基因线上票选 2021 年度精选 3 大技术，主题涵盖 mRNA 技术、基因编辑、以及细胞疗法。本篇介绍生医领域备受瞩目的 CRISPR、RNA 基因编辑技术，不但带来根治罕见疾病 ATTR 的一线曙光，也将持续扩展全球基因治疗市场。
CRISPR 基因编辑技术再升级，缩小编辑蛋白体积、提高编辑的精准度
透过人体内原本的 PEG10 蛋白提高 RNA 运送效率、宛如魔术地将大体积的 Cas13 编辑蛋白装载进腺病毒、来自古菌的迷你编辑蛋白，以及 RNA 编辑，保持低脱靶效应的同时，大大提升的编辑的精准度。
虽然诺贝尔奖的桂冠尚未青睐麻省理工学院的张锋教授，但他在基因编辑技术 CRISPR 的重要成就，屡屡获得国际期刊的肯定。张锋研究团队 8 月 20 日发表于《Nature》研究，提出了一项传送 RNA 分子的新技术- SEND (Selective Endogenous eNcapsidation for cellular Delivery），透过名为 PEG10 的保护蛋白包覆 mRNA ，并将能辨识的 mRNA 序列标记在目标 mRNA 上，并以细胞融合蛋白（fusogen）修饰，使 RNA 能够和目标基因更精准结合。
重要的是， PEG10 为人体本身存在的蛋白，不易引发免疫反应，可提高 RNA运送效率。另一项宛如魔术般的研究成果则是发现了特殊的编辑蛋白 Cas13bt，小巧的体积能够装载进腺相关病毒，再顺利传送进入生物体内。将 Cas13 蛋白应用于 RNA 编辑不但能维持 RNA 编辑的低脱靶效应，未来在 RNA 疗法领域也能作为给药的传递工具。
延伸阅读：基因剪刀 CRISPR 并非万能！临床应用仍有困境改良的 CasMINI 编辑系统
史丹佛大学（Standford University）团队则提出改良的 CasMINI 编辑系统，与一般 CRISPR 系统中 Cas9 或 Cas12a 相比， CasMINI 的胺基酸序列长度缩短了一半，更能精准传送至目标细胞。
CasMINI 运用的编辑蛋白 Cas12f（Cas 14）是从古菌（archaea）中分离出来的，该研究团队透过电脑预测结合生物工程改造，选定改造位点，并且会将所带有的绿色萤光蛋白（green fluorescent protein, GFP）嵌入目标细胞。
研究解果显示， Cas12f 编辑蛋白与 CRISPR 常运用的 Cas12a 的编辑效率相当，也改良单股导引 RNA（single-guide RNA）的设计，能执行高精准度编辑并维持低脱靶效应。
CasMINI 与 Cas13b 皆可装载进腺相关病毒载体（adeno-associated virus, AAV），具有体积小、高精准编辑度的优势，此外， CasMINI mRNA 也装进奈米脂质颗粒中传递，对于mRNA 疫苗或其他 RNA 技术的研发具有相当应用性。
根治 ATTR 的一线曙光
今年 6 月， Intellia Therapeutics 与再生元 ( Regeneron Pharmaceuticlas )宣布完成全球第一个利用基因编辑技术 CRISPR 的人体内临床试验。该项第一期临床试验以 NTLA-2001 治疗 ATTR （遗传性转甲状腺素淀粉样病变）患者体内的致病蛋白质－错误折叠的转甲状腺素（TTR），结果显示 NTLA-2001 大幅降低病患体内异常沈淀的 TTR 蛋白浓度，研究成果发表于《The New England Journal of Medicine》。
目前遗传性 ATTR 最普遍的疗法为原位肝脏移植，其他用药方面有 ATTR 的标准治疗- Alnylam 的 Onpattro ( FDA 批准的第一个 RNAi 疗法) ， Ionis 的反义寡核苷酸抑制剂 （antisense oligonucleotide inhibitor）Tegsedi ；而辉瑞的 Vyndaqel 和 Vyndamax适用于 ATTR- CM( 由上述 TTR 基因突变引起) ，但皆需透过长期给药，才可维持患者体内低浓度 TTR。
NTLA-2001 疗法运用 CRISPR-Cas9 的基因编辑技术为基础，让突变的 TTR 基因失效 ，直接将基因编辑的治疗输送至病患肝脏，借此降低患者体内 TTR 蛋白浓度。若 NTLA-2001 获核准，它将会成为第一个可根治 ATTR 的基因疗法。
多亏了新冠疫情，打响了 RNA的名号
RNA Editing vs. CRISPR
说起 RNA 编辑与 CRISPR 的比较， CRISPR 运用的编辑蛋白 Cas9 来自于细菌，而且大部分 CRISPR 技术仍只能在体外进行。相较之下，RNA 编辑蛋白 ADAR（ Adenosine deaminases acting on RNA）天然存在许多生物体中，这意味着不需要外来切割蛋白的辅助之下就能执行 RNA 编辑的功能，这项特质也使得 RNA 编辑在相关疗法的核准上更有优势。
CRISPR 的另一个劣势为存在着脱靶效应（off-target）的隐忧，尽管 RNA 编辑也不能完全避免这个现象，但它不像 DNA 编辑会对基因组产生永久更动的严重影响。另外相较 DNA 编辑在分化初期的细胞较有效， RNA 编辑更适合在分裂期后（post-mitotic）细胞中作用，例如再生能力差的神经细胞。
RNA 编辑胜出 DNA 基因治疗的另一点，是能够动态调节基因表现。过往基因治疗以组织、器官为单位，要调节单一基因表现难度很高，RNA 编辑则能够做到更弹性调节基因，也不用担心基因过度表现（over-expression）或低度表现（under-expression）。
然而，RNA 编辑发展不是毫无阻碍，随着新兴疗法走向越来越体积小的治疗途径， RNA 编辑也面临到需要改善编辑系统大小的挑战。在我们赞叹科学技术进步的同时，也展望未来这些编辑蛋白技术还有许多可以改良的空间。
接下来，基因线上也将介绍焦点生物技术：细胞疗法，以及汇整年度 IPO、M&A，与读者回顾 2021 年国际生医重要进展，请持续锁定关注！
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