张锋两位学生创立的新型基因编辑公司迅速陨落，去年刚获超2亿美元融资，如今资本不再看好|dna|丝氨酸|位点|国防部门|张锋|整合酶|特种部队|生物学家|细胞|美国国防部

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

2023年底，一家名为Tome Biosciences的生物技术公司走出隐身模式，宣布完成2.13亿美元融资（A轮+B轮），这也是2023年生物技术领域最大规模的融资事件之一。投资者为a16z、Arch Venture Partners和Google Ventures等顶尖投资机构。

然而，这一大规模融资仅8个月之后，该公司却被爆将裁掉几乎所有员工，并寻求出售。这也标志着这家基因编辑明星初创公司的迅速衰落。

该公司的发言人表示，尽管公司在科学方面取得了明显进展，但投资人对整个基因编辑领域的情绪已发生巨大变化，尤其是处于临床前阶段的公司。因此，公司计划以更低的产能运营，保留核心知识产权，同时积极与多方保持沟通，以探索战略选择。

Tome Biosciences公司，基于其两位创始人Omar Abudayyeh博士和Jonathan Gootenberg博士发明的新型基因编辑技术——PASTE，致力于开发能够在体内纠正基因的治愈性的细胞和基因疗法。二人曾是CRISPR基因编辑先驱张锋教授的研究生，现为麻省理工学院（MIT）的研究员。

Omar Abudayyeh（右）和Jonathan Gootenberg（左）

PASTE 技术及原理

2022年11月24日，麻省理工学院的Omar Abudayyeh、Jonathan Gootenberg等人在Nature Biotechnology期刊发表了题为：Drag-and-drop genome insertion of large sequences without double-strand DNA cleavage using CRISPR-directed integrases 的研究论文【1】。

该研究在CRISPR的基础上开发了一种名为PASTE的新技术，能够以更安全、更有效的方式替换突变基因，可向哺乳动物及人类细胞中定点插入长达36000个碱基的DNA长片段。

在这项研究中，研究团队聚焦于丝氨酸整合酶，该整合酶能够将大片段DNA序列整合到附着位点。首先，他们使用Cas9切口酶（只切断DNA一条链，而不造成DNA双链断裂），它在gRNA的引导下切割特定基因组位点，此时Cas9切口酶融合的逆转录酶将丝氨酸整合酶所需的附着位点序列整合进切割位点。在此基础上，丝氨酸整合酶就可以与附着位点结合，进而将大片段DNA序列整合到基因组中。

PASTE技术原理

注：ProgrammableAddition viaSite-specificTargetingElements（基于位点特异性靶向元件的可编程添加），简称PASTE，PASTE这个词本身有粘贴、插入的意思。

研究团队进一步在人类细胞和小鼠体内证实了PASTE技术整合大片段DNA的高效性，该技术大大扩展了基因编辑的范围，为复杂基因缺陷疾病的治疗，以及CAR-T等细胞疗法的开发提供了新的工具。而且，该技术不依赖DNA双链断裂，相比CRISPR-Cas9，更具安全性。

在该论文的基础上，Tome Biosciences公司开发了可编程基因组整合（PGI）平台，该公司在官网写到——PGI是一个强大且灵活的技术平台，释放了基因组工程的全部潜力，代表了基因组医学的最终章。该平台克服了当前基因编辑面临的主要局限，具有以下几种优势：

以不依赖DNA双链断裂（DSB）的方式高效定向插入DNA片段；
插入DNA片段的大小范围为100-10000+碱基；
将序列精确插入在编程位点；
可同时插入多个序列；
可编辑分裂细胞和非分裂细胞；
最大限度减少脱靶性；

与刘如谦的先导编辑技术产生专利争议

从技术原理来看，PASTE技术很容易让人想到刘如谦教授团队开发的先导编辑（Prime Editing），先导编辑系统通过融合Cas9切口酶和逆转录酶，可在特定位点实现DNA的替换、敲除和插入。而PASTE技术看起来是在先导编辑系统的基础上融合了丝氨酸整合酶，相当于显示用先导编辑系统在基因组中插入丝氨酸整合酶的附着位点，然后通过丝氨酸整合酶来实现大片段DNA的整合。

因此，外界对于使用PASTE技术是否需要获得先导编辑技术专利授权产生了疑问。

Tome Biosciences公司CEORahul Kakkar博士表示，公司拥有非常牢固的知识产权，没有寻求也不打算寻求任何第三方的专利授权许可。事实上，该公司也确实在今年4月份获得了美国专利和商标局颁发的专利授权。

值得一提的是，刘如谦教授表示，团队在2018年开发先导编辑（Prime Editing）时就认识到使用先导编辑将整合酶附着位点安装到基因组DNA的目标位点的有用性。因此在先导编辑的论文【2】以及专利申请时都使用了先导编辑将位点特异性整合酶酶附着位点整合到人类细胞基因组中的例子。

刘如谦教授

此外，2021年12月，刘如谦团队在Nature Biotechnology期刊发表了论文【3】，开发了双先导编辑（TwinPE），并通过将先导编辑与位点特异性丝氨酸整合酶结合使用，开发了PASSIGE技术（prime-assisted site-specific integrase gene editing，先导编辑辅助的位点特异性整合酶基因编辑），将大片段DNA整合到人类细胞基因组的特定位置。

2024年6月，刘如谦团队在Nature Biomedical Engineering期刊发表论文【4】，该研究利用噬菌体辅助连续进化（PACE）技术，将丝氨酸整合酶Bxb1迭代进化了数百代，克服了PASSIGE技术效率低的问题，可对长达10kb的大片段DNA实现高水平整合（效率可达35%），相比PASTE技术，PASSIGE技术将大片段DNA的位点特异性整合效率提高了一个数量级。

据悉，这是迄今为止在哺乳动物细胞中实现的最高效率的RNA编程的基因水平大小的基因组整合（之一），并且这一效率已经超过了挽救各种功能丧失基因突变的遗传病所需。