用1.6亿打翻身仗，这家公司已实现体内多器官高效先导编辑

1987年，研究人员在细菌基因组中发现了一段神秘的重复DNA序列，由此展开了对CRISPR的研究。2005年，科学家首次发现细菌和古细菌体内存在一种系统：当病毒入侵时，该系统可以剪切下一段病毒的DNA拼接至自己的CRISPR序列中；一旦病毒再次入侵，细菌就能利用存储的病毒DNA进行识别，并通过其内部的DNA剪切酶Cas，精准切除入侵病毒的DNA，阻止其复制。根据该发现，科学家们开发了CRISPR/Cas技术，只要将想要进行编辑的DNA拼接至CRISPR序列，就能借由该系统完成对特定基因的敲除。

2016年，刘如谦团队在CRISPR基础上，进一步研发了碱基编辑技术（Base Editing）。该技术可以通过可靠、可预测的方法，实现对活细胞基因组中的单个碱基的修改。由于许多遗传性疾病是由单个碱基突变导致的，因此，单碱基编辑器的出现，为治疗许多单碱基遗传病提供了强大的工具。刘如谦也因此被Nature评为“2017年影响世界十大科学人物”。

然而，碱基编辑面临两大挑战：不能任意编辑所有碱基和存在脱靶效应。为了解决这些问题，刘如谦团队开发出了名为先导编辑（Prime Editing）的下一代基因编辑技术，并于2019年发表在Nature杂志上。

在这篇论文中，刘如谦指出，Prime Editing原则上可以修复75000种已知致病性人类遗传变异中的约90%，且无需依赖DNA双链断裂，从而实现了更高的精确性和更低的脱靶性。此外，Prime Editing无需依赖 DNA模板，即可有效实现所有12种单碱基的自由转换，以及多碱基的精准插入与删除。

（图源：Nature官网）

Prime Editing的作用机制涵盖四个步骤：1、Prime editor复合物启动靶DNA搜索；2、Prime editor复合物找到携带目标突变的DNA，并使其中一条链产生缺口；3、被切割的DNA链启用逆转录酶域（RT domain）以进行DNA合成；4、Prime editor复合物替换正确的DNA序列。

（图源：Prime Medicine官网）

在Prime Editing技术的基础上，刘如谦教授创立了Prime Medicine，并于2022年10月在纳斯达克上市。今年2月，Prime Medicine发行了1920万股股票，每股价格为6.25美元，并以每份预付认股权证6.24999美元的公开发行价向部分投资者预付了购买普通股的认股权证，以代替普通股。在扣除承销折扣和佣金以及发行费用之前，Prime Medicine 从此次发行中获得的总收益约为1.61亿美元。

然而，Prime Medicine看似风光融资1.61亿美元，实则是寒冬之下的无奈之举，即便有刘如谦背书，但该公司的股价仍并不理想：当下总市值不到10亿美元。

在上市之前，Prime Medicine 曾通过两轮融资筹集了超3亿美元，并在2022年的首次公开募股中募集了1.75亿美元。今年1月，该公司还从囊性纤维化基金会（CFF）获得了1500万美元的资金，用于启动囊性纤维化的基因编辑计划。

目前，Prime Medicine正围绕核心重点领域推进多样化的研究治疗项目组合：血液学和免疫学、肝脏、肺、眼科和神经肌肉。

在这四个领域中，进展最快的是治疗慢性肉芽肿病（Chronic Granulomatous Disease，CGD）的疗法，目前处于IND申报阶段。CGD是一种X染色体连锁隐性遗传疾病，由编码细胞色素b的qp91-phox亚单位基因突变引起，使患者全身各部位反复发生化脓性感染，严重时甚至可能引发败血症，危及生命。

除此之外，Prime Medicine还有四个项目处于先导优化阶段，这些项目分别针对威尔逊氏症（WD）、糖原贮积症1b型（GSD 1b）、视网膜色素变性（RP）和弗里德赖希共济失调（FA）。其中，WD和GSD 1b的治疗方案采用脂质纳米颗粒（LNP）递送，而RP和FA的治疗方案则使用腺相关病毒（AAV）递送。

（图源：Prime Medicine官网）

根据世界卫生组织发布的《世界视力报告》，全球范围内至少有22亿人患有视力障碍或失明，其中至少有10亿人的视力问题是可以预防和治疗的。

眼睛由于体积小，较小剂量的AAV载体即可实现稳健转导。加之血视网膜屏障的存在，为眼部提供了一个相对封闭且具备免疫赦免特性的环境，使得局部给药的安全性相对较高。由于眼底疾病多为单基因遗传疾病，因此针对眼部基因治疗研究一直处于基因治疗领域的前沿，成为AAV基因治疗的黄金赛道。

