手握基因组“铅笔和橡皮”，我们能为患者带来什么？丨对话新芽基因CEO何春艳博士

▎药明康德内容团队报道

在人类基因治疗的发展史上，一定有CRISPR/Cas9浓墨重彩的一笔，它的出现使基因编辑变得简单、高效，为人类攻克疾病提供了新的武器。此后，CRISPR技术不断更新迭代，无需切断DNA双链、能在单碱基水平上进行精准基因编辑的碱基编辑技术登上历史舞台。有一个形象的比喻称：如果说CRISPR-Cas9技术是基因组的“剪刀”，那么单碱基编辑方法就是“铅笔和橡皮”，可以擦除并重写基因中的一个字母。

过去几年里，碱基编辑技术迅速发展，更多新型的碱基编辑工具不断涌现，为精准基因编辑带来更多的可能性。2022年，这一领域再次迎来重要进展，首个体内单碱基编辑疗法VERVE-101进入临床，用于治疗高胆固醇血症患者。这一进展也入选了全球知名科技媒体《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）评选的2023年“全球十大突破性技术”。《麻省理工科技评论》的文章指出，这可能是CRISPR基因编辑技术的一个转折点。

在中国，目前也有许多新锐公司致力于利用碱基编辑技术开发基因治疗药物，新芽基因便是其中之一。新芽基因成立于2020年，由何春艳博士和常兴博士联合创立。该公司正在基于其名为TAM的碱基编辑技术平台，聚焦尚无有效治疗手段的神经肌肉类疾病开发基因编辑药物。成立短短2年多的时间里，新芽基因首先获得了丹麓资本投资的数千万元天使投资，其后又获得了由红杉资本中国基金领投的数千万元Pre-A轮融资，以及由阿斯利康中金医疗产业基金领投的数千万美元A轮融资。此外，新芽基因首个杜氏肌营养不良碱基编辑产品已经进入IND enabling阶段。

作为一项新兴技术，碱基编辑技术有望为疾病治疗带来哪些重大突破？当前，该技术面临哪些亟待解决的瓶颈和挑战？新芽基因的技术又有哪些独特之处？带着这些问题，药明康德内容团队近日专访了新芽基因创始人、首席执行官（CEO）何春艳博士。

药明康德内容团队：在新芽基因目前所致力的杜氏肌营养不良疾病领域，当前治疗方式或临床解决方案还面临哪些关键挑战？

何春艳博士：新芽基因首个产品的适应症为杜氏肌营养不良（DMD）系列基因突变疾病。DMD是以肌肉退化和衰弱为特征的神经肌肉进行性疾病，它的发病原因是DMD基因突变造成抗肌萎缩蛋白（dystrophin）表达缺失，引发骨骼肌和心肌的严重缺陷。目前，DMD没有治愈的方法，皮质类固醇药物通常被用来延缓DMD疾病进程，但这些激素类药物的治疗效果并不显著，且副作用较大。

随着基因治疗技术的发展，越来越多针对DMD的治疗手段逐步出现。当前，针对DMD的主流基因疗法是反义寡核苷酸（ASO）药物和腺相关病毒（AAV）基因替代疗法。ASO药物是通过调节细胞内的mRNA剪接作用，实现DMD基因外显子的跳跃，产生截短而有功能的抗肌萎缩蛋白来治疗疾病。这类疗法的主要问题是需要反复给药，且在生物体中的利用度较低，不能高效且持续地提高患者的抗肌萎缩蛋白表达量。AAV基因替代疗法可以递送截短的抗肌萎缩蛋白基因的表达框，在肌纤维中过表达这种微型抗肌萎缩蛋白，达到治疗的目的。然而，AAV的基因组不会整合宿主基因组，而是以染色体外基因的形式存在，很可能随着时间的延长被代谢，或随着细胞的分裂被稀释，因此维持长期表达不容乐观。

总体而言，DMD疾病突变的抗肌萎缩蛋白大、基因突变位点多，基因治疗药物开发的难度非常大。另外，DMD是一种进展性疾病，疾病的后续进展伴随着肌肉组织的纤维化、炎症等，目前也还没有很好的手段可以逆转这一趋势。

药明康德内容团队：贵公司的碱基编辑技术有助于解决这些挑战吗？它与现有方法有何区别？

何春艳博士：CRISPR基因编辑技术可以在基因层面纠正遗传突变，给DMD治疗带来新的曙光。然而这种技术是利用DNA双链断裂来达到基因编辑的效果，脱靶影响不可忽视。在CRISPR技术基础上发展而来的碱基编辑技术则无需切断DNA双链，就能够重写DNA序列中的一个字母，可以规避大部分的脱靶风险，精确度和安全性也大大提高。

相比于ASO类疗法、基因替代疗法，碱基编辑技术也从根本上有很大的优势：它是基于对基因组特定碱基的改造，修复后的基因组可以长期、持续地表达目标基因。即便在治疗后，AAV DNA丢失，被治疗过的肌肉细胞基因组仍然可以高效地表达DMD基因。从治疗机制上看，基于碱基编辑技术的疗法具有“一次治疗，终身治愈”的潜力。

值得一提的是，由于AAV容积较小，而碱基编辑器体积较大，因此需要两个AAV递送。但是我们可以在递送碱基编辑工具的同时，利用双AAV的大容量携带抗炎或抗纤维化的治疗性基因，这样既可以纠正基因突变，又可以改善疾病引起的后续症状，达到“一次给药实现两次基因治疗”的效果。新芽基因早期研究结果也显示，碱基编辑器同时携带抗纤维化基因，一次给药后，在DMD小鼠模型中获得很好的协同治疗效果。

