辉大基因杨辉：中国CRISPR技术基础研发能力不输美国，最大的难点不是脱靶而是递送丨专访
“未来 10-20 年，如果能够有这样一家企业出现，不管是辉大也好，还是其他公司也好，能够利用基因编辑技术解决中国老百姓的健康问题，这将会大大影响我国的科研自信和文化自信，就像华为一样。”
“万能魔剪”基因编辑工具 CRISPR 在国内外掀起了一波又一波的小高潮，从细胞疗法到基因疾病的治疗，堪称强大的功能让这块 “大蛋糕” 愈发“诱人”，但国内外的“食客”——公司所处的发展情况却并不相同。张锋、刘如谦等基于 CRISPR 技术所创办的公司已经成功上市，与之相比，国内的相关企业则多属于起步阶段，千亿市场仍在积攒能量，尚未爆发。
为什么会出现这种情况？哪些因素造成了我国基因治疗市场规模和发展之间的不匹配？生辉采访了辉大（上海）生物科技有限公司（以下简称“辉大基因”、“辉大”）的联合创始人、首席科学顾问杨辉，他本人是现任中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员、灵长类疾病模型研究组组长、博士生导师，上海交通大学生物学学士，中科院生物化学与细胞生物学研究所博士，麻省理工学院 Whitehead 研究所博士后，从 Whitehead 研究所回国后，杨辉在 2018 年联合创立了辉大基因，他认为，想要让中国基因治疗行业取得长足的发展，技术、政策和投资人思维的转化是起到决定性作用的“三驾马车”。
图丨杨辉（来源：被访者提供）
“与芯片类似，中国需要研发拥有自主专利的基因编辑技术”
生辉：您为什么会选择进入辉大基因担任首席科学顾问这个职位？是跟您之前的科研经历有关吗？
杨辉：我之前在 Whitehead 研究所读博后，我们是第一个应用 CRISPR 技术从事基因修饰动物模型研究，也是当时第一时间接触到 CRISPR 这项技术的。2014 年我 回国之后，我的研究方向也主要是用 CRISPR/Cas9 技术去做一些大型动物、小鼠的动物疾病模型，并优化模型建立方法，主要是在动物水平进行动物模型建立的研究。但是我觉得单纯建立动物疾病模型离 CRISPR 实现真正应用还比较远，如果能够直接将 CRISPR 直接作用于成体动物的疾病，就会拉近其与治疗应用的距离，所以我从 15 年开始慢慢开展用基因编辑技术去做成体治疗的工作。通过现在最常用、最安全的方式，就是通过 AAV（腺相关病毒）的包装实现递送，也花了蛮长的时间研发相关平台，期间也完成了不同疾病小鼠动物模型的建立，目前也在建立灵长类的动物模型。
在科研单位做动物模型实验比较容易，但是想要真正将基因编辑技术应用于临床去治疗病人，依靠目前的政策形式和经费资源是远远不够的，因为开展一个临床实验、生产所需的 AAV（腺相关病毒）载体级别，都需要匹配相应的 GMP 水平，必须要从实验室走出去，去建立公司。所以，17 年我们产生了成立公司的意向，我的一个学生，也就是现在辉大基因的 CEO 姚璇当时正好毕业，我们在交流中达成建立公司的共识。经过一年多的筹划，我们的天使轮投资人夏尔巴投资创始合伙人蔡大庆找到我们，当时我们也有一些文章陆续发表出来，特别是在基因治疗方面，与他沟通了两次后他决定投资，所以在 18 年我们决定成立一家公司，把自己实验室的技术平台推向临床。当时我、姚璇、我太太 三人一起作为联合创始人，创立了辉大基因。
