CRISPR 横空出世，助力 CAR-T 细胞治疗

konghelong

8 [9 b* `- U; q  M/ j! H& @
  r4 G, i4 o) {' w' f& l
投资要点
: Y, @5 U6 U) }: ]- a4 Z" V6 k, v8 G0 x, U4 Y. `2 ?* _* l0 [
基因编辑 —可随手操纵基因的上帝之手。基因编辑能够对基因进行精确操作， 实现基因定点突变、插入、删除。与传统的病毒载体导入基因相比，基因编辑 准确度高、效率高、成本低，未来将成为全球基础研究和临床应用的主流技术。 基因编辑主要包括 ZFN、TALEN 和 CRISPR 技术，中 CRISPR 具有操作简 单、脱靶率低、成本低廉、无种属特异性、细胞毒性小的特点，已成为基因编 辑最热门的研究方向。: C- F: n, Y7 l

5 i% {' l/ C; S  z; k基因编辑应用范围广，市场空间超百亿。基因编辑可随心所欲地操作 DNA，具 有广阔的应用范围。如在科研中可以通过基因插入和敲除等制造各种模式动物； 在临床中可用于 CAR-T 和 TCRT 肿 瘤免疫治疗；在农业中可培育性状优良品 种；在环保中可培养超级污水处理细菌。仅以 CAR-T 细胞治疗来计算，2020 年全球和我国市场将分别达到  150 亿美元和 300 亿元，假设基因编辑费用为20%，则市场规模将分别达到  30 亿美元和 60 亿元。考虑到基因编辑在更广阔的的医疗领域应用，甚至延伸到农牧、环保等领域，未来市场空间将远超百亿。
2 O) H2 f+ `( M+ i& L. S$ B5 a' E5 k# G- G* ]$ Z9 Y
CRISPR 横空出世，备受市场青睐。 2012 年才首次报道 CRISPR 可用于基因 编辑，但目前已经得到了学术界广泛认可。2015 年，CRISPR 荣获 2015 年生。命科学突破奖，具备冲击诺贝尔奖的潜力。在学术研究上，CRISPR 的论文数量和项目拨款都呈指数增长趋势，2014 年发布论文数量超过  600 篇，获得美国 NIH 的资助超过 8000 万美元。在资本市场上，几家  CRISPR 技术研发公司 纷纷获得了风险投资机构的数亿美元投资，诺华、Juno、Kite 等肿瘤免疫治疗 龙头企业也纷纷与其签订合作协议，重点进 CART 和 TCRT 免疫疗法的有效性和安全性。最大的一笔合作是  Juno 斥资 7.37 亿美元（含 6.9 亿美元里程 碑奖金）与  Editas  medicine 进行合作开发。中国政府也通过各项科技规划支 持 CRISPR 研发和应用，已有 50 多家研究机构申请了基因编辑专利。中山大 学的黄军就副教 授更是凭借对人受精卵进行基因 编辑被评选为《自然》杂志2015 年十大年度人物。
1 F; q* {3 R7 v% [% N% V
8 [( L" r' M' @0 |8 b/ D4 n8 _- u投资策略及标的推荐。基因编辑，尤是 CRISPR 技术凭借高效率和低成本的 优势将加快基因治疗时代的到来，是未来发展的重要趋势。; K4 L& `# m1 _" M! {, X) h

9 x. m8 j- J4 D( |5 A2 g基因编辑的前世今生+ [/ s5 X& a4 y+ g2 M
) |* ^5 o9 l- V; n* X" U
基 因编辑 能够对 基因进行精确 操作，实 现基因 定点突 变、敲 入、删除 等。基因 编辑可 以 在 干细胞 系、动植 物中开 展，从而 设计用 于药 物筛选 的细胞 株、临床 前研究 的动物 模型、改 良 动植物 性状等。 基因编 辑因 此在基 础研究、 药物研 发、临床 研究、 现代农 业、环境 保护以 及 基因治 疗等方 面都有 广阔的 应用前 景。# Z: t0 x+ ]) L7 b  i) s

