國內基因編輯療法獲批還有多遠？

周游

本文圖/視覺中國

北京時間2023年12月9日，美國食品藥品監督管理局（FDA）宣布批準一款商品名為Casgevy的CRISPR/Cas9基因編輯療法上市，用于治療12歲及以上的鐮刀型細胞貧血病（SCD）患者，定價220萬美元，折合人民幣超過1500萬元。此前2023年11月17日，英國藥品和健康產品管理局已批準該療法上市，Casgevy也是全球首個獲批的基因編輯療法。理論上，CRISPR/Cas9基因編輯體系能讓科學家精準地對人類DNA進行改造，一勞永逸地抵御基因性疾病。

相比Casgevy在國外的火熱，清華大學藥學院創始院長、全球健康藥物研發中心主任丁勝向《中國新聞周刊》分析，目前國內非上市藥企是入局基因編輯療法的主力，而上市藥企觀望居多。國內基因編輯療法的研發尚處于臨床早期，離獲批上市還有一段距離。

美國FDA2023年6月宣布接受Casgevy的生物制品許可申請，到2023年12月獲批僅用時6個月。根據1996年修訂的美國聯邦《食品、藥品、化妝品法案》，新藥上市的標準評審時間為10個月，可見FDA對其啟用了優先、快速審評。上海科技大學生命科學與技術學院教授、基因編輯中心主任陳佳告訴《中國新聞周刊》，這與Casgevy的核心技術體系CRISPR/Cas9的革命性是分不開的。

陳佳表示，CRISPR/Cas9是當前最主流的基因編輯體系。該技術又稱“基因剪刀”，于2012年由法國科學家埃馬紐爾·夏彭蒂耶和美國科學家詹妮弗·杜德納在《科學》雜志上首次提出。2020年，二人因CRISPR/Cas9的廣闊應用潛力，共同獲得當年的諾貝爾化學獎。此次Casgevy的許可申請由美國福泰制藥與瑞士基因編輯公司CRISPR Therapeutics聯合提出，后者的創始人正是夏彭蒂耶。

CRISPR/Cas9體系存在于原核生物的細胞中，原核生物主要指細菌。陳佳介紹，CRISPR/Cas9體系在體外能定點對DNA進行剪切，在活細胞中有修改基因的能力。CRISPR是細菌DNA里特殊的一段。某些細菌遭到病毒入侵后，能夠把病毒基因的一小段存儲為CRISPR。病毒再次入侵時，細菌能根據這段“記憶”識別病毒，用Cas蛋白將病毒的DNA切斷。Cas蛋白是一種核酸酶，能夠對目標基因位點進行剪切編輯，相當于“剪刀”。目前最常用的Cas蛋白為Cas9。

FDA官網顯示，Casgevy的適應證包括SCD和β-地中海貧血癥（TDT）。其在英國獲批時申報的適應證包括SCD和TDT兩項，而此次FDA審批的適應證僅有SCD，針對TDT的上市獲批時間預計為今年3月。美國倫斯勒理工學院化學生物學博士、正序（上海）生物科技有限公司CEO牟曉盾向《中國新聞周刊》介紹，SCD和TDT的病因類似，都是遺傳性血紅蛋白病。其中SCD患者的血紅蛋白變得容易粘連，使得紅細胞從正常的扁圓形轉變成鐮刀狀。這些鐮狀紅細胞僵硬、變形性差，會堵塞血管造成疼痛，嚴重時產生血栓，威脅患者生命。SCD主要發病群體在非洲。TDT則是由于血紅蛋白合成障礙導致的溶血性貧血，患者極度依賴輸血。

北京師范大學中國公益研究院2021年發布的《中國地中海貧血藍皮書》顯示，TDT在國內南方省份發病率較高，是出生缺陷防治重點疾病。2020年，全球TDT基因攜帶者約3.45億人，中國攜帶者約3000萬人，中、重度患者人數總計約30萬，并正以每年約10％的速度遞增。2023年11月，國家衛健委印發通知，在廣東、廣西等10個省份組建全國TDT防控協作網，繼續推進TDT的免費產前篩查，降低重癥TDT患兒的出生概率。

牟曉盾稱，傳統的TDT治療手段為輸血，患者長期依賴輸血，可能會面臨血源緊張和中斷等問題。想要根治則需訴諸造血干細胞移植，也就是將具有正常血紅蛋白基因功能的干細胞移植到患者體內，以補償血紅蛋白的表達，理論上可實現永久性治療。但移植療法依賴血液配型，存在配型成功率低、等待時間長、年齡限制等問題。如今，Casgevy的獲批提供了全新的治療策略，能幫助患者擺脫輸血依賴，實現“一次治療，終身治愈”。