在 18 年年底，辉大基因正式成立，当时主要聚焦在将基因编辑技术结合基因治疗，将其应用于罕见病的治疗，也在小鼠模型上取得了有效的结果。基因编辑技术包含很多种，包括 DNA 编辑、碱基编辑、RNA 编辑和表观遗传的编辑。此前，我们曾陆续发表了一些论文，发现现有的基因编辑工具存在一些问题，比如脱靶的问题，现阶段通过各种改造技术也解决了这些突发问题，但是这些研究都是在原有基因编辑技术的基础上发现的，而这些工具都是国外科学家发明，我们不拥有核心专利。所以和芯片技术的发展类似，我们希望从底层技术开始做起，从源头开始去找新的工具，而不是在他人研究的基础上去做新工具的开发和使用，最近也取得了一定的进展。目前已经开发了与原有工具完全不同、可以申请自己的核心专利的工具技术，它也具备独特的优势，比如说工具的尺寸比较小，这对 AAV 的包装而言非常有利。
之后公司和实验室研究方向将更加聚焦在我们自主研发的工具上，将它不断地 优化，在各种动物模型上验证之后将其推向临床。有了这个想法之后，其他的投资人慢慢加入，第二轮融资主要来自辰德资本和药明康德。现在公司的目标是将围绕自主研发的 RNA 编辑工具组建不同的药物管线，进行后续的研究。随后，实验室、研究所和中科院毕业的学生陆续加入。这让辉大跟其他公司相比，拥有了自己的优势——公司内部的基础科研能力特别强。当然我们也有一些弱势需要去攻克，比如 CEO、COO、生产和临床方面的经验比较稀缺，所以我们正在陆续的招募这些人员，其中，由于中国 AAV 病毒的生产刚刚兴起，大部分公司主要从事小分子抗体的 CMC 生产，所以去年年底我们招募了一名在 AAV 病毒 CMC 生产方面有丰富经验的同事，一起共建 AAV 平台。一方面，我们拥有自己的研发管线，另一方面，我们希望建立自己的 AAV 平台，同时我们也希望与国际药企、国内发展良好的知名药企去建立一些合作关系，共同开发管线，借助他们在临床、运营方面的长处。
生辉：辉大自主研发的 RNA 编辑工具现在进展如何？
杨辉：RNA 编辑工具已经申请了国际专利，现在科研工作正在审稿中，我们也跟其他的现有的基因编辑工具做了比较，无论是尺寸大小还是效率，整体表现都不错。
生辉：之所以能够达到这种效果，主要是因为辉大在哪方面做出了一些改进？
杨辉：以往的基因编辑工具是都从现有的数据库，也就是已经拼接好的数据库里面寻找，数据库的信息含量不够丰富，但是我们实验室基于宏基因组数据库，包括没有经过拼接、不能培养的微生物基因序列的组合，需要很好的算法将它拼接，这个数据库是过去已拼接好数据库容量的 30~40 倍，再配合后续大规模验证，我们就可以找到未被发现的、更好、更新的蛋白。
生辉：与张锋团队开发的 RNA 编辑工具相比，辉大的 RNA 编辑工具最大的优势是什么？
杨辉：张锋发现的 RNA 编辑工具主要是用于体外检测，例如针对新冠病毒的检测的 SHERLOCK。我们开发的工具主要聚焦于体内的应用，张锋发现的 RNA 编辑尺寸比较大，所以就体内应用而言，在效率、递送等过程都有比较大的困难。我们聚焦于筛选尺寸比较小的工具，这样体内应用效果就会比较，而张锋开发的工具体外效果很好，不需要考虑尺寸大小的影响，我们侧重点有所不同。
生辉：公司的 AAV（腺相关病毒）递送系统研究进展如何？能够达到怎样的效果？辉大基因 AAV 平台的应用情况如何？
杨辉：目前我们已经建立了一个我们 AAV 病毒库，辉大基因筛选的目的跟以前别人做传统基因治疗的目的不一样，他们对特异性的要求很高，因为一旦不具备特异性那么 AAV 载体的安全性就得不到保证。但是对于基因编辑来说，特异性带来的影响并不大，对基因编辑而言，最注重的是效率，特异性排在第二位，所以目前 AAV 病毒主要应用于基因编辑领域，也更加注重 AAV 腺病毒的高效性，尽可能实现靶细胞的转染。现阶段我们的平台主要还是应用于自身管线的研发，也在和一些 CDMO、药企沟通探索可能的合作。