8 h  t5 g& M) F3 Y; C6 I% c与 传统的 基因导 入方法 相比 ，基因 编辑技 术最大 的优势 在于准 确度高 、效率 高、成本低 。 在 基因编 辑技术 出现之 前，要将目 的基因 导入 受体细 胞极其 耗时耗 力。基因导 入一般 需要经 过 目的基 因提取、 目的基 因与运 载体结 合、目的 基因导 入受体 细胞、目 的基因 检测和 表达这4 个 步 骤。主 要难点 包括： 1）限制 酶对运 载体 DNA 进 行 剪切时 缺少特 异性， 属于遍 地开花 型 ，目 的基 因与 运载 体成 功结合 属于 小概 率事 件； 2） 即便目 的基 因与 运载 体成 功结 合，但 能 否顺利 导入受 体细胞 表达还 要靠运 气。因 此要将 目的基 因成功 导入受 体细胞 是一个 概率性问 题，需 要通过 大量重 复工作 才能提 高成功 率。" g( b6 y) L3 T
- s1 w& O; D$ E$ K: b0 x" x
基 因编 辑技 术则 完美 解决 了上 述难题 ： 1）基 因编 辑特 异性 强， 能够 对特定 位点 进行 精 确 剪切，脱靶 率显著 降低；2）基因编 辑无需 运载体 参与，可以直 接对受 体细胞 的 DNA 进行 操 作， 减少 了工 作量 。此外由 于传 统的 基因 导入 方法的 随机 性强 ，还 可能 会出 现其 他问 题， 如 插入错 误位置 导致原 有基因 失活而 致病 、插 入不活 跃区域 而无法 表达 、串联 重复插 入导致 表 达过量 等。而基因 编辑技 术在这 些方面 都有 了大幅 度改进 ，因 此迅速 成为学 术界的 研究热 点 ，风靡 全球。2 D; S. T( E6 j  ~. Z; Q
5 @- ]# k) J% o  f7 e; d4 j4 B

& ~7 W8 Q' P7 u" x$ W目 前主要 的基因 编辑技 术主要 有 HE（ homing endonuclease， 归 巢核 酸内切 酶）、 ZFN技 术（zinc-finger nuclease，锌指 核酸酶 ）、TALEN 技 术（ transcription activator -like effector nuclease，转 录 激 活样效 应因子 核酸 ）、CRISP R 技 术（ clustered regulatoryinterspaced short palindromic repeat， 成簇 规律间 隔短回 文重复 ）。 HE 由 于不 能定制 且种类 有限， 几近淘 汰，可 用性最 强的为 后三种 技术。
$ ?* I7 g, i. D/ I
5 T) I( l) ^! sZF N 由 一 个 锌指 DNA  结 合域和 一个非 特异性 核酸内 切酶 的 DNA 切 割域（ Fok-1）构成 。锌指 DNA 结合 域一 般包含 3-4 个 独立 的锌指 重复 结构， 每个锌 指结构 能够识 别 3 个 碱基， 因 而一个 锌指 DNA 结 合域 可以识 别 9bp 长 度的特 异性序 列（ ZFN 二 聚 体则 包含 6 个锌 指，可 以识 别 18bp 长 度 的特异 性序列 ）。锌 指  DNA 结 合域 可以进 行编辑 改造从 而识别 不同的DNA 序列 。DNA 切 割 域 必须以 二聚体 的形式 结合才 能发挥 对 DNA 的 切割 作用 ，因此 需要针 对 切割区 域设计 两条 ZFN， 双 方 间隔 6-8 个 bp 时 能 够发 挥最佳 的切割 作用。TALE N 由 一 个 包含核 定位信 号（ Nuclear localization signal, NLS）的 N 端 结 构域、 一 个 包含可 识别特 定 DNA 序 列 的典型 串联 TALE 重 复 序列 的中央 结构域 ，以 及一个 具有 Fok-1 核 酸内切 酶功能 的 C 端 结构 域组成 。通 过 DNA 识 别模 块 将 TALEN 元 件 靶向 特异性 的 DNA 位 点并结 合，然 后在 Fok-1 核 酸 酶的 作用下 完成特 定位点 的剪切 ，并借 助于细 胞内固 有的同 源 定向修 复或非 同源末 端连接 修复过 程完成 特定序 列的插 入（ 或倒置 ）、 删失及 基因融 合。% A1 f- I7 X' X) _5 t& M
& ]1 O  u) m+ \$ \
CRISPR  最 初 是在 细菌 体内发 现，细 菌每次 战胜病 毒后都 会将入 侵病毒 的小部分  DNA保 留于自 身的基 因组中 ，累积的 这些病 毒区域 就是 CRISP R。病 毒再 次入侵 时 ，细胞 便利用 保 留的这些 CRISP R 片 段 识别病 毒基因 ，如果 发现了 匹配的 DNA 序 列，就 利用 Cas9 蛋白 在 精确的 位点切 割病毒 基因， 从而发 挥免疫 作用。
! D$ b* K* U/ ]3 t
) o4 K  f5 X3 \6 n3 @3 B$ N: |# v: I+ e1 I! ^5 T

