基因编辑的过去
美国基因与细胞治疗学会（ASGCT）的基因编辑编年史从30年前开始，第一次基因编辑是在酵母细胞实验中完成。但是直到过去五年，CRISPRCas9系统出现并且迅速成为目前最受欢迎的基因编辑手段，诞生于年代末的重组DNA技术才在药物开发行业真正被视为一种革命性进步。
基因编辑技术使用一种切割细胞中特定DNA序列的酶——核酸酶，针对具体的疾病相关基因进行删除，修复或替代。这些技术包括归巢内切核酸酶（homingendonucleases，或大范围核酸酶meganucleases），锌指核酸酶（ZNF），转录激活物样效应核酸酶（transcriptionactivator-likeeffectornucleases，TALEN）和常间回文重复序列丛集（clusterregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats，CRISPR）。
五年前横空出世的CRISPR-Cas9基因编辑技术被《科学》杂志评选为年度的突破技术。由于简单性和低成本，它目前是最受欢迎的基因编辑技术，广受学术科学家，投资者，企业家，生物制药业内人士以及公众之间的拥趸。
▲CRISPR技术入选《科学》年度突破技术（图片来源：《科学》）
虽然基因编辑最初的重点主要针对罕见的遗传性疾病，但它其实具有更加广泛的应用。它可以用于攻击传染人类的病毒，或者通过修改蚊子等生物的基因来预防传染疾病（如疟疾）的传播。
通过在猪身上或实验室中培育人造器官，基因编辑还可以解决人类器官移植的供体短缺难题。基因编辑技术同样适用于农业，以改善动植物育种，为农民和消费者带来好处。在环境保护方面，基因编辑有可能挽救受气候变化威胁的濒危生物，或者创造新的生物燃料作为化石燃料的替代品。
最近，科学家们证实，基因编辑可以用来纠正人类胚胎中引起疾病的基因异常，这一做法肯定会引起伦理争议——即基因技术应该仅限于体细胞，还是可以延伸到胚细胞，后者将会改变人类的遗传性状。
简单地说，可以将基因编辑比作为在计算机上的查找和替换，或删除功能的文本操作。许多基因编辑技术的拥护者认为技术的适用性没有任何限制，因为它赋予遗传研究人员和药物开发人员强大的编辑能力，不仅能撕下整页（指大段的错误基因信息），而且可以精准的调整某个特定单词（指某个基因，甚至是某个碱基），从而实现改变或改善特定症状的目标。
▲在CarlJune教授的推动下，美国批准CRISPR技术用于人体基因编辑（图片来源：MITTechnologyReview）
的确，最近治疗性基因编辑研究的指数级增长得益于近三十年来基因治疗的基础研究突破。CRISPR出现并成为有潜力的临床开发候选药物只有几年，年6月美国就批准了第一个临床试验。
但是我们也必须看到，第一款基因疗法上市花了30多年。预测治疗性基因编辑产品什么时候能获批上市并不容易。如果参照传统基因疗法的临床开发进度，我们在对新技术的激动之外还需要更多的耐心等待。
MPMCapital董事总经理MitchellH.Finer博士表示基因编辑领域目前仍然有重大障碍要克服，他对该领域的公司也保持着冷静的观察。“在五年之内，这些早期临床试验必须要表现出临床益处，否则这些公司的价值将会蒸发，”Finer博士预测：“20世纪90年代，所有的癌症疫苗公司估值很高，后来它们都失败了。CRISPR公司必须尽快产生有意义的临床益处。”
基因编辑的现在
哈佛大学遗传学教授GeorgeChurch是基因组学领域的先驱之一，也是CRISPR技术发明人之一，他说：“大约2,种基因治疗已被批准进入临床试验，几乎所有这些试验都涉及增加基因，少数涉及抑制基因功能，如RNAi（RNA干扰），ZFNs和TALEN。几乎没有涉及精准的基因编辑。”Church教授说，当人们听他说到基因治疗领域正在开展如此多的临床试验时，大多数人都会感到惊讶。
在观察基因编辑领域时，MPM的Finer博士指出：“归巢内切核酸酶空间仍然相当广泛。Sangamo和Cellectis这两家公司几乎独霸了TALEN领域，”Sangamo还拥有ZFN技术。
Sangamo公司自年以来一直专注于基因和细胞疗法的研发，他们主要的基因编辑产品使用ZFNs在体内插入产生蛋白质的基因，由遗传基因异常引起的蛋白质缺陷是此类疾病的原因。
