2024年CRISPR医学回顾

2024年对于CRISPR医学社区来说是精彩的一年。在这篇文章中，我们将回顾这一年的一些亮点。

2024年CRISPR医学新闻

1月，我们推出了全新的CMN Live访谈系列。在首期节目中，我们邀请了ChristianaCare基因编辑研究所主任兼CorriXR Therapeutics首席执行官Eric Kmiec博士。我们讨论了治疗性基因编辑领域的显著进展及面临的挑战。您可以在我们的讨论记录中了解更多详情。

在CRISPR医学社区的支持下，我们在2024年4月成功举办了首届CRISPR Medicine Conference（CRISPR医学会议），吸引了来自世界各地的400多名学术界、工业界和临床研究人员、医生和行业专业人士，共同探讨治疗性基因编辑领域的研究和临床进展。我们几乎还没从CRISPRMED24恢复过来，就开始筹备CRISPRMED25！

距离CRISPRMED25开幕还有不到3个月的时间，会议将于4月7日以虚拟活动拉开帷幕，我们非常期待再次在哥本哈根迎接世界顶尖科学家。请查看我们的初步议程和演讲嘉宾名单。

会议将邀请众多杰出演讲嘉宾，涵盖基因编辑历史、基因编辑治疗的监管环境以及患者获得CRISPR治疗的机会等主题，通过引人入胜的小组讨论，CRISPRMED25有望进一步提升我们对基因编辑技术及其在医学中的变革潜力的理解。

应读者要求，我们在2024年9月重启了姐妹刊物CARBON——该刊物最初于2022年作为试点项目推出——每月为您带来CRISPR AGBio News的最新资讯。

展望未来，我们非常期待即将在三个月内举办的CRISPR Medicine Conference 2025，并期待2025年治疗性基因编辑领域的发展！

CASGEVY的临床进展和全球批准

截至今日，CRISPR Medicine News在其手动整理的临床试验登记册中已收录了239项涉及基因编辑或基因编辑治疗候选药物的临床试验。其中，152项试验正在进行中，包括招募中、尚未开始招募和受邀参与的试验（详见图表1中的所有239项试验的状态分解）。

图表1：基因编辑试验状态概览（n=239）。来源：CRISPR Medicine News

2024年，治疗血液癌和实体瘤的基因编辑疗法占据了临床基因编辑领域的主导地位，几乎占所有试验的一半，仅血液癌就占所有试验的近三分之一。

在罕见病领域，针对多种疾病的基因编辑治疗候选药物已进入临床阶段（详见图表2中的疾病分类详细情况），包括代谢障碍、免疫缺陷、遗传性眼病、神经系统疾病等。

用于治疗镰状细胞病和β地中海贫血的基因编辑策略继续领先，9项III期临床试验中有5项评估了镰状细胞病和/或β地中海贫血的基因编辑候选药物。随着Intellia Therapeutics在遗传性血管性水肿的III期临床试验以及其他遗传性淀粉样变性和免疫缺陷的III期试验的进行，我们希望在未来几年看到新一轮的基因编辑批准。

图表2：基因编辑试验在不同疾病领域的概述。n=239项试验。来源：CRISPR Medicine News

继2023年11月英国首次批准CASGEVY用于治疗镰状细胞病和β地中海贫血、2023年12月巴林和美国FDA的批准后，2024年初又迎来了更多的CASGEVY批准。FDA在2024年1月将β地中海贫血添加到批准适应症中，沙特阿拉伯监管机构和欧洲药品管理局分别在2024年1月和2月批准了CASGEVY用于治疗镰状细胞病和β地中海贫血。加拿大也在2024年9月批准了CASGEVY用于这两种疾病。

体内基因组编辑的进展

2024年是体内基因组编辑取得重大进展的一年，包括首个表观基因组沉默剂用于治愈慢性乙型肝炎病毒（HBV）、对体内表观基因组编辑可遗传性的理解以及精确微生物组编辑的突破。