CRISPR/Cas9體系究竟在治療中發揮了什么作用？丁勝介紹，胎兒血紅蛋白是人體內健康的、可以正常攜帶氧氣的血紅蛋白，但其只會在胎兒發育過程中產生，胎兒出生后，它的表達通道就被關閉了。研究顯示，該表達通道被人類染色體上的BCL11A基因所抑制，當這一基因突變失去活性后，抑制失效，通道打開，人體又能制造胎兒血紅蛋白了。對健康人群來說，出生前供氧依靠的是胎兒血紅蛋白，出生后則依靠成人血紅蛋白。SCD和TDT患者的成人血紅蛋白有基因缺陷，直接編輯相應基因又難以實現。因此，可以借助CRISPR/Cas9對患者造血干細胞的BCL11A基因進行切割，模擬上述突變，相當于“松開了胎兒血紅蛋白的剎車”。

2021年，《新英格蘭醫學雜志》發文展示了第一批接受CRISPR/Cas9體系治療患者的結果。其中一位患者在接受治療6個月內，胎兒血紅蛋白在紅細胞中的比例從治療前的10.1％升至99.7％，并且能維持18個月。另一位患者的這一比例則在5個月升至99.9％，到第15個月還能維持近100％。這意味著在長期隨訪中，患者體內能檢測到高水平的胎兒血紅蛋白，不再需要接受輸血治療。Casgevy獲批當日，福泰制藥公布了一項針對SCD的臨床試驗，29名接受了Casgevy治療的長期隨訪患者中，有28人在治療后至少一年內沒有SCD相關的嚴重疼痛癥狀出現。在當日福泰制藥公布的另一項針對TDT的臨床研究中，42例長期隨訪患者中有39例在治療后至少一年內不需要輸血，其余3人的輸血需求減少了70％以上。

2023年3月召開的第三屆人類基因組編輯國際峰會上，首位接受Casgevy治療的SCD患者維多利亞·格雷發表了講話。她稱自己在接受治療前，需要不時到醫院接受輸血、使用強效止痛藥等，難以維持正常工作和生活。接受治療近一年后，她沒有做過輸血治療，疼痛幾乎消失。她2023年的骨髓細胞活檢顯示，超過80％的造血干細胞產生了預期的遺傳變化，證明了基因編輯治療的長期有效性。

在陳佳看來，基因編輯治療區別于普通基因治療，后者是一種替代療法。替代療法的思路是，針對異常突變的基因，使用病毒載體向細胞里遞送一段沒有突變的基因，代替原本的基因發揮功能，也就是“缺啥補啥”。基因治療中常用的病毒載體是腺相關病毒（AAV），目前FDA批準的基于AAV的基因療法已有兩項，分別用于治療遺傳性視網膜疾病和脊髓性肌萎縮癥。

牟曉盾指出，替代療法有三個明顯的缺陷。一是病毒遞送進去的“替補基因”編碼蛋白的能力不是永久的，失效時間長則兩三年，短則半年；二是病毒遞送的方法和病毒感染細胞相似，都是隨機插入細胞的DNA中，已被證實會產生副作用；三是人體會對病毒載體產生抗藥性，失效后的二次治療效果通常不理想，因此替代療法既不能終身治愈，也不能重復治療。

而基因編輯是在人體細胞DNA上進行修改而不是替代。牟曉盾解釋，基因編輯療法遞送給細胞的不是外部合成的基因，也不一定需要病毒載體，而是CRISPR/Cas9這樣的基因編輯器。CRISPR/Cas9可以進入細胞內部對目標基因定點編輯，放棄了短壽的“替補基因”。編輯好的基因永遠存留在細胞內，因此，基因編輯可以做到終身治愈。此外，Cas9蛋白能在48～72小時內于細胞中自然降解，不會像插入DNA中的病毒一樣留下安全隱患。

但CRISPR/Cas9體系的安全性同樣值得關注。陳佳指出，Cas9作為“基因剪刀”，每一次編輯都會造成細胞DNA雙鏈的斷裂。DNA斷裂將觸發細胞的凋亡機制，細胞可能出現大量死亡。

“這本來是好事。”牟曉盾解釋，細胞凋亡其實是對人體的保護，是清除遺傳物質異常的細胞的一種機制。但同時，經過Cas9剪切還能存活下來的細胞，很有可能是凋亡機制出問題的細胞，這些“不死”的細胞將面臨著演化成癌細胞的風險。因此，CRISPR/Cas9相當于對人體細胞進行了一次逆向篩選，把危險細胞留下來了。陳佳稱這一過程為“劣幣驅逐良幣”。

