Intellia 用於治療 ATTR 的 CRISPR 基因編輯療法

撰稿:Linda Kang

審稿:趙子揚

在生醫領域的人對 CRISPR-Cas9 這個技術應該都不陌生,CRISPR 的全名是 clustered regularly interspaced palindromic repeats,是古生菌 (archaea) 基因體中重複的 DNA 片段,由一名西班牙研究生 Francisco Mojica JM Mojica 發現。在 2012 年,這些重複的 DNA 片段被正式命名為 CRISPR。Cas (CRISPR-associated protein) 則是其一種切割 DNA 的酵素 (endonuclease),CRISPR-Cas9 是細菌用來對抗病毒感染的一種機制。CRISPR 正名的同年,美國柏克萊大學 Dr. Jennifer Doudna 和德國 MPUSP 的 Dr. Charpentier 研究團隊便利用這個特性來編輯基因,並在2020 年共同獲得諾貝爾化學獎。Dr. Charpentier 於 2013 年在瑞士成立了生技公司 CRISPR Therapeutics,而 Dr. Doudna 也在 2014 年時創立了基因編輯公司 Intellia Therapeutics。


CRISPR-Cas9 技術問世後,科學家們便嘗試將 CRISPR-Cas9 基因編輯應用在基因治療上。 2019 年時 CRISPR Therapeutics 和 Vertex Pharmaceuticals 合作研發的 CTX-001 開始了第一、二期臨床試驗。CTX-001 主要是用於治療遺傳性血液疾病,包含鐮刀型紅血球疾病 (sickle cell disease, SCD) 及乙型地中海貧血 (transfusion-dependent β thalassemia, TDT)。治療過程是把造血幹細胞 (hematopoietic stem cells) 抽取出來,並利用 CRISPR-Cas9 調控血紅蛋白,再把編輯過後的紅血球輸回病患體內。今年一月初發表於 NEJM 的實驗結果顯示,患者在接受治療後,血液內胎兒血紅蛋白持續且穩定的增加,且不需要再輸血治療,並有可能成為第一個拿到 FDA 許可的 CRISPR 基因編輯療法 [1]。Intellia Therapeutics 在應用 CRISPR-Cas9 於基因治療上進度稍晚,它的 NTLA-2001 在今年六月才在 NEJM 發表第一期臨床的期中結果,並且 IPO 也於當週以每股 $145 的價格上市 [2]。

NTLA-2001 是用來治療遺傳性澱粉樣蛋白疾病(hereditary transthyretin amyloidosis, hATTR)。ATTR 有兩種,一種是野生型 (wild-type ATTR),另一種是罕見且會致命的遺傳性 ATTR (hATTR)。TTR 是個只有 14 kDa 的小蛋白,在肝臟中和成後,通常以 tetramer (四聚合體) 的型態遊走在腦脊髓液 (cerebrospinal fluid) 和血液中。在正常的情況下,TTR 會隨著年齡增長而變得不穩定,使得蛋白容易出現摺疊錯誤的情況,摺疊錯誤的 TTR 無法組合成 tetramer (四聚合體),而是以 monomer (單體) 或 dimer (二聚合體) 的型態存在。當這些摺疊錯誤的單體聚集時會產生不規則的聚合體,並堆積在組織細胞或神經細胞中,導致細胞死亡 [3]。hATTR 則是因為 TTR 基因突變而造成的,突變的 TTR 比正常的 TTR 更不穩定,更容易摺疊錯誤和堆積。

ATTR 通常發生在心臟和神經系統,目前用來治療 ATTR 的基因療法包含於 2018 年拿到 FDA 許可的 OnpattroTM (patisiran, Alnylam) [4] 和 TegsediTM (inotersen, Ionis Pharmaceuticals) [5]。Onpattro 是一種小分子干擾核糖核酸(small interfering RNA, siRNA),也是第一個得到 FDA 許可的 RNA 療法。它利用脂質奈米微粒(lipid nanoparticles, LNPs)把 siRNA 直接送進肝臟裡,使 TTR 的 mRNA 不能被轉譯成蛋白質,進而使 TTR 表現量降低 80% [4]。Tegsedi 則是反義寡核苷酸  (antisense oligonucleotides),可以使 TTR mRNA 被降解,無法轉譯成蛋白,同樣可以降低 TTR 表現量達 80% [5]。

Intellia Therapeutics 和 Regeneron Pharmaceuticals 合作研發的 NTLA-2001 也是利用 LNPs 把 CRISPR-Cas9 送進體內。CRISPR-Cas9 進入肝臟細胞後會阻斷 TTR 基因,降低 TTR 的表現和血液裡的 TTR 含量。Intellia 於於去年十月底宣布他們將在英國和紐西蘭開始第一期臨床試驗,主要是檢測其安全性和有效性 [6]。ATTR 患者以靜脈注射的方式接受了一劑 NTLA-2001,然後在 28 天後測量其血清中 TTR 含量。結果顯示接受低劑量 (0.1 mg/kg) 的患者,其血清中的 TTR 減少了 52%,而高劑量組 (0.3 mg/kg) 的血清中 TRR 則減少了 87% [7]。相比 Onpattro 和 Tegsedi 的 80% 還要好一些,不過 NTLA-2001 最大的優勢在於它只需一劑注射,而Onpattro 則需每三週施打一次,Tegsedi 也要每週施打一次 [4, 5]。

以 CRISPR Therapeutics 和 Intellia 目前的臨床結果來看, 將 CRISPR 技術用於基因治療是可行的。不過,雖然 Intellia 的第一期臨床試驗目前看來頗為成功,Dr. Doudna 卻在日前 CNBC 訪問時表示,CRISPR 基因治療仍有局限。要如何把 CRISPR-Cas9 準確送進目標器官裡是個需要解決的難題 [8],如果這點可以克服的話,將來這個技術便可以應用在更多疾病上。

參考資料:

  1. H Frangoul et al, NEJM 2020, https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2031054
  2. BioSpace / Intellia Tops Busy Period with $600 Million IPO, https://www.biospace.com/article/intellia-tops-busy-period-with-600-million-ipo/
  3. Wild-type ATTR Amyloidosis
    https://arci.org/about-amyloidosis-old/wild-type-amyloidosis/
  4. FDA approves first-of-its kind targeted RNA-based therapy to treat a rare disease
    https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-first-its-kind-targeted-rna-based-therapy-treat-rare-disease
  5. Akcea and Ionis Receive FDA Approval of TEGSEDI™ (inotersen) for the Treatment of the Polyneuropathy of Hereditary Transthyretin-Mediated Amyloidosis in Adults
    https://ir.ionispharma.com/news-releases/news-release-details/akcea-and-ionis-receive-fda-approval-tegseditm-inotersen
  6. Intellia Trials CRISPR Drug as Permanent Cure to Fatal Hereditary Disease
    https://geneonline.news/en/intellia-trials-crispr-drug-as-permanent-cure-to-fatal-hereditary-disease/
  7. JD Gillmore et al, CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidosis. NEJM (2021)
    https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2107454
  8. CNBC / How CRISPR gene editing will treat diseases in future: Nobel-winning Intellia co-founder Jennifer Doudna https://www.cnbc.com/2021/06/30/how-crispr-gene-editing-will-treat-disease-intellia-founder-doudna-.html
Written by EBC_admin
August 1, 2021

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