2024年3月，Tune Therapeutics的首席科学家Brian Cosgrove博士在接受我们采访时介绍了公司领先的项目TUNE-401，这是一种“一次解决”的功能性治愈慢性HBV的疗法。TUNE-401通过模拟一些患者对病毒产生表观遗传控制的罕见自然现象，利用催化失活的Cas9（dCas9）与甲基转移酶和另一个表观遗传抑制因子融合，靶向共价闭合环状DNA（cccDNA）和整合病毒DNA（intDNA）共享的保守“主控制器”序列。通过脂质纳米颗粒传递该系统，TUNE-401编程了抑制性表观遗传标记，如DNA甲基化和异染色质形成，从而持久地使所有形式的病毒失活，可能提供长期的功能性治愈。

TUNE-401的临床前数据显示几乎完全抑制了HBV RNA，体外研究表明病毒沉默持续超过550天。自我们采访Brian Cosgrove以来，Tune获得了在新西兰和香港开始测试TUNE-401的临床试验的监管批准。TUNE-401有可能改变全球约2.54亿慢性HBV感染者的治疗方式，特别是在早年感染使得疾病控制具有挑战性的亚洲人群中。

2024年4月，我们采访了意大利圣拉斐尔-电讯基因治疗研究所（SR-Tiget）的Martino Alfredo Cappelluti博士，他和他的团队通过单剂量“一击即走”的方法成功实现了长期体内表观遗传沉默。Cappelluti的团队首先进行了体外筛选，发现基于锌指蛋白（ZFP）的工程转录抑制子（ZFN-ETRs）最有效地沉默目标基因Pcsk9，该基因调节胆固醇水平。通过脂质纳米颗粒（LNP）将编码基于ZFP的抑制子的mRNA递送到小鼠体内，研究团队观察到循环中的Pcsk9蛋白水平显著降低，持续了近一年。即使通过部分肝切除术诱导肝再生，循环中的Pcsk9水平和_Pcsk9_启动子的CpG甲基化水平仍维持较低。这表明表观遗传修饰可以通过细胞分裂持久存在，证实了表观遗传_Pcsk9_沉默的可遗传性，并展示了这种方法在无需连续治疗的情况下实现长期治疗效果的潜力。

他们进一步改进了这一方法，开发了一种名为EvoETR-8的全合一编辑构建体，将循环中的Pcsk9水平降低了75%。这与传统基因编辑相当，但EvoETR-8不会引入DNA断裂。尽管将基因编辑组件递送到肝脏以外的器官仍然具有挑战性，但这项概念验证研究为基于表观遗传沉默而非永久DNA修饰的疗法开发开辟了新的可能性。

2024年7月，Eligo Bioscience报告了微生物组编辑的一个重大里程碑，证明可以特异性靶向活体小鼠肠道中的一种细菌菌株。Eligo科学家使用一种工程噬菌体衍生的衣壳将碱基编辑器递送到小鼠肠道，在数百种存在的微生物中对单一细菌目标菌株实现了接近100%的碱基编辑效率。他们的研究结果发表在《自然》杂志上，相比之前的尝试，这是一个重大进步，之前的尝试受到递送不良、靶向范围有限或编辑效率低下的限制。Eligo的科学家能够以极高的精度破坏抗生素耐药基因和毒力因子，并且编辑在单次口服治疗后的至少42天内保持稳定。

这一里程碑开启了选择性修改驱动疾病或影响某些疗法结果的细菌基因的可能性，同时保留整体微生物组组成和功能。2024年9月，我们进行了CMN Live采访，与Xavier Duportet讨论了人体微生物组及其在健康和疾病中的作用，以及微生物组内的基因编辑如何改变医学。