8 c4 m, C; k0 D7 K2 d6 y助   CRISPR  精 确 匹 配 的 特 性 ， 研 究 人 员 将 其 开 发 成 实 用 的 基 因 编 辑 工 具 。CRISPR/ Cas9 是一种 RNA 介导的 DNA  内 切酶 ，通过 一个与 目标序 列互补 的单链 引导 RNA（ single guide RNA， sgRNA） 引 导 定位到 基因组 的目标 序列上 ，在特 定基因 组区域 剪切双 链 DNA， 并 将目 的基因 插入， 形成重 组 DNA。与 ZF N 和 TALE N 相比 ，CRISPR 具 有 操 作简单、脱靶率 低、成 本低廉、无种属 特异性 、 细 胞毒性 小等优 点，是 目前基 因编辑 领域最 热门的 研究方 向。# j: z# o. `  z  Z& D/ n- `

/ _! c( [+ e3 P, Q1 w4 _. D
" W' y; g; o4 w" C( w基因编辑应用前景无限
# d- s  h2 M- I+ A7 B4 [% S
1 n; C5 w& e9 H7 ?基 因编辑 技术的 出现 为  DNA 层 面的 精准操 作提供 了必要 的工具 ，在科 研和临 床上得 到 迅 速推 广。 在科 研领 域， 可以 快速 构建 模式 动物 ，节约 大量 科研 时间 和经 费； 在农 业领 域， 可 以人为 改造基 因序列， 提高农 作物性 能，如 改良水 稻等粮 食作物； 在医疗 领域，可 以更加 准 确、深 入地 了解疾 病发病 机理和 探究基 因功能 ，可以 改造人 的基因 ，达 到基因 治疗的 目的。
  E4 M3 ]/ n( Z6 ]4 j& q% t( O6 i  b

% \; ]0 Z" y& x' S; {+ w目 前来看 ，基因 编辑技 术对医 疗领域 带来的 最大突 破在于对  CAR-T 细 胞 进行编 辑，从而 提高 CAR-T 细 胞 治 疗的疗 效、 减少副 作用和 降低成 本：
# e! j: q- H4 ~: g2 V, J2 N
) ]/ U7 J3 P9 XØ  解 除免疫 抑制： 结合  PD1 抗 体等免 疫检查 点药物 的优势 ，在  CAR-T 细 胞 中敲 除PD1 等 免 疫 检查点 抑制基 因，达 到或超 过 CAR-T+免 疫 检查点 药物的 效果；
8 x* z/ q; k6 v; ~
% A* B6 n/ M# X4 d' hØ  消 除个体 差异实 现 off-the-shi eld：通 过基 因编辑 方式敲 除引 起免疫 排斥的 相关基 因， 可 大批量 生产异 体 CAR-T 用 于 治 疗，解 决了异 体治疗 、规 模生产 和标准 化治疗 等 问 题；' a+ f. Q4 W0 i" @

' H2 ~4 t0 s5 q+ OØ  定 向整合  CAR 基 因：一 直以来 都是通 过病毒 介导或 其他 方式将  CAR 基 因导入 到 细 胞基因 组内，由于插 入方式 随机，有 潜在的 成瘤风 险。利 用基因 编辑技 术，可 以 定 向插 入 CAR 基 因， 解除 CAR-T 本 身 成 瘤风险 。$ Z: W6 _' P2 _1 q1 u