生辉：药物研发管线有什么最新的进展？
杨辉：现在发展的比较快速的研发管线有两个，一个针对失明的治疗药物，还有针对脊髓性肌萎缩症（SMA）的药物。首先用传统的替代疗法，RNA 编辑工具管线的研发针对眼部疾病的进展是最快的，关于神经和眼部疾病的工具研发，目前我们正在进行大动物实验，如果在大动物实验能得到更好的数据，在临床应用上也会更有保证。
图丨辉大基因在研管线（来源：辉大基因官网）
生辉：神经系统主要针对哪一类神经退行性疾病？
杨辉：主要分为三类，最新发表的研究主要针对帕金森，我们发现通过基因编辑可以将非神经元变成神经元，起到治疗神经退行性疾病的效果，这是第一类；我们也在寻找一些在特定脑区域发病的疾病，这是第二类；第三类就是外周神经系统疾病，从中寻找一些由点突变引发的疾病。
生辉：MIT 的科学家此前认为，CRISPR 工具目前还无法治疗阿尔兹海默症这一神经退行性疾病，你怎样看待这一观点？
杨辉：帕金森成因比较复杂，但都会导致多巴胺神经元凋亡，可能是由多基因或非基因导致的。而阿尔兹海默症是有全脑性神经元凋亡导致的，他的致病机理比帕金森还复杂。但是它们有一个共同特点——导致大量神经元的凋亡，所以通过基因编辑做转分化治疗，多巴胺神经元是个非常好的对象。但是否能运用到阿尔兹海默症，还是需要更加深入的研究，如果仅依赖基因修复这一途径，我觉得路途还比较遥远。此外，现在也还不清楚弥补神经元是否对阿尔兹海默症的治疗产生帮助，这需要科学家去进一步研究探讨。
生辉：基于自己的研发平台，辉大基因未来有和药厂、科研结构合作的意向吗？
杨辉：我们不会去做 CRO 服务，但是会跟药企和研究机构去建立管线合作。
生辉：目前在和哪些机构合作？
杨辉：现在正在和一些药物研发机构洽谈合作的事宜，科研机构目前在围绕与神经所的合作展开。6 月底我们 5000 平方米实验室也将建立完成，包含研发实验室、动物房、GMP 生产体系，将基础科研和药物生产流程打通，目前已经开始招募临床人员去跟医院对接，争取早日能够开展临床实验的推进。
生辉：您所在课题组的研究和辉大的研发业务之间有哪些联系？
杨辉：其实像一个上下游的关系，实验室研究集中于新基因编辑工具的开发、优化和脱靶检测，申请了基础专利之后，按照国家规定将专利许可或转让给公司，去做进一步的动物实验等下游研究。公司主要承担动物实验、临床申报等下游工作。
“CRISPR/Cas9 应用最大的难点不是脱靶效应和安全性，而是递送”
生辉：曾有研究提出的 Cas9 蛋白存在一定安全隐患，您如何看待这一结论？
杨辉：CRISPR/Cas9 可能存在一定的危险性是业内的普遍共识，因为它会造成 DNA 双链的断裂，目前也有几种应对方式，以削弱其带来的不良影响。第一种方式是通过缩短作用时间减少突变的发生，选取那些免疫耐受或肿瘤耐受少的临床方式，尽量减少副作用；第二种方式是不造成双链断裂，比如利用 DNA 的 Base editor，改造之后的工具不会造成双链断裂，同时脱氨酶的脱靶效应也解决了。大家普遍认为经过 DNA Base editor 改造后，基因编辑的效率和安全性都在可接受范围内。但是目前也面临着一些问题，那就是经过改造后的工具太大了，所以将其作用在细胞上，与细胞治疗结合是目前比较适用的应用场景，也就是把细胞分离出来，再对它进行编辑，比如说造血干细胞可以治疗地中海贫血，实现 CAR-T 细胞的应用等。但是对于在动物活体内（in vivo）的应用场景来讲，大家还在寻找一种对工具大小没有要求的递送工具，另外也在寻找开发更小的 DNA Base editor 工具，这些因素都会对 CRISPR/Cas9 未来应用产生影响。