去年10月，Prime Medicine在2023年视网膜退化国际研讨会（RD2023）上公布的数据显示，先导编辑（Prime Editor, PE）能够有效和精确地纠正导致视紫红质相关常染色体显性视网膜色素变性（RHO adRP）的主要突变。新闻稿指出，这是首个先导编辑器治疗眼科疾病的体内概念验证数据。

RHO adRP 是一种罕见的遗传性视网膜疾病，会导致青春期早期进行性视力丧失，最终导致成年期由于感光器退化而导致失明。它是由RHO基因突变引起的（RHO基因编码视紫红质，而视紫红质是参与视杆光转导的光敏G蛋白偶联受体，是一种光感受器），并导致视杆细胞和随后视网膜中的视锥细胞的进行性丢失。

为了解决RHO基因突变的问题，Prime Medicine对1,000多种Prime Editor引导的RNA（pegRNA）进行了全面的高通量筛选。最终确定了两种有效的 Prime Editors：一种能够精确校正位于视网膜视蛋白N端附近的RHO p.P23H突变，而另一种则针对C端附近的突变热点，能够纠正包括RHO p.V345L和p.P347L在内的18个致病突变。

为了进一步推进这一研究，Prime Medicine开发并优化了一种独特的双AAV系统，并通过视网膜下注射的方式在人源化小鼠模型中递送了Prime Editor。目前有许多正在研究中的递送技术，包括脂质纳米颗粒（LNP）、工程类病毒载体（eVLP）等。而AAV是经过临床验证的将大分子递送到各种组织（包括心脏和大脑）的有高效的载体，而且具有很好的安全性。

但由于先导编辑系统过大而远超AAV的装载极限，因此，需要将编码先导编辑器的DNA拆分到两个AAV载体中，每个AAV表达不同的片段。这两个片段需要经过特别设计，分别表达和翻译的蛋白片段才能自发聚集在一起并组装成完整的先导编辑蛋白。此外，先导编辑向导RNA（pegRNA）和引导切割的sgRNA也要装载到AAV中。

为了全面评估Prime Editor的性能，该公司进行了一系列体外试验。试验结果显示，RHO p.P23H 的矫正率高达45%，RHO p.V345L 和 p.P347L 的矫正率超过 70%，可以纠正约60%患者的RHO adRP主要突变。同时，研究人员观测到RHO矫正耐受性良好，视网膜厚度或胶质纤维酸性蛋白（GFAP）基因表达没有可检测的变化；通过单侧聚合酶链反应（PCR）测量的AAV载体在编辑位点没有可测量的整合；在全基因组脱靶筛选分析后，在人类光感受器中未观察到可检测到的脱靶编辑。

同样，国内对基因编辑药物在眼科领域的研究也一直在进行。

去年8月，中国科学院天津工业生物技术研究所和上海交通大学医学院附属上海人民医院眼科的研究人员，在Nature Communications上发表了一项研究。他们利用携带RP致病突变的rd10小鼠模型，证明通过双AAV系统递送腺嘌呤碱基编辑器（BE）可纠正神经视网膜中的致病单核苷酸变异（SNV），且效率高达49%。

（图源：Nature Communications官网）

今年2月，北京中因科技有限公司研发的首个眼科基因编辑1类创新药——ZVS203e注射液，获得了中国国家药品监督管理局药品审评中心（CDE）的临床试验（IND）默示许可，而这距离其在2023年12月获得美国FDA的临床试验许可仅数月时间。这款药物采用了第三代人工核酸内切酶CRISPR/Cas9技术，能够精准定位并修复突变的RHO基因，从根本上解决疾病的产生原因，理论上有望实现一次性治疗，终身受益的效果。

（图源：中国国家药品监督管理局药品审评中心官网）

值得一提的是，早在2022年7月，ZVS203e就已获得美国FDA的孤儿药资格认定。2023年9月，北京大学第三医院成功开展了全球首例基于研究者发起的临床研究（IIT），为RHO基因突变导致的视网膜色素变性（RP）患者进行了注射给药。初步结果显示，该药物在首例患者体内展现出了良好的安全性和有效性，为后续更大规模的临床试验以及未来市场化应用奠定了坚实的基础。

期待在科学家们的不断努力之下，基因编辑技术能够在眼科治疗领域发挥出它全部的潜力，为患者造福。

* 参考资料：

医麦客《刘如谦创办的Prime Medicine舍股权融资1.61亿美金自救，大神也怕寒冬》