3 a. u# X+ }  Y3 z* m. @1 ]9 k  M8 U9 Q, ]" [2 B, t
* p' R+ M4 S: ?: v
今 年 ，《 Nature》 报 道 英 国应 用基 因编 辑技 术救 治了 全球 首例 白血 病患 者。 研究 人员 使用 TALE N 技 术 对的 异体 T 细 胞 进行 编辑，从 而实 现了三 大主要 功能： 1）导 入 CAR 基 因以 识 别癌细 胞；2）敲掉 识别患 者正常 细胞的 相关基 因 ；3）敲掉 引发自 体免 疫反应 的基因 。经过 基因编 辑的 CAR-T 细 胞 成 功治 愈了首 例急性 淋巴细 胞白血 病。基 因编辑 技术 与 CAR-T 细 胞 治疗 联合应 用的美 好前景 吸引 了 CAR-T 细 胞 治疗巨 头，纷 纷 与基因 编辑企 业达成 战略联 盟，加 快技术 研发进 度。未 来  CAR-T 细 胞 疗法 的竞争 将成为 基 因编辑 技术的 竞争，如 利用基 因编辑 实现异 体 CAR-T 细 胞 治 疗，将推 动 CAR-T 治 疗 走向 标 准化和 规模化 路径， 在临床 上迅速 推广。# f) S1 g( Q$ J0 l3 |

! P- k8 z5 V$ v: K) {& S8 Q3 ]4 a6 |; c

) G9 ^5 a: h" _& X1 o根据 EvaluatePharm a 预测， 2020 年全球以 CAR-T 疗 法 为 代表 的细胞 治疗市 场规模 将 达到 150 亿 美 元。到 2020 年 ，国内 将每年 新增 300 万 肿 瘤患 者，以 10%的患 者采用 细胞免 疫 疗法， 单人每 年平均 治疗费 用 10 万 元计算 ，国内 细胞治 疗市 场规模 约为 300 亿元 。假设 基 因编辑 技术占 总费用 的 20%，全球 和我国 市场 将分别 达到 30 亿 美元 和 60 亿 元。CRISPR有 望凭借 技术先 进性分 享最大 的一块 蛋糕。 考虑到 基因编 辑的 应用不 仅仅局 限于  CAR-T 细胞 治疗，还 可用于 动物模 型、药物 筛选等 临床 领域，而 且在更 广阔的 的农作 物培养、 动物育 种 。5 O5 a. ~/ g) m# `

8 `* P+ M' P  F' U& a1 S0 y- N, q: l% W5 o

. R( ?/ @. Z- a  G# I. bCRISPR 横空出世，引领未来技术潮流8 h2 K" O) A& t3 ^4 a( u+ U/ W
早在 1987 年 ， 日本 科学家 就在大 肠杆菌 体内发 现了 CRISPR 序 列 ，但一 直到 2012 年 才 首次公 开报道 将其应 用于基 因编辑 。这反 而增添 了 CRISP R 技术 “不鸣 则已， 一鸣惊 人 ”的 传 奇色彩 。$ q1 ^" u. M' \0 K

. X( s/ e4 @% U2 u
; b) S( R( F+ D, S- ^. P/ V2 [' a1 ~短短  3 年时 间， CRISPR 已 成 为 最火热 的基因 编辑技 术，被 誉为诺 贝尔奖 级技术 突破 ，目 前已 获 2015 年 生 命科学 突破奖（ “生命 科学突 破奖 ”奖旨 在表彰 将科学 作为一 生事业 并取得 重 大突破 的科学 家，每 位获奖 者获 得 300 万美 元，被 喻为 “豪华版 诺贝 尔奖 ”）。从 技术趋势 上看， CRISP R 将 逐 步取 代 ZFN 和 TA LEN 技 术 ， 成为基 因编辑 主流技 术。1 j# ~2 E  t* v, G3 u( `$ I
& t) t9 S' A9 u& D4 T; O* T
CRISPR 无 论 是 在学术 研究还 是应用 研究 方面都 得到了 广泛认 可，热 度直追 2012 年获 得 诺贝尔 生理或 医学奖 的 iPS 细胞。无论 是 CRISP R 相 关 论文的 发表数 量还是 美国国 立卫生 院 的资助 力度都 呈指数 增长趋 势，2014 年 发 表论文 数量超 过 600 篇 ，获 得的资 助超 过 8000 万 美元。
1 ~: C& J1 @& K8 ]7 f3 T5 u2 z7 {* L7 M  l+ C2 b2 ^, u