基因编辑继续革新癌症研究

2024年，CRISPR技术在癌症研究方面取得了多项突破，深化了我们对癌症的理解，并为精准医学铺平了道路。CRISPR筛选技术的不断进步正在推动大规模研究，以识别癌症转移的新遗传驱动因素，而癌症转移是许多癌症死亡的主要原因，例如前列腺癌。今年初，三个研究小组独立使用全基因组CRISPR筛选，确定了三个关键基因——CITED2、_KMT2C_和PRMT7——这些基因在前列腺癌中驱动转移。

在与Icahn医学院的Juan Martín Arriaga和奥胡斯大学的Martin Kristian Thomsen的对话中，他们解释了这些基因的不同工作方式。_CITED2_作为一种转录调节因子，其作用取决于肿瘤背景。最初，它可以抑制转录因子E2F1，防止原发性肿瘤的转移。然而，随着肿瘤的进化或在特定细胞亚型中，_CITED2_可能会上调E2F1，促进肿瘤增殖和转移。这种复杂行为强调了它与E2F1相互作用的重要性，而不仅仅是其总体表达水平。

相比之下，_KMT2C_和PRMT7（后者由马德里康普顿斯大学的研究小组鉴定）参与表观遗传调控。_KMT2C_编码一种组蛋白甲基转移酶，修饰染色质结构，影响基因表达。它的缺失导致某些基因（如_Odam_和Cabs1）过表达，这些基因在转移灶中高度表达，表明其在癌症进展中的关键作用。_PRMT7_催化组蛋白精氨酸甲基化，通过激活和抑制标记影响基因表达。抑制_PRMT7_显著减少了人类前列腺癌细胞系在体外和鸡胚及小鼠移植模型中的侵袭能力。这些发现强调了靶向这三个基因或其通路在对抗前列腺癌转移方面的治疗和诊断潜力。

苏黎世联邦理工学院的Olivier Belli及其同事采用另一种方法，通过结合碱基编辑和先导编辑探索EGFR基因的突变景观，该基因在许多癌症中起着关键作用。发现受体胞内C端尾部的突变破坏了剪接位点，导致截短，意外地导致受体持续激活，并在某些癌细胞中驱动药物抵抗。其他突变被证明改变了受体激活和下游信号传导，促进了肿瘤发生和对酪氨酸激酶抑制剂的抵抗。一个关键的发现是，某些突变仅在癌细胞（PC-9）细胞系中赋予药物抵抗，而在野生型（MCF10A）细胞中则不然，强调了晚期癌症中二次突变的重要性。这些发现说明了基因变化如何根据突变和细胞背景影响癌症进展和药物反应。

在与葛兰素史克的Fiona Behan的对话中，我们了解到合成致死性如何通过组合CRISPR筛选揭示癌症特有的基因依赖性。通过探索基因对之间的相互作用，她的团队发现了癌症细胞独有的脆弱性。借助机器学习，这种方法变得更加有力，缩小了有前途的治疗靶点的搜索范围。然而，Fiona Behan并不追求基于CRISPR的疗法，而是专注于验证这些靶点以开发小分子药物。她提到使用CRISPR抑制工具抑制基因表达，并探索可诱导的CRISPR系统来模拟小分子的效果，使在验证过程中精确控制基因活性。这种方法与葛兰素史克的战略转变一致，即从细胞和基因疗法转向寡核苷酸和小分子治疗。

在免疫疗法方面，Cellectis Inc.的Shipra Das和Laurent Poirot采取了一种开创性的方法，以增强CAR-T细胞在治疗实体瘤中的潜力。在这项研究中，Cellectis团队使用TALEN技术工程化CAR-T细胞，纳入了一个IF/THEN逻辑门，仅在特定肿瘤条件下激活治疗，减少脱靶效应并提高安全性。这些双重CAR-T细胞在临床前模型中表现出显著的肿瘤消退，为应对癌症治疗中的一个难题——实体瘤提供了有希望的策略。Cellectis计划在未来两到五年内将其TALEN编辑的双重CAR-T细胞疗法推进到临床研究，经过广泛的临床前验证以确保安全性和有效性。他们的方法包括在更生理相关模型中测试，以应对实体瘤的复杂性。阅读我们与Das和Poirot的采访。