牟曉盾指出，雖然FDA在審批文件中提到不要讓完美主義來阻擋科技的發展，但必須承認CRISPR/Cas9體系可能對患者的長期健康造成負面影響。因此，目前所有的基因類藥物和療法，不管是基因治療還是基因編輯治療，FDA都建議要觀察隨訪15年以上。基于CRISPR/Cas9體系的基因編輯療法的安全性還有待更長期的隨訪研究。

2023年9月，《新英格蘭醫學雜志》報道了一位杜氏肌營養不良癥患者在接受CRISPR/Cas9體內基因編輯治療后死亡的案例，研究顯示死因是該患者對高劑量的AAV載體產生了嚴重的免疫反應。

牟曉盾指出，基因編輯分為體外編輯和體內編輯兩種，前者是指取出患者細胞在體外進行編輯后再回輸體內，Casgevy即為體外編輯療法，后者是指通過注射等方法遞送基因編輯系統至目標器官進行編輯。目前，體內編輯的主要遞送載體還是病毒，因此，CRISPR/Cas9體系還無法完全擺脫病毒遞送的副作用。

另一影響安全性的因素是CRISPR/Cas9體系的脫靶率。FDA官網顯示，在Casgevy獲批上市前，FDA 曾召集專家委員會討論 Casgevy 潛在的脫靶問題，最終專家組以全票支持，認為兩家申請公司已做出了充足的脫靶效應分析，但依然建議對接受治療的患者執行長期隨訪。

牟曉盾將脫靶比喻為“導航失誤”。在普通基因治療中，基因遞送的準確性主要依賴于病毒載體，基因是車，病毒就是導航。很多時候導航不夠精確，可能將基因送去了別的器官，也即脫靶。陳佳進一步指出，基因編輯中的脫靶存在兩個層面，一是上述遞送工具的脫靶。遞送脫靶可能將本應遞送到肝的編輯器遞送到了脾，一般不會造成安全性問題，只會影響編輯效率，使得針對肝臟的療效會下降。

另一個層面是編輯器脫靶。陳佳稱，編輯器脫靶更像是編輯器自己“業務不精”，在細胞內編輯目標基因時，同時編輯了非目標基因。假設目標器官為肝，編輯器因遞送脫靶到脾后，如果自身還存在編輯脫靶，很可能引發難以預料的健康問題。牟曉盾指出，CRISPR/Cas9體系目前依然存在編輯脫靶問題。對于一個基因編輯位點，它在整個細胞基因組中可能存在上千個相似的位點，相似度達到75％以上就會被同時編輯。這也為該技術的安全性埋下了隱患。

雖然CRISPR/Cas9體系能做到終身治愈，其治愈過程卻常常令患者感到痛苦。陳佳介紹說，在確定病因例如TDT后，患者首先要進行造血干細胞的動員。造血干細胞平時只住在脊髓里，在注射動員劑后，一部分造血干細胞從骨髓進入血液循環，就可以通過靜脈采血獲得造血干細胞樣本，進行體外編輯。患者在接受編輯好的造血干細胞移植前還需進行清髓，即通過藥物將骨髓里殘留的造血干細胞殺死，為健康細胞騰出位置。

由于清髓需要使用化療藥物，患者在此階段會經歷一定副作用，例如免疫力降低、器官疼痛等。陳佳稱，這種疼痛有時非常嚴重，老年患者或已有器官受損的患者可能無法忍受。另外考慮到前述細胞凋亡機制，CRISPR/Cas9體系要求采集的干細胞數量非常多，才能達到一定數量的有效編輯，有些患者的身體狀況可能負擔不起。

鐮狀細胞貧血癥血管三維示意圖。

在陳佳看來，要規避體外編輯在治療中對患者造成的痛苦，就必須在體內編輯的遞送方面下功夫。如果體內編輯能有革命性突破，基因編輯能應用到更多的疾病治療。體內編輯的技術國內外均有研發，目前，這類遞送主要集中在肝臟，肝外器官的精準體內編輯還較難實現。

除了遞送方式，編輯器的設計和迭代也是基因編輯療法未來努力的方向。陳佳指出，目前所有編輯器都沒能實現長片段的DNA的原位替換或修正。一般來說，500至1000個堿基以上就屬于長片段，而當前很少有能編輯長度超過100個堿基片段的編輯器。堿基是DNA的基本組成單位。如果能做到精準遞送、長片段遞送，將極大拓展基因編輯療法的適應證范圍。

丁勝表示，國際上的基因編輯療法除了Casgevy外，其他多處在臨床早期階段，離獲批也許還有數年時間。他認為，Casgevy僅把CRISPR/Cas體系用于體外編輯，本質上還是一種細胞療法，其編輯方法成熟，容易實現，但無法精確到單獨的堿基編輯。DNA雙鏈切斷后的自動修復過程也不完全可控，可能存在雙鏈接錯等一系列問題。精準基因編輯體系，特別是體內編輯體系還處于早期研發階段，離上市還有很長距離。