& ?( h1 @4 D- W4 p虽 然还是 一项全 新的技 术，但 CRISP R 已 经 展现 出了巨 大的市 场前景，得到了 资本市 场的 大力青 睐。 Editas  Medicine、 Intelli a Therapeutics 等 CRISP R 研 发 公司虽 然才刚 成立数 年 时间， 但已经 获得了 来自大 型制药 企业和 风险投 资机构 的大 笔资金 。
1 |. d" r/ _5 V. w% r& R( Y
: [2 _# m8 l6 q! I; XEdita s medicine) u$ [8 r# J1 s" w& X7 y
$ r* t: g) u; d( k9 Q7 R4 M
公司成立 于 2013 年 11 月 ， 创始 人为 CRISP R 行 业 先驱 张锋、 Jenni fer Doudna 等 人， 但 由于 CRISP R 专 利 纠纷 问题，Jenni fer Doudna 已 离 职。Editas medicine 已 获 得多 轮风险 投 资： 2013 年 11 月 获得 4300 万美元 A 轮投 资，投 资方包 括 Flagship  Ventures、 Polaris Partners 和 Third Rock Ventures；2015 年 8 月 获得 1.2 亿 美元 的 B 轮融资 ，由 Boris Nikolic 领 投， Google Vent ures 等跟投。
7 e& U; a9 s2 C1 [8 C
  \9 n! T/ |5 M2015 年 5 月 ， 国 际领先 的生物 制药 公司 Juno  Therapeutics 还 宣 布与 Editas  medicine 独 家合作 ，Juno 将支付 2500 万 美 元 预付 款+2200 万 美 元 研究投 资+6.9 亿 美元 里程碑 付款， 致 力于基 因编辑 在 CAR-T 和 TCR 肿 瘤 免疫治 疗领域 的应用，这也 是 CRISPR 基 因 编 辑领域 规 模最大 的研发 合同。
0 r+ w' [) m5 k$ @7 W4 N  U1 T/ c  Y) B7 h: V% S5 o
2016  年  1 月  4 日 ，美 国证 券交 易委员 会（ SEC） 对外 公布了 一条 重磅 消息 ，Editas Medicine  递 交 了 在 纳斯 达克挂 牌上 市申 请（ S-1  文 件） 。这 意味 着， 仅仅 创立 两年 有余的 Editas 将 成为 CRISP R 基 因 编辑领 域首家 IPO 公 司。 从 S-1 文件 来看， Editas 计划 募集 1 亿 美元， 其中 1500~2000 万 美 元用 于 LCA10 项 目 的临床 前和临 床试验 ， 2200 万 美 元用于 与 Juno Therapeutics 合 作 项目的 癌症治 疗临床 前研 究。& b! U4 b- V/ K; y) I