这些研究突显了CRISPR和TALEN在癌症研究中的变革作用，通过前所未有的精确度识别遗传脆弱性、绘制复杂的突变景观并设计先进的治疗策略，如双重CAR-T系统。它们共同展示了基因编辑工具如何推动向个性化、靶向治疗的转变，以应对癌症基因组的复杂性，同时最大限度地减少脱靶效应。

CRISPR递送技术的进步开启新可能

高效递送CRISPR工具仍然是基因编辑的关键挑战，尤其是在体内应用中，针对难以到达的器官如肺和脑。然而，递送技术的最新进展正为更有效、安全和组织特异性的治疗铺平道路。我们以2024年的CRISPR递送方法和挑战回顾开局，但在年内多次重新审视这一话题。

最近的递送技术进展为更有效、安全和组织特异性的CRISPR治疗铺平了道路。

一种有前途的靶向递送方法来自约翰霍普金斯大学的研究人员，他们开发了工程化的聚（β-氨基酯）（PBAE）纳米粒子，用于全身mRNA递送至肺细胞。与传统的吸入或气管内给药方法不同，这些生物可降解纳米粒子在静脉注射后能有效靶向肺组织，克服了覆盖气道的粘液屏障。临床前模型显示高转染率和最小毒性，研究人员在人呼吸道细胞中实现了高达90%的基因编辑效率。该系统特别适用于囊性纤维化等多器官疾病，其中全身递送至关重要。

虽然靶向肺部解决了关键需求，但将CRISPR工具递送到大脑更具挑战性，因为有保护性的血脑屏障。加州大学的研究人员开发了酸可降解的PEG化脂质纳米粒子（ADP-LNPs），可在子宫内发育期间将CRISPR基mRNA工具递送到胚胎脑细胞。这些纳米粒子在小鼠模型中实现了广泛的脑内基因修饰，几乎没有炎症或毒性。在神经发育障碍如安吉曼综合征中进行产前干预标志着基因医学的革命性一步。

在我们的首次CMN Live采访中，ChristianaCare基因编辑研究所的Eric Kmiec指出，尽管病毒载体在基因编辑应用中取得成功，但它们存在脱靶突变的风险，因为编辑成分的长时间表达。非病毒递送方法，如脂质纳米粒子（LNPs），提供了短暂编辑的可能性，并在肝源性疾病中显示出希望，正如Intellia Therapeutics和Verve Therapeutics的最新成功所证明。展望未来，Eric Kmiec对LNPs在组织特异性靶向和穿透方面的进展持乐观态度，这最终可能改变实体瘤和其他难以治疗的疾病的治疗方法。

2025年CRISPR的未来充满光明

2024年标志着CRISPR医学的重大进展，涵盖了癌症研究、体内基因组编辑和临床试验。特别是CASGEVY用于镰状细胞病和β地中海贫血的批准和扩展，标志着CRISPR疗法向实践转化的关键一步。遗传性淀粉样变性和遗传性血管性水肿的III期试验预示着更广泛的应用。与此同时，TUNE-401用于慢性乙肝和基于ZFP的抑制子用于_Pcsk9_沉默的表观遗传沉默突破展示了持久、非侵入性治疗的潜力，避免了永久性DNA修饰。这些临床和临床前的成功突显了CRISPR以前所未有的精确度解决未满足医疗需求的能力。

递送系统的创新也发挥了重要作用，生物可降解纳米粒子实现了靶向肺部递送，酸可降解脂质纳米粒子实现了脑内基因编辑。这些递送技术的进步，加上罕见病、癌症和代谢紊乱临床试验的多样性增加，突显了基因编辑技术在医学中的日益重要性。随着临床试验的扩展和递送方法的改进，基因编辑疗法有望重塑治疗格局，为全球患者带来量身定制、持久的解决方案。

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