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今日，Shape Therapeutics公司宣布，与罗氏（Roche）公司达成一项研发合作和许可协议。将利用其RNA编辑技术平台RNAfix，以及AAVid技术平台，开发治疗阿尔茨海默病、帕金森病和罕见疾病的基因疗法。新闻稿指出，Shape公司可能获得超过30亿美元的前期和里程碑付款。Shape公司成立不过两年，已经完成了1.12亿美元的B轮融资，在今年年初登上了由生物医药行业知名媒体网站BioSpace评选的年度生物新锐公司榜单。该公司的首席执行官Francois Vigneault博士曾在访谈说出“豪言壮语”，志在开发潜在“一次性治愈”阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的疗法。他为何有这样的信心？
很多遗传性疾病的原因是由于基因中的单个碱基发生突变（point mutation），或者由于突变在序列中过早出现了终止密码子（stop codon）。这些突变会导致产生的蛋白功能失常或者缺失，带来遗传病。mRNA是传递编码在DNA中的遗传信息，指导细胞进行蛋白质合成的重要媒介。Shape公司的独特技术平台是称为RNAfix的RNA编辑平台。它的目标是在RNA水平上对基因突变进行编辑。
这一平台设计出一种指导RNA（guide RNA），它能够招募在所有人体细胞中都存在的RNA特异性腺苷脱氨酶（ADAR），对特定的mRNA序列进行修改。ADAR酶能够将碱基腺嘌呤（A）修改成肌苷（I），而肌苷在生成蛋白质的过程中会被核糖体识别为鸟嘌呤（G），从而完成从A到G的编辑修改。与进行DNA编辑的CRISPR等基因编辑系统不同，这种RNA编辑系统不需要任何外源的蛋白，只需要引入指导RNA就可以完成编辑，从而降低了外源蛋白可能引发的免疫反应。它可以在RNA水平上纠正点突变，敲低蛋白表达水平，诱发外显子跳跃，调节蛋白相互作用，从而用于治疗多种遗传疾病。
▲Shape公司的RNAfix平台通过指导RNA募集ADAR，完成A到G的编辑修改，RNAskip平台通过tRNA让蛋白合成不受过早出现的终止密码子影响（图片来源：Shape公司官网）
除此之外，该公司还开发了名为RNAskip的技术平台，它设计的独特tRNA，能够识别RNA序列上过早出现的终止密码子，让转译过程能够通读（readthrough）过这些密码子，生成正常的蛋白。因为过早出现的终止密码子只有三种，这意味着RNAskip平台设计的tRNA可以用于多种不同的遗传疾病。该公司还开发了名为AAVid的腺相关病毒衣壳发现平台，旨在构建新一代AAV载体，有效地将RNAfix或RNAskip载荷递送到与疾病相关的特定组织，达到通过一次性治疗，能够让患者长期获益的效果。该公司已经发现多种可以利用其靶向RNA的技术平台治疗的基因变异，包括阿尔茨海默病、帕金森病、杜氏肌营养不良（DMD），囊性纤维化等数十种疾病。
▲Shape Therapeutics公司的研发管线（图片来源：Shape公司官网，点击可见大图）
RNA编辑的生物学现象早在上世纪80年代就被发现，在1995年，Ribozyme Pharmaceuticals公司的研究人员就发现反义寡核苷酸可以募集ADAR酶到互补RNA链上进行碱基编辑。他们在PNAS杂志上发表了这项研究，并且提出了“治疗性RNA编辑”这一说法。近年来，多家生物技术公司和学术机构开始关注RNA编辑领域。与DNA编辑相比，RNA编辑的一个重要优势在于编辑产生的变化不是永久性的。在很多情况下，治疗疾病并不需要对细胞的DNA进行永久的改变。而且，CRISPR系统的一个潜在隐患是它可能导致脱靶效应。在DNA上的脱靶效应会导致DNA编码的永久改变，而RNA编辑的脱靶效应虽然可能产生功能异常的RNA分子，但是它们最终都会被降解。这意味着RNA编辑可能是一条更安全的治疗途径。
▲进行RNA编辑研发的部分生物技术公司（信息来源：公开资料，药明康德内容团队制图）
目前，进行RNA编辑研发的生物技术公司采用的策略可以分为两大类。第一类公司采取的策略与Shape公司相似，主要是利用寡核苷酸序列，招募人体细胞中已有的ADAR酶，对mRNA序列进行修改。它们包括致力于开发治疗眼科疾病疗法的ProQR Therapeutics公司和治疗罕见神经系统疾病的Vico Therapeutics公司，以及Korro Bio公司。这种策略的优势在于不需要引入外源蛋白，从而降低了疗法激发人体免疫反应的可能。而且需要递送的载荷很小，可以用多种递送系统来完成。不过由于ADAR酶虽然在人体细胞中表达，但是表达的水平并不高，因此只使用寡核苷酸能否带来足够水平的RNA编辑是需要解决的问题。不过对于很多遗传病来说，只需要生成一小部分的蛋白就能够产生治疗效果。