生辉：CRISPR 在整体应用上的的难点是什么？安全性是最大的难点吗？
杨辉：我觉得安全性和效率都不是现阶段最大的难点，递送才是。目前为止最大难点是如何实现低成本的将 CRISPR 工具递送到每个细胞中。AAV 也不是最佳的递送工具，因为它难将工具递送到每个细胞中，所以目前大家都在寻找一种新的应用，去解决递送中面临的问题。
生辉：您如何看待 RNA 单碱基编辑所引发的突变的问题？目前怎么解决？
杨辉：现在通过基因工程改造去修饰突变就能解决这一问题，比如张峰开发的 REPAIR 和 RESCUE 工具，高通量测序显示 RNA 水平的突变情况已经消失，但是它们的效率还不够高。现在整体 RNA 的单碱基编辑所面临的最大的问题是 in vivo（体内作用）的效率不够高，很难达到治疗的效果。
生辉：之所以不高的主要原因是什么？
杨辉：单碱基编辑 ADAR 系统的自身效率限制是主要的原因，目前还没有完全成熟。就像 DNA 单碱基编辑系统刚刚出现的时候，它的效率也很低，全球科学家大概通过 3~4 年的优化时间，才慢慢提升了它的效率。
生辉：活性酶是影响效率的主要因素吗？
杨辉：活性酶和 Cas 蛋白设计都是影响因素之一，如果仅仅依靠内源细胞，它的细胞表达量很低，这也是一个难点。
生辉：哪些特性决定了 AAV 可以充当 CRISPR 的递送载体？
杨辉：AAV 载体的发展已经经历了近二十年的时间，实际上大家始终在寻找不同的载体，最后才将目光聚焦到 AAV 身上，因为 AAV 载体的安全性可以得到保证，而且它的滴度非常高，对于基因编辑递送平台而言，AAV 技术现在的发展是相对来看是最完善的。
但 AVV 载体有一个最大的局限性，它可递送的工具尺寸太小，而基因编辑工具尺寸普遍较大，所以只有少部分的基因编辑工具能够有效的被 AAV 载体递送。目前来看，大家都在极力寻找一些更小的基因编辑工具，以实现其和 AAV 载体的完美的结合。
生辉：目前，在不改进 CRISPR 工具大小的情况下，有其他的载体可以被应用于递送吗？
杨辉：当然有。例如脂质体纳米粒（LNP）递送系统，但这一系统仍然需要很长的时间去进一步完善，科学家们经过多年研发，发现不少病毒载体和非病毒载体工具。然而，这些载体跟 AAV 相比还存在一定的差距。但是也可以利用互补优势拓展应用，比如说 LNP 对基因编辑工具的大小没有限制，但它在效率和特异性方面的表现不如 AAV 递送系统，所以针对不同的疾病、基因编辑工具，大家需要探索可应用于临床且收益大于风险的递送方案，这需要所有科学家共同努力开发，也需要一定的发展时间。
生辉：您预测大约需要多久？
杨辉：开发可广泛应用的工具，我觉得至少需要 10~20 年的时间。但是针对某种特定的情况和疾病，可能只需要 2~3 年的时间。或许现在已经有科学家在小型动物的模型上已经证明了某种工具是有效果的，但是在大动物模型上是否有效、安全性是否能保证，还需要时间去探索。这不能仅靠生物学家去完成，也需要化学、材料方面的科学家跟我们共同努力，我所在的实验室也在做相关的研究。
“国内外最大的差距不在技术上，而在观念上”
生辉：您对整个基因编辑的基因治疗行业有什么看法？中国该如何缩短与国外的差距？
