体外编辑上市一步之遥，CRISPR基因体内编辑疗法进展

PREFACE前言

不久前（2022年9月16日），Intellia Therapeutics 宣布其第二款体内CRISPR基因编辑疗法——NTLA-2002，在治疗遗传性血管水肿（HAE）的1/2期临床试验的中期数据积极。

Intellia公司的第一款体内基因编辑疗法NTLA-2001在去年6月首次获得临床验证，作为全球首个支持体内CRISPR基因编辑安全性和效果的临床数据，代表了体内基因编辑发展的关键里程碑，也意味着了CRISPR领域取得重大突破。

不过，体内基因编辑疗法也曾遭遇过许多坎坷，2017年11月开始临床试验的体内基因编辑疗法——Sangamo公司的SB-913（基于ZFN系统开发，用于治疗II型黏多糖贮积症）由于没有产生足够的治疗获益，在2019年2月终止了临床开发。另外也有一些项目因严重不良事件遭到临床暂停，例如LogicBio Therapeutics的LB-001（用于治疗一种儿童罕见病）。

如今，体内CRISPR基因编辑不断产生的新数据，我们将能够更全面地评估体内CRISPR技术的许多方面，包括长期有效性和安全性等。

01、体内基因编辑概述

实现基因编辑的渠道分为两种，一种是技术相对成熟的体外基因编辑。当前的体外CRISPR策略大多采用CRISPR–Cas9改造采集自患者的造血干细胞 (HSC) 或T细胞离体进行，再作为治疗药物重新注入患者体内。

目前，体外CRISPR已接近上市“大考”，CRISPR基因编辑奠基人之一Emmanuelle Charpentier教授所创办的CRISPR Therapeutics将在2022年第四季度向FDA和欧洲EMA提交CTX001上市申请。

而体内基因编辑则是在患者体内直接改造病变基因，主流策略大多采用LNP装载Cas9 mRNA和CRISPR sgRNA、或利用AAV病毒将CRISPR-Cas9系统递送至目标器官或组织。

实现基因编辑的两种渠道：体内基因编辑（左）；体内基因编辑（右）（图片来源：Nature）

当然除了CRISPR-Cas9系统，还有基于各类基因编辑工具开发的体内基因编辑策略，包括锌指核酸酶（ZFN）、转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）介导的DNA编辑技术；还有碱基编辑，以及靶向切割单链RNA的CRISPR-Cas13系统和其它RNA编辑技术。

02、当前技术壁垒

相较于体外基因编辑，体内CRISPR疗法最突出的优势在于能够覆盖更多适应症、靶细胞和靶器官，也无需细胞分离和体外培养。例如：体内基因编辑无需考虑神经元在体外培养失去功能等问题，适用于一些神经系统遗传疾病。

另一方面，体内基因编辑药物的终产品对应的是纳米颗粒或者病毒载体，且是通用型药物，因此成本和制备周期上也将大幅度减少。

不过，体内编辑相比体外编辑的难度更大，已有的递送系统和研究方法在实现体内基因组编辑器递送中仍面临诸多挑战，这些挑战也是产品成败的关键：

避免脱靶风险：较之体外编辑，研发人员可以通过特定的技术，识别脱靶细胞与正常细胞；而在体内，通过将基因编辑系统直接注入，控制CRISPR-Cas9脱靶风险难度更高。

克服免疫原性：进行体内编辑所需的编辑工具和载体都是外源性的，因此可能会触发降低疗效甚至造成伤害的机体免疫反应。

实现精准递送：高效和安全的基因编辑系统递送是体内CRISPR疗法的核心，当前的主要载体包括病毒载体、LNP和类病毒VLP。没有单个递送模式适合于所有疾病应用，载体的选择和设计是提升疗效和安全性的关键。

03、已公布的临床结果

3.1 Intellia Therapeutics的NTLA-2001和NTLA-2002

去年6月，Intellia Therapeutics与再生元（Regeneron）公司共同宣布，其首个体内CRISPR基因编辑疗法NTLA-2001在1期临床试验中获得积极结果，用于治疗转甲状腺素蛋白淀粉样变性（ATTR），首次证明了体内基因编辑疗法的临床疗效。这项研究的结果同时在《新英格兰医学杂志》上发表。

