CRISPR相关公司的股价大跌背后的故事

CRISPR基因编辑技术

被称为基因魔剪的CRISPR-Cas9(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)技术是当前发展最为迅速、关注度和应用范围最为广泛的一类基因编辑技术。该系统是根据细菌和古细菌抵抗外源入侵分子的防御系统改造而成,依赖gRNA(guide RNA)在特定位点与靶向序列的配对结合引导Cas9核酸酶识别并切割靶点。自2012年Jennifer和Emma关于CRISPR-Cas9的论文发表之后 (A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity),CRISPR技术迅速掀起了研究的热潮。与其他基因编辑技术(如ZFN,TALEN)相比较,CRISPR技术具有设计简单、廉价、效率高,且可用于静息细胞的编辑等优点,作为一项基础性工具应用在干细胞、免疫细胞、基因筛查等基础科学研究领域,并在疾病治疗如遗传病、肿瘤等多种疾病中展现巨大的应用潜力。

CRISPR技术的产业化发展

CRISPR技术的迅猛发展催生了一些基因编辑技术公司的产生,也得到了资本的关注。目前最大的几家基因编辑公司的创始人包括对CRISPR发展做出巨大贡献的Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier以及张锋和George Church这几位大神人物。

其他相关基因编辑公司参考:贾晓峰老师的2017年度的国际基因编辑科技发展报告 几位大佬间的利益纠葛故事可以参考:医药魔方Jerry的文章:未来即现在:CRISPR技术如何改变世界

CRISPR的安全性问题

CRISPR基因编辑技术虽然有诸多优点,但是精确度和特异度低,脱靶率较高。因此通常只要有指出CRISPR/Cas9基因编辑存在潜在风险的学术文章发表,CRISPR相关公司的股价立刻会随之大落,出现较大的波动。来看看今年导致CRISPR相关基因编辑公司股价大跌的几件事。

2018年1月8日——CRISPR-Cas9可能导致免疫反应

2018年新年伊始,预印本杂志bioRxiv在线发表 Identification of Pre-Existing Adaptive Immunity to Cas9 Proteins in Humans,该文章提出人体预先存在Cas9蛋白(分别来自于金黄色葡萄球菌和化脓链球菌)的体液免疫和细胞免疫反应,CRISPR-Cas9系统的临床实验应考虑到Cas9可能引起的免疫反应问题。此文章的发表使CRISPR相关公司的股价应声下跌:

Intellia公司的股价在1月8日的报道中显示盘前交易中已经下跌了11.9%,而Editas公司的股价也下跌的厉害。

此文一出,基因编辑公司股价应声大跌

2018年6月11日——CRISPR激活p53调节的DNA损伤反应

对CRISPR相关公司股价的另一重大打击是在2018年6月11日,Nature Medicine同时发表了两篇关于CRISPR可能引发安全性问题的文章,分别来自瑞典卡罗林斯卡研究所和诺华不同的研究团队。这两篇文章中均发现了CRISPR-Cas9与p53的相互作用使得CRISPR-Cas9的编辑效率和安全性不可兼得的现象。卡罗林斯卡研究团队的文章中使用一种视网膜色素上皮细胞(RPE1),研究发现CRISPR-Cas9引发的双链断裂可激活p53调节的DNA损伤反应,导致细胞周期抑制;如果抑制p53防止DNA损伤反应就能够提高CRISPR在正常非转化细胞中的精准编辑效率,但是抑制p53可能使细胞更易遭受到染色体重排和其他致癌突变。

另一篇诺华的研究使用的是人多功能干细胞,他们发现能够成功进行编辑的细胞很多都是存在p53功能缺陷的细胞,而不存在p53缺陷的细胞却没有正常的存活。 我们知道p53是著名的抑癌基因,若只单纯抑制p53提高CRISPR的编辑效率,有可能使细胞遭受到其他致癌突变。

这两篇文章被正式发表后,CRISPR相关公司的股价出现大跌,三大巨头基因编辑公司CRISPR Therapeutics一度下跌接近13%,Editas Medicine下跌接近8%,Intellia Therapeutics下跌接近10%,Sangamo Therapeutics下跌接近5%。

Nature发文致股价大跌 p53究竟如何影响CRISPR的未来 两篇Nat Med致CRISPR股票大跌,这回是因为p53

2018年7月16日——CRISPR导致染色体结构变异

一波未平一波又起,2018年7月16日,Nature biotechnology发表的最新研究Repair of double-strand breaks induced by CrIsPr–Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements指出CRISPR/Cas9可导致显著的靶向诱变。如在小鼠胚胎干细胞、小鼠造血祖细胞、人类分化细胞系观察到CRISPR/Cas9可导致大片段DNA缺失和复杂的基因组重排。这是今年又一篇关于CRISPR-Cas9安全隐患的报道,毫无意外,随之CRISPR相关公司的股价又一次大跌。