Sangamo公司首席执行官SandyMacrae博士说：“我们最近针对血友病B，MPSI（Hurler综合征）和MPSII（亨特综合征）的人群开展了3个体内基因组编辑临床试验。作为一次性静脉注射的基于ZFN的治疗剂，有望将编码缺失蛋白质的功能基因永久性地插入肝细胞的白蛋白基因中的特定位点。”
这些临床试验的目标是治愈这些罕见的遗传疾病。Macrae博士指出：“如果我们取得成功，将为下一个医学前沿打开大门，基因编辑是治愈许多其他疾病的可行方法。”
据介绍，Sangamo公司还拥有涵盖TALEN技术的专利。Macrae博士指出，在同一时间，Sangamo发表了其临床前ZFN基因编辑的成功案例，该公司的“科学家还发表了第一个高效率的TAL核酸酶（TALEN）架构”。
但他补充说：“由于锌指蛋白具有特异性和更大的靶向灵活性的临床优势，Sangamo的治疗开发项目集中在锌指蛋白上，特别是针对ZFN和锌指蛋白转录因子（ZFP-TF）进行靶向基因调控”。
像Sangamo公司一样，Cellectis公司也不是基因治疗领域的新手。Cellectis首席执行官AndréChoulika博士说：“年我们开始使用名为meganuclease的核酸内切酶，这在当时是唯一的基因编辑技术”。
该公司随后考虑了TALEN，形成其癌症免疫治疗产品的基础。Choulika博士认为：“今天，TALEN显然是用于治疗的领先技术”。
他补充说，Cellectis也研究过使用CRISPRCas9，发现“这是一种非常简便的设计方法，连高中生都可以完成。但是，它在精准度和效率方面则远不如TALEN”。
Cellectis的主要临床开发计划专注于血液癌，如白血病和多发性骨髓瘤。Cellectis使用所谓的“通用型”同种异体的，来自健康供体的基因编辑的CAR-T细胞。除了离体编辑T细胞使其靶向癌症之外，通过工程化修饰供体细胞，可以保护它们不被患者的免疫系统消灭。
▲CRISPR编辑DNA的能力帮助科学家创造了新的遗传生物（图片来源：《科学》)
MPM的董事总经理Finer博士也说了：“最有趣的事情将是CRISPRCas9或相关的技术”。在考虑对CRISPR公司的投资时，Finer博士说：“我希望听到创始人说，他们不依赖于已有的CRISPRCas9知识产权”。
CRISPR技术应用涉及到基础知识产权的专利之争，一个队伍是加州大学（UniversitiesofCalifornia）和维也纳大学（UniversitiesofVienna），另一队伍是哈佛大学（HarvardUniversity）和麻省理工学院（MassachusettsInstituteofTechnology）。截止本文发稿时，前者在欧洲和中国的初步决议中占上风，后者在美国更占优势。
Agenovir是目前许多利用CRISPR技术的公司之一。该公司正在使用CRISPRCas9系统来破坏人体细胞内的致病病毒，如人乳头状瘤病毒（HPV），巨细胞病毒（CMV）和Epstein-Barr病毒（EBV）。
Agenovir公司首席执行官DirkThye博士解释说：“Agenovir开发了专门针对病毒DNA的各种CRISPR核酸酶产品。我们的最新临床计划针对的是病毒性疾病的靶标，这些药物在递送上的挑战性较低。在HPV产品中，我们使用脂质纳米颗粒（LNP）对体表上皮细胞的病毒库局部给药”。
另外两个临床开发项目涉及接受骨髓移植并易发生的MV和EBV感染的患者。在这两个项目中，Agenovir用CRISPR产品离体处理造血细胞（在移植之前），如果病毒发生攻击就可以敲除机会性病毒。
对于与CRISPR相关的专利问题，Thye博士说：“CRISPRCas9的专利环境现在特别复杂。我们认为，在未来五年里，专利形式将会变得明朗，技术许可的合理途径也会建立”。
MPM的董事总经理Finer博士同时认为，在开发基因编辑的现阶段，释放技术的巨大潜力主要取决于克服体内和体外向细胞提供有效荷载的障碍，然后确保精准编辑。Finer博士说：“体外基因编辑明显是让基因进入细胞最简单的手段，也有很多有趣的靶标。CRISPR技术目前的问题在于体内疗效，以及脱靶活性”。另外，他认为将体外基因编辑转化为广泛可销售的产品，一个关键的未解答的问题是：“我们究竟是依照每名患者的不同来开发gRNA，还是开发出一种能应用在所有条件下的gRNA”。
Church作为是麻省理工学院的遗传学教授，与企业家
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