ATTR患者由于TTR基因发生特定突变，导致肝脏产生错误折叠的转甲状腺素蛋白。NTLA-2001通过非病毒LNP递送靶向TTR基因的CRISPR基因编辑系统，可以肝脏特异性敲除TTR基因，从而降低TTR蛋白的表达。

NTLA-2001的作用机理

（图片来源：Intellia公司官网）

最新临床数据显示，一次注射NTLA-2001可将血清中的转甲状腺素蛋白水平（TTR）平均下降90%，而且疗效持续维持6-12个月。

90%的数据结果与对照组Onpattro接近，但Intellia的方法一生只需给药一次，而不是每三周一次。

在安全性方面，NTLA-2001所有剂量组在随访期间（中位10个月）表现出良好的耐受性。大多数不良事件为 1 级，有1名伴有胃轻瘫综合征病史的患者出现了严重呕吐的 3 级不良事件。最常见的不良事件包括头痛、输液相关反应、背痛、皮疹和恶心，且所有不良事件均在没有后遗症的情况下得以解决。

不久前（9月16日），Intellia Therapeutics宣布其第二款CRISPR体内基因组编辑疗法NTLA-2002在1期临床试验中获得积极结果，用于治疗遗传性血管性水肿患者（HAE）。

NTLA-2002通过LNP包装靶向KLKB1基因的CRISPR基因编辑系统，可以在肝脏特异性关闭KLKB1基因的表达，从而降低激肽释放酶的水平。

NTLA-2002的作用机制

（图片来源：Intellia公司官网）

临床数据显示，高剂量组的NTLA-2002单次静脉输注可将HAE血浆中的关键致病蛋白水平降低高达92%；低剂量组65%，而且，接受低剂量NTLA-2002治疗的三名患者在接受治疗10周后均不再出现疾病发作。

安全性方面，NTLA-2002表现出良好的耐受性，大部分不良事件为轻度，最常见的为输液相关反应，通常为1级并且在一天内消除。

3.2 Editas Medicine的EDIT-101

在临床数据上 Intellia Therapeutics 显然抢先一步，但在Intellia之前，张锋旗下Editas Medicine的体内基因编辑疗法EDIT-101更早进入临床。NTLA-2001公布数据3个月后（2021年9月），EDIT-101也公布了其治疗Leber先天性黑蒙10（LCA10）的1/2期临床试验初步数据。

先天性黑蒙（LCA）是一类遗传性视网膜退化疾病，它是遗传性儿童失明最常见的原因。LCA10是LCA中最常见的类型，占20-30%，它的病因是CEP290基因上的突变。

EDIT-101将编码Cas9核酸酶变体SaCas9的基因和两个gRNA装进AAV5载体中，通过视网膜下注射将基因编辑系统递送到感光细胞中。EDIT-101可以消除或逆转CEP290基因上的致病突变，从而改善感光细胞功能，为患者带来临床益处。

EDIT-101的作用原理

（图片来源：Eiditas官网）

初步的数据来自低剂量和中等剂量队列具有可用数据的五例成人患者。临床显示，在安全性方面，试验未观察到严重不良事件和剂量限制性毒性。同时，在两名接受中等剂量治疗的成人患者中发现支持临床获益的疗效信号。

Editas基于AAV的体内基因编辑，与Intellia基于LNP介导的瞬时基因编辑相比，LNP或许更安全，但可能难以在肝脏以外的组织中进行使用。

小结

CRISPR体内基因编辑治疗的临床试验正如火如荼的进行中，Intellia等公司积极的早期临床数据开启了这一技术的新时代。

相较于体外编辑，体内CRISPR基因编辑具有较高的技术壁垒，产品的临床转化仍具有较高的挑战。其中一大部分原因是缺乏安全有效的方法将基因组编辑工具递送到广泛的人体组织和器官中，同时又可以避免免疫原性和遗传毒性等的风险。

因此，从产品开发来说，递送方法的选择和设计是技术进一步优化的关键。

从临床数据来说，比起疗效突出，市场当前也十分关安全性数据。对于体内基因编辑是否会脱靶，安全性究竟如何，随着越来越多的临床数据读出，时间会给出答案。