基因组编辑脱靶检测，创新技术平台如何商业化？

基于 CRISPR 的基因编辑技术将基因组精准疗法推向了新高度，数十家公司正在开发潜在的变革性疗法。除了承诺之外，还存在与意外、脱靶编辑相关的已知和未知的风险。

降低风险需要尽可能完整的质量控制，该领域需要快速、可靠、准确且经济高效的方法来测量 DNA 中的双链断裂 (DSB)。

但当你开发了一套可以对基因编辑或DSB进行QC的技术方案之后，后面该怎么发展？

这篇文章是Broken String Biosciences/BSB或称“断弦”的故事。

作为英国卡迪夫大学的衍生公司，BSB提供基于测序的基因组编辑效果检测方法，定位在基因组编辑治疗的安全分析上。

BSB于 2020 年由卡迪夫大学教授Simon Reed（担任公司CSO）、前实验室成员Felix Dobbs（担任CEO）和Patrick van Eijk 以及公司董事会主席 Simon Kerr共同创立。Felix Dobbs来到该实验室是为了参加阿斯利康赞助的一个博士项目，该项目旨在解决测量基因组编辑脱靶效应的挑战。

公司的平台技术是INDUCE-seq。这是一种无需 PCR 的文库制备方法，可使用特殊的测序接头标记 DNA 断裂，从而生成无偏差的断裂图谱。该方法本质上使用 Illumina 流通池作为基于杂交的富集面板。最终，每个测序读数都对应于一个标记的断裂。

2022年7月，BSB的三位科学联合创始人在《自然通讯》上发表了一篇描述INDUCE-seq的论文。他们的工作流程将全长 Illumina P5 接头原位引入断裂位点，然后进行片段化，然后使用“半功能” P7接头进行文库制备，其中双链寡核苷酸的一侧被去掉。这使得该方法能够使用 Illumina 流通池作为基于杂交的捕获装置，仅富集来自断裂两侧的片段，从而减少文库制备过程中的扩增需求，因为扩增会引入噪音并扭曲断裂发生的频率。这就意味着每当在同一位置检测到多个读数时，它们都来自不同的细胞，于是就可以根据细胞数量对双链断裂进行标准化和量化。

与常见的基于 PCR 的方法相比，INDUCE-seq 测量的 DSB 具有更高的特异性和更少的噪音，可以检测到那些难以检测及致癌的低水平脱靶编辑。INDUCE-seq 提供了一种公正的方法来系统地评估 CRISPR 基因编辑的潜在脱靶问题。

2021年，公司入选 Illumina 加速器计划，帮助这家分拆公司于 2021 年 9 月迅速获得 430 万美元种子融资（大名鼎鼎的腾讯参与了投资）。这使该公司的员工人数增加到 12 人，帮助该公司迁入到剑桥的Wellcome Genome Campus。

BSB通过参与公私合作伙伴关系快速建立了行业认可，例如加入国家标准与技术研究所基因组编辑联盟以及健康与环境科学研究所细胞治疗追踪、循环和安全委员会。这些联盟帮助BSB的技术获得了国际验证，并与早期采用者一起启动了商业运营，这些技术已经开始产生可观的收入。

到目前为止，阿斯利康和诺华的工作是INDUCE-seq最公开的使用；然而，这些结果尚未公布。根据公司的说法，BSB从两家制药公司收到了基因编辑样本，其中两种不同细胞类型中的每一种都有大约六次 CRISPR 引导的编辑。BSB报告了脱靶和在靶编辑，然后使用 TwinStrand 的双链测序方法来仔细观察突变结果。

本质上，INDUCE-seq 使研究人员能够评估基因组编辑工具的特异性并评估相关的脱靶遗传结果，解决了现有基因编辑脱靶测量方法的局限性，使用 NGS 直接测量和量化 DNA 双链断裂。理论上，它可以在整个发现、临床前和临床开发阶段提供数据驱动的、可操作的见解，以解锁基因组内的新治疗靶点并推进基因编辑疗法开发。

基于此，2023年9月，BSB宣布完成1500万美元的A轮融资，由 Illumina Ventures 和 Mérieux Equity Partners 共同领投。

发展到这里，BSB看起来是成功的，完成了技术平台开发，在重点客户那里完成了平台和商业验证。后续就是如何打造完整解决方案的产品，持续商业化、不断吸收客户并增加市场采用的问题。