+ U9 k* p2 T* L0 H" \  gCaribou Bio sciences( S7 P& O/ H% B" c& d7 z+ _1 X4 i1 ^
* `. `* C' _' M3 V7 o5 V" Z- ^$ g
公司成立 于 2011 年 10 月 ，创 始人 为 Jennifer Doudna、Rachel Haurwitz、Martin Ji nek 和 James Berger。2015 年 4 月获得 1100 万 美元 A 轮 投资 ，投资 方包括 Fidelity Biosciences、 诺 华、 Mission Bay Capital、 5 Prime Ventures 等。
9 G& v. E' t: |# B3 I7 U( S
5 p2 i& [! x9 d( h0 h# p8 e另外  Caribou  Biosciences  还与  Atlas Venture 于  2014 年  11 月 联 合创 办了  Intellia Therapeutics， Jenni fer Doudna  在  2015  年  4 月 也 加 盟 公 司。 2014  年  11  月 ， Intellia Therapeutics 获 得了 由 Atlas Venture 和 诺 华领 投的 1500 万美元 ； 2015 年 1 月 ， 携 手诺华 开 展为 期 5 年的研 发计划 ，更好 地将 CRISP R 技术与 CAR-T 疗 法 相 结合 ；2015 年 月 ，获得 OrbiM ed HealthCare F und M anagem ent 领投的 7000 万 美 元。
# n7 B, p; y( a  a2 D1 V' Y3 F
CRISPR Therapeutics
8 t4 ~6 G4 _7 a, t9 X* I. R* L) i- B4 G# D4 Z! a
公司成立 于 2013 年 11 月 ，创 始人 为 Emmanuelle Charpentier、Rodger Novak 等 。2014 年 4 月 ，获得 Versant  Ventures 的 2500 万美元 A 轮投资 ； 2015 年 4， 获得 SR One 追加 的 3500 万 美 元的 A 轮投 资，以 及 Celgene Corporation 等的 2900 万美元的 B 轮投资 。
$ Z! n/ G2 k" F0 a$ Q* J9 q, L) E: R7 f
国外  CRISP R 技术研发和投资开展的如火如荼，我国也不甘示弱。虽然我 国并 非 是 CRISP R 基 因 编辑技 术的发 源地 ，但在 充足的 研究 人员和 资金的 支持下 ，我 国的 CRISP R 研 发 突飞猛 进。由于国 内顶尖 研究人 员都是 公立 大学或 研究机 构的在 职员工 ，因 此研究 资助主 要 来自政 府，如 自然科 学基金 、农业 部、科 技部、 省级政 府等 都提供 了大量 的资金 支持。
$ p  B1 e% ]: l3 l3 ?! H; d/ \+ ~1 ?; X. v! u9 E
据 估计国 内至少 有数十 个研究 机构正 在运用 CRISPR 技术， Thoms on  Innovation 的数 据 分析显 示我国 已有  50 多 家研 究机 构申请 了基因 编辑专 利，通 过该技 术制造 出了新 的狗、 山 羊、猴 和猪等 品种。
+ r4 n3 ~  V2 a" }9 U. O+ M! P# O! K, O0 h) e# i# K3 Q0 e% ?" Z" M
最 值得 引人 注目 的是 中山 大学 的黄 军就 研究 团队 对不 能存 活的 人受 精卵 进行 基因编 辑 ， 与 动物模 型和成 体细胞 模型相 比更加 接近正 常人体 胚胎 ，从而 了解 CRISP R 技 术 的准 确性和 保 真性。但 由于这 项研究 涉及人 体生殖 细胞编 辑，在全 球引起 了广泛 争议。凭 借这项 突破性 的 研究成 果，黄 军就入 选《自 然》杂 志 2015 年 十 大年 度人 物。
/ L1 \1 T7 W9 D, S# V6 i
( u$ H2 ~' h! ~6 DCRISPR 投资策略及标的0 L, K3 W( a7 d3 g
$ M% ?# Q0 y9 x% m3 `
我 们认为 基因编 辑，尤 其是 CRISP R 技 术 凭 借高效 率和低 成本的 优势将 加快基 因治疗 时 代 的到来 ，在 CAR-T 细 胞 治 疗领 域的应 用前景 最广阔 。银河 生物 通 过基 因编辑 制 造模式 动物模 型的技 术十分 成熟，已 经进入 稳定盈 利阶段，并在积 极开 发 CRISPR 技术应 用 ；劲嘉 股份 把 握基 因编辑 未来发 展趋势 ，合作方的  CRISP R 基 因 编辑 技术处 于 领先地 位。; O! V) T. L, R
劲嘉股份：大健康与基因编辑概念新贵；银河生物：战略转型医药生物，基因编辑技术实力雄厚；安科生物：基因编辑与细胞治疗的完美结合；澳洋科技：转型大健康，积极涉足基因领域。
1 R* D; K. G8 K3 H: Z