多年来,刘如谦博士(Beam Therapeutics 和 Prime Medicine 的联合创始人)和Keith Joung 博士(Beam Therapeutics 和 Editas Medicine 的联合创始人)一直想成立一家表观基因组编辑公司,将此前在表观遗传基因编辑的研究推向应用。 2016 年,意大利学者 Luigi Naldini 和 Angelo Lombardo 在《Cell》上发表的有关表观遗传编辑靶向内源基因实现基因沉默的文章,报告了表观遗传编辑的作用机制框架,为后续的研究奠定了基础。 2021 年 4 月,Jonathan S. Weissman 团队基于 CRISPR 系统开发出了一套全新的表观遗传编辑器 CRISPRon 和 CRISPRoff。该系统可以精确调控 DNA 甲基化修饰和基因转录,且不依赖于启动子 CpG 结构,对于绝大多数的基因转录都有调控作用。这项研究也被视为近十年来表观基因组编辑领域的一个里程碑。 围绕这项研究,在美国三家知名风投 Atlas Venture、Newpath Partners 以及 Sofinnova Partners 推进下,刘如谦博士与多名基因编辑领域的学界大牛联合创办了 Chroma,试水表观遗传基因编辑技术。 Chroma创始人(图源:Chroma官网) 1、Luke Gilbert:加利福尼亚大学旧金山分校的助理教授,同时也在该校的泌尿科、细胞和分子药理学系、Helen Diller Family Comprehensive癌症中心和创新基因组研究所任职。 2、J. Keith Joung:基因和表观遗传学编辑领域的领军人物,哈佛医学院的教授。他也是多家生物技术公司的共同创始人和顾问,包括Beam Therapeutics, Editas Medicine, Pairwise Plants, SeQure Dx和 Verve Therapeutics。 3、刘如谦(David Liu):Merkin Institute of Transformative Technologies in Healthcare的主任,以及哈佛和麻省理工学院Broad研究所的副主任。他的研究将化学和进化结合起来,以揭示生物学并实现下一代疗法。他的主要研究方向包括工程化、进化和体内传递基因编辑蛋白,如基因编辑器,以研究和治疗遗传病。 4、Angelo Lombardo:Vita-Salute San Raffaele大学的助理教授,同时也是San Raffaele Telethon基因疗法研究所的小组领导。他的研究团队是首次开发出了一种用于靶向表观遗传沉默的hit-and-run方法,展示了在多种细胞类型中的持久和高效的表观遗传沉默。 5、Luigi Naldini:San Raffaele大学医学院的细胞和组织生物学以及基因和细胞疗法教授,也是米兰San Raffaele Telethon基因疗法研究所的科学主任。他的研究专注于开发新策略以克服安全和有效基因转移的主要障碍,并已经引领出正在转化为新疗法的创新解决方案。 6、Jonathan Weissman:麻省理工学院的生物学教授,Howard Hughes医学研究所的研究员,Whitehead研究所的Landon T. Clay生物学教授,以及美国科学院的成员。他的研究关注细胞如何确保蛋白质折叠成正确的形状,以及蛋白质错误折叠在疾病和正常生理中的作用,并构建了用于广泛探索生物系统组织原则的创新工具。 Chroma的表观遗传编辑器(图源:Chroma官网) Chroma 的新型可编程表观遗传编辑器可将 DNA 结构域与模块化表观遗传效应结构域相结合,以靶向基因并控制染色质构象。DNA 结合域专门针对要沉默或激活的基因。效应结构域产生特定而持久的甲基化模式,从而控制染色质构象,并决定基因是否可以转录。这种方式有效地模拟了细胞控制基因表达的先天机制。 表观遗传编辑平台(图源:Chroma官网) Chroma凭借其模块化且灵活的平台,能够开发出针对多种疾病的药物,无论是需要沉默、激活还是一次性靶向多个基因。 通过利用细胞的内在基因调控机制,Chroma的表观遗传编辑器能够完全消除目标基因的表达。相比之下,传统的编辑方法通过切割 DNA 间接调节基因表达,激活不可预测的 DNA 修复途径,并可能导致免疫原性的DNA截断或蛋白质突变。这些优势使 Chroma 的表观遗传编辑器成为调节基因组的首选方式。
靶向PCSK9,
近100%沉默效率,持久且稳定
2023年5月,在美国基因与细胞治疗学会(ASGCT)第26届年会上,Chroma发布了两项报告,其中之一题为“Development of a Human PCSK9-Targeted Epigenetic Editor with Durable, Near-Complete In Vivo Silencing Efficiency”,展现了其表观遗传编辑平台的应用潜力。 在ASGCT上,Chroma 展示了其靶向人类PCSK9(hPCSK9)基因的表观遗传编辑器。hPCSK9是一个成熟的基因靶点,其编码的PCSK9蛋白能与肝脏细胞表面的低密度脂蛋白受体(LDL-R)结合并使其降解,从而升高血浆中低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平。因此,降低PCSK9基因的表达或抑制PCSK9蛋白与LDL-R的结合,就能降低血浆中LDL-C水平,从而预防心血管疾病的发生。 Chroma在报告中指出,在人源化小鼠模型中进行的临床前研究显示,表观遗传编辑器在转基因小鼠中显示出PCSK9的高效,持久和特异性沉默。通过至少五个月的观察,在单剂量的Chroma表观遗传编辑器之后观察到PCSK9的99%沉默,没有检测到基因表达或甲基化的脱靶变化。 同年11月,在费城举行的美国心脏协会(AHA)科学会议上,Chroma发表了最新的临床前数据。 数据表明,该编辑器在人类转基因小鼠体内单次给药后,经过 10 个月的随访显示,能有效、持久地降低体内 PCSK9 水平。数据还显示,在小鼠肝部分切除术(诱导肝脏再生的标准手术模型)前后,这种沉默作用都能得到维持。在非人灵长类动物体内,循环 PCSK9 水平显著降低80%,导致低密度脂蛋白胆固醇水平降低58%。