细胞和基因疗法的临床进展因脱靶安全问题而受到阻碍，基因治疗市场以及与之相伴的基本脱靶评估技术看起来是一个快速增长且刚需的机会。至少有 40 家公司使用各种平台来开发体内或基于细胞的疗法。几家公司已经启动了基于 CRISPR 技术的疗法的临床试验，美国FDA已经批准了第一个基于 CRISPR 的药物用于治疗镰状细胞病，监管机构估计有超过 1,000 个项目正在开发中。这些可能都需要BSB提供的类似的安全分析。

但问题是，基因编辑疗法开发商尚未就公正的衡量标准达成一致，INDUCE-seq并不是唯一的公开可用技术，比如其他的GUIDE-seq、ONE-seq等也不断被开发（基于此也成立了基因编辑分析公司SeQure Dx）。此外，基因编辑治疗公司内部也可能在投入研发自家的基因组QC技术方案和分析流程。

如何使得基于INDUCE-seq的解决方案更高效更可及，同时突出其技术特色；再有就是除了基因编辑的QC，还有没有哪些邻近的领域也可以拓展适用，不断增加INDUCE-seq可解决的市场需求。这似乎是可以想见的发展思路。

借助完成的A轮融资，BSB称将INDUCE-seq开发为可扩展的“平台即服务”(PaaS) 产品，打造端到端的解决方案，并将其功能扩展到基因编辑之外，扩大其进入市场并推动商业吸引力，除了英国将在美国设立办事处。

在检测到染色体异常或对其他脱靶编辑的担忧后，一些利用基因组编辑技术的试验已被停止。特别是，CRISPR-Cas9系统通过在预定目标处切割两条 DNA 链来编辑基因组。这些 DSB 偶尔会脱靶，导至具有潜在致癌性的意外编辑。FDA希望基因组编辑公司从临床前阶段就开始识别和描述脱靶编辑活动和风险，但当疗法开发商向监管机构提供数据时，由于没有黄金标准，也没有对证明安全性所需的准确标准有一致的认识，导至与 FDA 的对话非常复杂，FDA也发现很难对其进行评估。BSB认为这是他们的一个机会，如果能标准化并加速这一过程，成为那个黄金标准。

INDUCE-seq是一个脱靶发现工具，但又不局限于此。反过来看，它也提供了一个视角来告知如何改进编辑过程，来帮助确定要使用的编辑系统。如果你有多个针对同一基因的guide RNA，它将揭示每个guide的具体概况，并允许决定继续推进哪个guide。然后，你可以在几种有效的编辑系统之间进行选择，以选择风险最小的一种。这也可以包括新颖的基因编辑系统如PRIME 编辑，扩展了基因组编辑的方式。

再换个角度看，INDUCE-seq确实是一项能够精确测量 DNA 断裂的技术。DSB是基因编辑过程中可能产生的断裂，但在不进行基因编辑的其他生理活动中也会产生一些断裂。INDUCE-seq也可以适用于检测这些断裂，或者说可以通过这种方式进行末端标记的一系列其他基因组特征，包括全基因组突变、单链断裂和缺口。本质上，其他类型的 DNA 损伤可以转化为断裂，然后使用这种测序接头组合进行连接。

BSB现在计划探索的其中一个应用就是沿着 PARP 抑制剂的使用路径分析癌症治疗中的 DNA 损伤反应。这个想法是，遗传学和接触某些化学物质之间存在相互作用，以增强杀伤力。但如何才能识别出在正确的环境、正确的癌症和治疗中改变肿瘤从而使其做出反应的分子？这可能是INDUCE-seq能发挥作用的地方。

除此之外，与使用 Induce-seq 表征细胞疗法相邻的一个市场是环境和毒理学领域的风险评估。从历史上看，这是通过基于细胞的检测来完成的，但包括纳米材料在内的新材料与小分子具有非常不同的特征。它们确实需要一种不同的测试方式。INDUCE-seq可以适用于这种情况，其能够非常灵敏地检测个人对某些化学物质的暴露情况，这些化学物质可能会有自己独特的特征。

任何使用基因组编辑作为基础技术的公司都可以在发现、临床前或早期临床阶段的体内或离体治疗中受益于 INDUCE-seq，这样说一点也不假。但换句话说，BSB能不能成为此类评估的首选提供商，似乎还需要努力。

前路依旧漫漫。