药明康德内容团队：要实现碱基编辑技术的全部潜力，还有哪些关键挑战？以及有哪些潜在的解决方案？

何春艳博士：作为当下前沿的基因治疗技术之一，碱基编辑技术有许多优势，但开发其成为基因治疗药物还面临着许多挑战。首先，虽然碱基编辑系统不切断DNA双链，不会造成一些与传统CRISPR基因编辑相关的基因组变异，但是碱基编辑脱靶的可能性仍然存在。随着碱基编辑工具的优化，这种脱靶效应也正在逐步降低；另外，作为目前主流的递送系统，AAV装载量较小、体内的抗AAV中和抗体阻止其进入靶细胞，以及载体基因组不可避免的基因整合，也是基因药物开发的巨大挑战，这也使得研究人员把目光投向了外泌体及其他非病毒载体递送系统。

总之，无论是在碱基编辑还是在递送技术的开发方面，新的技术都在不断出现，相信能在不久的将来为患者带来更精准的“一次性治愈”方案。

药明康德内容团队：您为什么会选择在碱基编辑技术领域创业？

何春艳博士：新芽基因由我和常兴博士联合创立。早在2016年，西湖大学常兴教授课题组就自主开发了靶向性胞嘧啶脱氨酶介导的碱基编辑器（Targeted AID induced Mutagenesis，简称TAM）。这种新一代碱基编辑技术仅编辑目标外显子5’拼接位点的碱基，诱导G>A突变，使其发生外显子跳跃，从而恢复了抗肌萎缩蛋白的表达。相比于上一代碱基编辑技术，这种技术通过调控拼接位点达到外显子跳跃，不仅效率更高，且周围同时发生碱基突变的“旁观者编辑效应”（bystander mutation）不会被带到成熟的mRNA和翻译蛋白上，极大降低了脱靶风险。

2020年的时候，虽然碱基编辑技术尚处于实验室阶段，但已经展现出值得期待的未来潜力。所以，我和常兴教授在当年一起创立了新芽基因，希望能尽早把早期实验室的创新发现转化为造福患者的产品。令人兴奋的是，TAM碱基编辑器很快就在DMD治疗上取得了非常好的体外研究结果。2021年，常兴教授团队在Circulation期刊发文。这项研究首次在全新的小鼠DmdE4模型上复现了人类DMD患者的扩张性心肌病和心脏纤维化等心脏异常表型。利用该小鼠模型一次性全身注射TAM编辑器，使DmdE4小鼠心脏的抗肌萎缩蛋白恢复了90%的表达，且心肌和骨骼肌功能明显改善，小鼠的生存期显著延长。

药明康德内容团队：创业以来您和团队遇到的最大的内外部挑战是什么？您计划如何解决？

何春艳博士：最大的挑战还是人才问题。基因编辑治疗是一个非常新的领域，绝大多数的技术掌握者都是近年培养的硕士、博士，既懂基因编辑又懂药物开发的人才绝对是空白地带。一般而言，有新药开发经验的研发人员对技术不了解，而刚刚毕业的研究生又通常缺乏药物开发经验，因此公司内部人才的培养非常重要。其次，项目本身开展中也面临挑战。新芽基因致力于开发针对罕见病的潜在“first-in-class”基因治疗药物，而且绝大多数研究工作都是在公司内部完成，这意味着大多数情况下，我们都在“摸着石头过河”，诸多细微的因素都可能会影响实验的结果。幸运的是，我们吸引到了一些非常优秀的人才，他们不但富有学习、创新和探索精神，还有很强的执行能力，大家遇到问题时都会迎难而上，齐心协力来解决。

最后我还想强调的是，在基因编辑治疗这种新兴技术领域，一定要选择优秀的合作伙伴。DMD基因治疗为全身性给药，用量极大，加之碱基编辑器尺寸接近AAV包装极限，生产挑战极大，所以选择富有经验的合作伙伴非常重要。自成立以来，新芽基因就和药明生基密切合作。经过双方的共同努力，我们已经攻克了大尺寸基因的AAV生产瓶颈，取得了令人满意的产量。

药明康德内容团队：在您所在的基因与细胞治疗（CGT）药物领域，您认为未来10年会迎来哪些变革性疗法？

何春艳博士：在CGT领域，我认为未来10年会迎来多项令人兴奋的进展，例如：我们可能会看到更小、更安全的碱基编辑器；更大包装容量和更高选择性的病毒载体；成本更低的AAV生产方式；能够低成本实现反复注射的AAV或者其它类型病毒载体；以及特异性、选择性更强的脂质纳米颗粒（LNP）递送方式等。此外，大规模、通用型干细胞移植技术的发展，原位诱导细胞转分化技术等也有望取得突破性成果，为患者带来变革性治疗方式。

药明康德内容团队：如果我们10年后再次讨论这个行业的发展，您认为我们会谈论哪些话题或已经取得的成果？

何春艳博士：我们知道，2022年是单碱基编辑疗法开发具有里程碑意义的一年，首个产品进入临床开发阶段，这距离单碱基编辑技术的首篇科学论文发表只有6年时间，显示了前沿科技的迅速转化速度。因此，我非常憧憬十年后这个领域的创新图景。届时我们将有望讨论更高效、低脱靶的新型碱基编辑技术，高选择性的AAV载体和更多的新型载体。同时，在整个基因治疗行业，针对更多适应症的创新产品也会陆续进入临床或获批上市，基因治疗的成本也会大幅降低，更多的患者将从中获益。

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