基 因 編 輯

難治疾病的根源性精準療法

基因編輯技術可以對DNA與RNA層面的遺傳信息實現精準、高效、定向調控，在疾病治療、遺傳育種、科學研究等領域中展現出巨大的潛力。

在疾病治療應用中，DNA編輯能夠從源頭上永久性修正致病突變，而RNA編輯憑借其可逆、瞬時的調控特性，在需動態干預的疾病中展現出獨特的治療潛力。DNA和RNA編輯策略，覆蓋了從遺傳缺陷糾正至表型調控的廣譜疾病類型，通過時空特異性干預實現了治療窗口的精準擴展。

DNA編輯技術已建立起較為完整和成熟的研發管線。全球首款獲批上市的基因編輯療法Casgevy（exagamglogene autotemcel），由Vertex Pharmaceuticals與CRISPR Therapeutics共同開發，2023年相繼在英國與美國獲批。該療法通過對患者自體造血干細胞進行基因編輯，提升胎兒血紅蛋白表達水平，用于治療輸血依賴型β地中海貧血和鐮狀細胞病。

DNA編輯技術及其核心機制^[1]

而RNA編輯作為新興方向，目前多數項目仍處于臨床前或早期臨床階段。代表性的管線有Wave Life Sciences開發的WVE-006，作為首個進入臨床階段的RNA編輯療法，旨在治療α1-抗胰蛋白酶缺乏癥（AATD）。WVE-006是一種經化學修飾的短鏈寡核苷酸（AIMer），可引導細胞內源性ADAR對目標mRNA中的特定錯義突變進行精準的A-to-I編輯，從而恢復功能性蛋白的表達。目前已公布的臨床數據顯示了該療法良好的安全性與初步有效性證據。

RNA編輯技術及其核心機制^[1]

R N A

基因編輯療法的優越平臺

基因編輯技術邁向臨床的核心挑戰之一是開發高效的遞送形式，以確保編輯系統的穩定性和安全性。目前，基因編輯系統主要通過以下形式遞送：

① 質粒DNA載體：利用病毒載體將表達基因編輯工具酶和引導RNA的質粒遞送至細胞核。

優勢：表達相對持續長效，編輯能力較強。

劣勢：存在基因組整合與持續性表達風險，可能導致更嚴重的脫靶效應；病毒包裝流程復雜，大尺寸蛋白（如Cas9）包裝困難；病毒載體可能具有免疫原性。

② RNA/蛋白復合物（RNP）：通過電穿孔、微流控等物理方式遞送基因編輯工具酶和引導RNA復合物。

優勢：作用迅速、劑量可控，無基因組整合風險。

劣勢：復合物穩定性差，易降解；蛋白純化工藝復雜、成本高，存在內毒素污染風險；物理遞送方式多限于體外應用，且可能引起細胞膜損傷與毒性反應。

③ RNA復合物：利用納米脂質顆粒（LNP）等非病毒載體遞送表達基因編輯工具酶的mRNA和引導RNA。

優勢：mRNA研發和生產快捷；無需進入細胞核即可表達，起效快；瞬時表達避免基因組整合，安全性較高。

劣勢：線性mRNA不穩定，很容易降解。

mRNA-LNP形式在療效、研發、生產及商業化中均體現卓越的優勢，更驅動了體內基因編輯療法的發展，拓寬了基因編輯在疾病治療中的應用范圍，成為當前基因編輯療法開發的前沿平臺。

全球已有多個基于mRNA的體內編輯療法進入臨床試驗階段。

例如，Intellia Treeutics與Regeneron聯合開發的體內CRISPR基因編輯療法NTLA-2001，通過LNP將gRNA和Cas9 mRNA遞送到遺傳性轉甲狀腺素淀粉樣變性（ATTR）病人體內，全部敲除ATTRv和ATTRwt基因，實現一次性“治愈”，而不是終身服藥。NTLA-2001正開展臨床Ⅲ期研究，是目前進展最快的基于mRNA的體內基因編輯療法。

今年5月，費城兒童醫院與賓夕法尼亞大學醫學院團隊報告了一項突破性研究：全球首次通過基于mRNA的個性化體內CRISPR基因編輯療法，成功治愈一名嚴重的氨甲酰磷酸合成酶-1（CPS1）缺乏癥的嬰兒。該療法針對患者CPS1基因中的Q335X突變，設計特異性腺嘌呤堿基編輯器（ABE），并利用LNP將編碼該編輯器的mRNA導入患者肝細胞進行基因編輯治療。該研究從診斷到完成治療全程僅歷時六個月，標志著個性化mRNA CRISPR技術實現臨床轉化的重大里程碑。^[2]

環 狀 R N A

基因編輯療法的升級平臺

線性mRNA在基因編輯應用中面臨穩定性差、潛在免疫原性和作用時間短等限制，可能會導致編輯效率低、編輯范圍小、脫靶效應高等問題。

環狀RNA（circRNA）作為新一代RNA療法的熱門分子，因其獨特的共價閉環結構，為上述挑戰提供了新一代解決方案，其核心優勢包括：

① 功能多樣：一種技術平臺實現基因編輯系統的兩種主要組分的研發和生產升級。circRNA兼具編碼與非編碼功能，既可替代線性mRNA表達基因編輯器，亦可設計作為引導RNA。

② 性能優越：優化線性mRNA形式容易降解的問題。circRNA閉環結構顯著提升RNA穩定性，作為編碼RNA，可以延長編輯工具酶的表達窗口與有效編輯時間，從而提高編輯能力；作為非編碼RNA，延長引導RNA的半衰期，并提供特定的拓撲結構，有助于提升編輯效率與精確度。

③ 安全性高：規避線性mRNA的免疫原性問題。circRNA缺乏病原體識別受體識別序列，不易被天然免疫受體識別，免疫原性極低，有利于提高基因編輯療法的安全性；

④ 工藝簡化：免除線性mRNA的復雜原料和繁瑣工藝。circRNA無需加帽、加尾及核苷修飾等步驟，工藝簡化有望降低生產成本，提高體內基因治療的可及性。

環狀RNA在基因編輯應用中的優勢，已獲多項研究實證支持。其作為引導RNA與編輯器載體的雙重功能，協同提升了編輯系統的效率、穩定性、精準性與安全性，展現出作為新一代基因編輯療法創新平臺的卓越性能。

circRNA編碼Cas9介導基因編輯^[3]

circRNA作為引導RNA介導基因編輯^[4]

結語

充滿機遇與挑戰的未來

環狀RNA因其高穩定性、低免疫原性低等優勢，為基因編輯工具提供了更穩定的導航、更持久的動力和更安全的保障，直擊當前精準基因編輯在遞送領域的核心痛點，在風靡全球的基因編輯領域，成為一顆耀眼的新星。

然而，環狀RNA在基因編輯中的實際應用仍面臨一些關鍵挑戰。

編輯工具酶分子量較大（尤其是最常用的Cas9），編碼的circRNA序列特別長，而引導RNA序列則通常特別短。這類超長和超短序列circRNA合成難度較大，容易導致環化效率降低、副產物增加等問題，亟需開發高效、穩定的規模化制備工藝。

環狀RNA在基因編輯的應用仍處于早期階段，其體內遞送和給藥策略仍需進一步優化，在體內的編輯性能和安全性仍需更系統的評估。

隨著技術進步和平臺的成熟，這些挑戰正逐步被克服。環狀RNA與基因編輯強強聯合，不僅是一項技術的革新，更是一個治療新時代的曙光。在這個閉環世界里，蘊含著治愈疾病的無限可能！

參考文獻