例如，Shape公司在小鼠DMD模型中的实验显示，RNAfix能够将抗肌萎缩蛋白（dystrophin）的水平提高到正常水平的5%，这个水平看似不高，但是已经能够产生治疗效果。此外，由于自然的ADAR酶只能够导致从A到G的转变，一定程度上限制了这一系统能够治疗的遗传突变的范围。另一类公司则开发能够与特定RNA序列相结合的蛋白，然后在这些蛋白上“挂上”具有不同功能的效应蛋白，它们可能是ADAR，也可能是可以与RNA产生其它相互作用的蛋白。例如，在2017年，著名学者张锋博士的团队将ADAR的催化部分与一个Cas蛋白相结合，使用指导RNA引导对特定RNA序列的单碱基编辑。他与刘如谦博士等人联合创建的Beam Therapeutics公司在进行DNA碱基编辑以外，也进行RNA碱基编辑的研发。▲基于Cas13的RNA单碱基编辑系统（图片来源：Beam Therapeutics官网）除了使用Cas蛋白来引导对RNA的编辑，其它生物技术公司也开发出独特的RNA特异性结合蛋白。例如，日本的EditForce公司利用包含五肽重复序列的蛋白来介导对特定RNA序列的修改。而Locanabio公司则开发出名为PUF的RNA结合蛋白，它们来源于人体，可以通过蛋白工程改造用于识别特定的RNA序列。这个系统不需要使用指导RNA，设计好的蛋白可以直接与特定RNA序列结合。
▲Locanabio公司基于PUF的RNA结合蛋白系统（图片来源：Locanabio公司官网）
这一类策略能够引入更多的功能载荷，从而对RNA进行更多类型的修改和编辑，不过它们也引入了可能激发人体免疫反应的外源蛋白，需要递送的载荷也大了很多。两种策略孰优孰劣，还需要进一步的实验进行验证。虽然目前RNA编辑技术还未成熟，疗法开发仍然处于临床前研究阶段，但是罗氏决定与Shape Therapeutics公司合作也显示了该公司对RNA编辑潜力的看好。该公司的全球医药合作负责人James Sabry博士在新闻稿中表示：“我们对Shape公司利用自然机制进行RNA编辑的颠覆性潜力感到非常兴奋。”我们期待在资本的助力下，这一前沿技术能够早日转化为造福患者的疗法。参考资料：
[1] Shape Therapeutics enters into a strategic research collaboration with Roche to advance breakthrough AAV-based RNA editing technology for neuroscience and rare disease indications. Retrieved August 24, 2021, from https://www.globenewswire.com/news-release/2021/08/24/2285515/0/en/Shape-Therapeutics-enters-into-a-strategic-research-collaboration-with-Roche-to-advance-breakthrough-AAV-based-RNA-editing-technology-for-neuroscience-and-rare-disease-indications.html
[2] Step aside CRISPR, RNA editing is taking off. Retrieved August 24, 2021, from https://www.nature.com/articles/d41586-020-00272-5
[3] Watch out, CRISPR. The RNA editing race is on. Retrieved August 24, 2021, from https://cen.acs.org/business/start-ups/WatchCRISPR-RNA-editing-race/97/i12
[4] Overcoming the Limitations of CRISPR Gene Editing with RNA Editing. Retrieved August 24, 2021, from https://www.labiotech.eu/in-depth/rna-editing-crispr-gene-editing/
[5] Why PPR could be the next CRISPR. Retrieved August 24, 2021, from https://www.nature.com/articles/d42473-019-00327-w
注：本文旨在介绍医药健康研究进展，不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
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