公開資料顯示，早在2003年，全球首款基因治療藥物“今又生”在中國獲批上市，用于增強多種抗癌基因活性，由深圳市賽百諾基因技術有限公司開發。直到2017年美國FDA才批準第一款基因療法Luxturna。2021年，國家藥監局批準了國內首個血友病AAV基因治療藥物進入臨床試驗。僅2023年，截至11月，國內就有共30款AAV遞送的基因治療藥物的臨床試驗獲批，其中3款進入III期臨床。

在基因編輯領域，國內雖然已有50余家公司涉足，但其中依然以初創公司為主，還未登陸資本市場，研發也多在臨床早期，如博雅輯因、邦耀生物、本導基因等。例如博雅輯因生物科技有限公司研發了基于CRISPR/Cas9體系的TDT基因編輯療法ET-01，是中國首個獲國家藥監局批準開展臨床試驗的基因編輯療法，已于2022年11月完成I期臨床試驗。其余多家非上市藥企都有基因編輯療法在臨床早期階段醞釀。與此同時，上市藥企在該領域卻集體缺席。

在陳佳看來，這并不意味著國內技術水平的落后，甚至在一些細分領域國內還能反超國外。2015年，中山大學生命科學學院黃軍就團隊發表了全球第一篇使用CRISPR/Cas9技術對TDT治療成果的文章。2023年5月，陳佳團隊在國際期刊《自然-細胞生物學》上發表了其構建的新型堿基編輯系統，可以實現單個堿基的精準編輯。今年11月，正序生物與合作研究團隊在《細胞干細胞》雜志發表了一種基于變形式堿基編輯器（tBE）的TDT治療新策略。tBE已通過國際專利申請統一程序，在中、美、澳大利亞等15個國家和地區獲得專利授權，這在國內自研堿基編輯工具中尚屬首次。

牟曉盾指出，目前國內在研的基因編輯療法基本上都是Casgevy的迭代，核心工具都是CRISPR/Cas9。有的產品可能在基因編輯位點上做出了優化，但CRISPR/Cas9本身的技術短板很難解決。tBE體系的優勢在于其完全消除了編輯脫靶，摒棄了病毒遞送，單堿基編輯也避免了“基因剪刀”造成的DNA雙鏈斷裂，整體安全性優于CRISPR/Cas9。牟曉盾透露，該療法的上述優勢已在細胞、器官、動物和人體內得到驗證，今年1月將向國家藥監局申請開展I期臨床試驗。

丁勝表示，目前，國內的監管審評體系已與國際標準接軌。在國家藥監局、衛健委和科技部等多部門的監管體制下，人體干細胞、基因診斷與治療等技術開發和使用的風險完全可控。牟曉盾稱，安全合規永遠是企業應守住的底線，企業希望跟審評機構的專家一起，按照符合國家和全球的制藥標準的方式推進審批進程。但相比FDA，國內審評資源偏少，專家工作繁重。

相比監管，倫理審查則更為嚴格。2018年，南方科技大學生物系原副教授賀建奎因“基因編輯嬰兒”事件，招致國內外廣泛批評，賀建奎也在2019年因非法行醫罪獲刑三年。《中國新聞周刊》了解到，這一事件后，國內基因編輯相關研究的臨床試驗被大規模叫停，兩年后才陸續重啟。

丁勝提醒，目前國內外關于基因編輯的倫理邊界劃分是一致的，任何可遺傳的人類基因編輯都不允許進入臨床應用。賀建奎事件涉及胚胎的編輯，顯然觸犯紅線。但Casgevy只涉及造血干細胞的編輯，其編輯后的性狀是不會遺傳。牟曉盾稱，藥企在與醫院進行臨床試驗合作時，醫院會有倫理委員會對試驗的倫理風險進行審核。總體來說，倫理審查和監管審評一樣，有據可依，只要不觸犯紅線，還是比較順利的。

陳佳指出，上市藥企缺席的主要原因依然是風險和收益的老問題。在前沿科技領域，研發屬于高風險行為，這導致國內上市藥企對基因編輯領域保持觀望態度。丁勝表示，跟普通藥物相比，個體化的基因編輯治療前期研發門檻高，基因的設計、優化和載體選擇都存在試錯過程，每一個基因編輯后的細胞藥物都需要質檢，才能保證安全。這就導致此類藥品難以批量化生產，成本居高不下。天價基因編輯療法的背后是極其燒錢的創新過程和極高的沉沒成本，這對于依賴融資的非上市藥企來說存在不小風險。