杨辉：中国人口基数决定了其拥有巨大的市场，远大于美国，随着我国国人生活水平的提高，我认为未来中国会成为全球最大的基因治疗市场，不论是国外已经做了近二十年的传统基因治疗方法（替代疗法）还是基因治疗创新应用，中国都需要迎头赶上，不仅做到“中国第一”，更在全球名列前茅。中国有市场，有资源，想要实现这一目标就需要这一代的科学家、企业家、工业界人士、投资人和政府一起协商、共同努力。
想要做到这一点，我觉得两方面的因素非常重要。首先投资人的眼光要更加的支持原创，要挖掘企业的价值而不是仅仅依靠后期的临床数据，国外更注重于原创，觉得原创的价值更高，但中国的投资人更看重后期的应用情况，普遍认为“中国很难做出原创”，投资人的思维需要慢慢作出改变，要相信中国的企业也有开发原创技术的能力；其次，国内的上市政策需要作出改变。在纳斯达克，即便企业没有任何临床数据，以张锋和刘如谦为例，他们的公司都可以实现上市，面向高新技术企业中国的科创版是可以有一些政策上的倾斜，在国家、政策层面支持早期创业，因为早期创新所需的资源更多。
生辉：您预估一下想要实现您所说的这一情况大约还需要多久的时间？
杨辉：这要看投资人和政府的决心有多大，决心越大时间越短。现阶段很多从美国留学归国的中国青年一代科学家，所做的基础科研是非常前沿的，就国外环境而言，政府和投资人会从实验室阶段就对他们予以关注，但是在中国想要做到这一点并不容易，当然，投资者正在慢慢在改变，但是改变的速度可能还跟不上。
生辉：所以国内外最大的差距不在技术上，而在观念上？
杨辉：是的。基础科研在近 10 年取得了非常高速的发展，国家的引进项目、人才项目已经吸引了很多优秀的青年一代回国。
生辉：在追赶国外的这条路上，辉大基因将会扮演什么样的角色？
杨辉：我是我们研究所第一个尝试在实验室研究的基础上，以科学家身份去建立公司。科学家创业这条路跟其他的创业逻辑不太一样，在非常底层的技术已经取得一定的创新成果后才会愿意往前走一步去创业。所以，在保证高创新度的前提下，去验证未来这条路能走到哪里，我认为我们是肩负这个使命的，如果我们能够走好这条路，能给中国的科学家提供一个好的参照。中国过去已经在 “试剂”、“耗材” 这条路上取得了一定的进展，大家虽然一直在讨论原创新药的开发，想要开拓新的路，但是我认为，目前仍然没有找到前进的“法门”。所以我想尝试着去“探探路”，期间肯定会遇到很多困难，但也能找到一些志同道合朋友跟我们一起往前走，去看看这条路是否能走成。
生辉：在这条路上辉大基因最大的优势是什么？
杨辉：我们的团队非常年轻，研发能力很强，就研发能力而言，我们不输国外顶尖的公司，这是辉大最大的优势。但是其他下游业务的经验我们非常欠缺，团队比较年轻，还需要补足经验，这也是我们的劣势，所以我们也希望能够吸引一些有经验同志加入辉大，跟我们一起成长。
生辉：未来您想把辉大基因打造成一个怎样的一个公司？
杨辉：我希望辉大的未来不止步于仅开发一种药物，而是把自主研发的 RNA 编辑工具开发成一个成熟的制药平台，可以吸引各个领域的科学家、临床医生一起，从中国老百姓所患的常见罕见病、发病率较高的疾病起步，开发出一系列的治疗药物。基因药物的开发需要考量不同人种之间的差异，所以中国确实需要一家公司去帮中国老百姓去做这些尝试，让以前治不了的病，可以利用中国自己的研发平台去解决。未来 10-20 年，如果能够有这样一家企业出现，不管是辉大也好，还是其他公司也好，能够解决中国老百姓的健康问题，这将会大大影响我国的科研自信和文化自信，就像华为一样。
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