利用CRISPR與整合酶，MIT分拆公司實現超長序列基因編輯

12 月 12 日，麻省理工學院旗下分拆公司Tome Biosciences（以下簡稱“Tome”）正式走出隱匿模式，並宣佈完成 A 輪融資。該輪融資總額達 2.13 億美元，包括 Arch Venture Partners、Polaris Partners、Andreessen Horowitz和 GV 等多家投資機構爲其事業添磚加瓦。

Tome公司方聲稱，其資金將用於開發一種新的基因編輯技術，即“可編程基因組整合（PGI）”技術。該技術旨在將不同長度的遺傳物質高效地插入基因組中，而不會損壞或破壞 DNA。該公司相信，這種基因編輯技術能夠克服現有方法的一些侷限性。

實際上，早在兩年前Tome成立之時，該公司及其技術就已經成爲了基因編輯領域中一個“公開的秘密”。該公司的兩位聯合創始人Omar Abudayyeh和Jonathan Gootenberg曾在博德研究所跟隨 CRISPR 先驅張鋒開展研究，之後來到麻省理工學院麥戈文腦研究所工作。2022 年，兩人共同發表了PGI技術相關論文。

“我們的技術能夠將任意大小、任意位置的基因序列插入到任意基因組中。” Tome 公司方對此總結道。目前，該公司尚未披露任何管線進展和適應症信息。

Tome所採用的方法可以追溯到 2021 年所發佈的一篇預印本論文，該論文於 2022 年發佈於Nature Biotechnology期刊。

（來源：Nature Biotechnology）

論文中介紹了一種名爲 PASTE（Programmable Addition via Site-specific Targeting Elements）的新型基因編輯工具，其在 CRISPR 基礎上開發，並且能夠以更安全、更有效的方式替換突變基因，可向哺乳動物及人類細胞中定點插入長達 36,000 個鹼基的 DNA 長片段。

作爲一種可編程整合系統，PASTE 結合了 CRISPR 的靶向方法，以及絲氨酸整合酶所帶來的高效插入優勢。

最開始，研究團隊關注到絲氨酸整合酶能夠將包含 attP 附着位點的序列插入到含相關 attB 附着位點的靶點中，其插入序列最長可達 5 萬個鹼基對。

▲圖丨 PASTE 基因編輯示意圖（來源：Nature Biotechnology）

然而，想要直接使用這些整合酶也存在很大挑戰，因爲其在基因組上的附着位點十分固定，很難將其進行重編程以定位到其他位點。

對此，研究團隊提出，將CRISPR-Cas9 的靶向能力與整合酶結合，有望實現大片段基因插入。

基於這一思路，PASTE 工具中使用 Cas9 切口酶切割特定的基因組位點。在此過程中，Cas9 切口酶融合的逆轉錄酶將整合酶所需的附着位點序列整合進切割位點，從而可以將整合酶所需的附着位點插入基因組中的任何位置。並且這種方法僅需切斷 DNA 一條鏈，不會引起 DNA 雙鏈斷裂。

“PASTE 的概念實際上非常簡單，”研究的通訊作者之一、麻省理工學院麥戈文腦研究所研究員Jonathan Gootenberg對此介紹道，“這是一個兩步過程，我們首先插入一小段恆定序列，這很容易做到，然後利用該常量序列塞入一段更大的序列。”

目前，Tome所使用的 PGI 技術正是基於 PASTE 技術進一步發展而來。根據 Tome 網站公開信息來看，目前 PGI 技術能夠插入的序列尺寸爲 100 至 10,000 鹼基對。

麻煩的是，PASTE 在設計方面與Prime Medicine旗下的 prime editor 存在一些相似性，這引起了相關業內人士的注意。因爲後者也使用 Cas9 蛋白和逆轉錄酶，並且在某些情況下與整合酶配對。人們因此擔心兩者之間的知識產權可能會存在交叉。

但Tome公司方表示其並不擔心專利方面的問題。該公司總裁兼首席執行官Rahul Kakkar堅稱，Tome 手持來自於麻省理工學院授權的“非常可靠”的專利組合，目前已知的包括美國專利 11572556、11827881 和 11834658。

另一方面，知名華裔科學家、Prime Medicine聯合創始人David Liu也曾公開表明其觀點，認爲 PASTE 和 Prime 的 PASSIGE 方法之間存在差異，即 PASTE 是將 prime 編輯器和整合酶融合成一條蛋白質鏈，而 PASSIGE 仍然將其作爲兩個獨立的蛋白質使用。

David Liu同時評價道，“在人類細胞的幾個不同靶點上，我們同時比較了融合或未融合的主編輯器和整合酶系統，但我們從未觀察到融合主編輯器和整合酶有任何好處。”

無論如何，Tome憑藉高效、準確的長序列編輯技術贏得了業界內的普遍關注。因此，當基因編輯技術專家John Finn受邀擔任該公司的首席科學官時，他表示“無法拒絕”。在此之前，Finn 曾是Codiak Biosciences的發現研究副總裁，以及 Intellia Therapeutics 的平臺生物學和肝臟藥物發現執行總監。

而該公司領導者Rahul Kakkar曾是自身免疫藥物製造商 Pandion Therapeutics 的前首席執行官，該公司後來以 18.5 億美元的價格被出售給默沙東。

▲圖丨Rahul Kakkar（來源：Tome Biosciences）

管線方面，Tome目前尚未披露任何候選藥物以及目標適應症。據 Kakkar 表示，該公司的細胞治療項目中涉及“一些非常大的適應症”，但也沒有透露任何具體疾病，僅僅提到其希望在明年的科學會議上展示其進展。

不過，根據此前的一些宣傳材料，Tome早期曾表示將推動用於治療肝臟疾病的基因療法和治療自身免疫性疾病的細胞療法，並且希望在 2026 年開始進行人體測試。除此之外，一些單基因突變導致的罕見病也是 PGI 技術所擅長的領域。

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