以张峰为代表的美国基因编辑上市公司Editas Medicine股价下跌,最大幅度接近10%,损失多达10亿元。

多个平台也进行了解说和报道: NBT丨CRISPR编辑技术面临新的安全隐患——胡家志点评 股票又双叒叕跌了!NBT最新研究揭示CRISPR-Cas9可导致大量DNA缺失和复杂重排 重磅 | CRISPR基因编辑居然容易导致大片段缺失等严重问题!张锋等人慌了,其公司股价暴跌,最高跌去10亿人民币!

如何看待这些安全性问题造成的影响?

CRISPR相关公司每次在关于该技术存在安全隐患文章被报道后股价的波动,不乏有时候是媒体的夸大宣传造成大众和投资者的误解。 无论是脱靶效应、p53、还是免疫反应,亦或是靶向诱变造成的染色体大片段缺失和重排,这些在探索中逐渐发现的CRISPR可能存在的安全问题都应得到重视,提醒着我们应该更加理性的认识该技术的优势和局限。 如脱靶效应是所有基因编辑技术面临的问题,也是限制临床实验的重要因素。CRISPR-Cas9包括另外两种重要的基于核酸酶的基因编辑技术ZFN和TALEN都是在靶点引起DNA双链断裂(DSB)进而诱导体内修复机制来完成基因编辑。细胞体内的修复机制包括易引入插入和缺失(indel)的异源末端连接NHEJ,以及在同源模板存在时激活的精准的同源末端重组(HDR)修复。科学家们提出了不同的方法降低脱靶效应,包括针对Cas9核酸酶和gRNA的,如用切口酶(nickases)代替核酸酶只产生单链断裂(SSB),SSB不能被易引起indel的NHEJ修复,仍然可以引起HDR的精准修复。 又如6月份的两篇关于CRISPR与p53的相关报道,部分媒体诱发癌症的字眼可能引起了投资者的恐慌,而实际上并不是所有CRISPR基因编辑系统都存在这种问题,根据Emma采访时的所述,基于NHEJ修复机制的可能并不会受p53的影响,但是否有影响及影响有多大还需进一步的研究证实。

卡罗林斯卡那篇文章的第一作者EmmaHaapaniemi在接受 STAT News 采访时说在他们实验中基于NHEJ修复机制的CRISPR-Cas9,即使在p53功能被活化的情况下也依然能够正常进行基因组编辑。

另一方面CRISPR诱导p53活化是基于DNA双链断裂产生的,那么不引起双链断裂的基因编辑技术可能不会存在该问题。这里不等不提到2016年杀出一匹黑马——David Liu开创的单碱基基因编辑(Base editor)技术, 该技术不需要引起DNA双链断裂、不需要模板,基于CRISPR技术,依赖胞嘧啶脱氨酶、dCas9或Cas9n、尿嘧啶糖基化酶抑制子和gRNA形成的复合体,实现靶位点C到T和G到A的单碱基精准编辑。p53的相关报道对David Liu、J Keith Joung以及张锋联合创建的使用CRISPR进行单碱基编辑的Beam Therapeutics公司并没产生影响。

[ David Liu、J Keith Joung以及张锋]

CRISPR技术的巨大潜力毋庸置疑,但新的技术,新的药物应用到临床还需要进一步严格谨慎的验证,还有一段路要走。

参考资料

2018-01,BioRxiv, Identification of Pre-Existing Adaptive Immunity to Cas9 Proteins in Humans 2018-06,Nature Medicine,p53 inhibits CRISPR–Cas9 engineering in human pluripotent stem cells 2018-06,Nature Medicine,CRISPR–Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response 2018-07,Nature biotechnology, Repair of double-strand breaks induced by CrIsPr–Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements 2016-04, Nature, Programmable editing of a target base in genomic DNA without double-stranded DNA cleavage

后记:

其实发表于 Nature Methods volume14, pages547–548 (2017) 文章就提到过这个问题,虽然作者已经撤稿,但是数据仍然在!而且我还特意去下载了作者公布的原始数据,也公布过我的处理流程:小鼠全基因组数据分析 ,可惜服务器不给力,直到现在,数据仍然是在处理ing

原文发布于微信公众号 - 生信技能树(biotrainee)

原文发表时间:2018-08-25

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