。

circRNA編碼Cas9介導(dǎo)基因編輯^[3]

circRNA作為引導(dǎo)RNA介導(dǎo)基因編輯^[4]

結(jié)語(yǔ)

充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的未來

環(huán)狀RNA因其高穩(wěn)定性、低免疫原性低等優(yōu)勢(shì)，為基因編輯工具提供了更穩(wěn)定的導(dǎo)航、更持久的動(dòng)力和更安全的保障，直擊當(dāng)前精準(zhǔn)基因編輯在遞送領(lǐng)域的核心痛點(diǎn)，在風(fēng)靡全球的基因編輯領(lǐng)域，成為一顆耀眼的新星。

然而，環(huán)狀RNA在基因編輯中的實(shí)際應(yīng)用仍面臨一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

編輯工具酶分子量較大（尤其是最常用的Cas9），編碼的circRNA序列特別長(zhǎng)，而引導(dǎo)RNA序列則通常特別短。這類超長(zhǎng)和超短序列circRNA合成難度較大，容易導(dǎo)致環(huán)化效率降低、副產(chǎn)物增加等問題，亟需開發(fā)高效、穩(wěn)定的規(guī)模化制備工藝。

環(huán)狀RNA在基因編輯的應(yīng)用仍處于早期階段，其體內(nèi)遞送和給藥策略仍需進(jìn)一步優(yōu)化，在體內(nèi)的編輯性能和安全性仍需更系統(tǒng)的評(píng)估。

隨著技術(shù)進(jìn)步和平臺(tái)的成熟，這些挑戰(zhàn)正逐步被克服。環(huán)狀RNA與基因編輯強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，不僅是一項(xiàng)技術(shù)的革新，更是一個(gè)治療新時(shí)代的曙光。在這個(gè)閉環(huán)世界里，蘊(yùn)含著治愈疾病的無限可能！

參考文獻(xiàn)