辉大基因原创DNA编辑系统CRISPR-Cas12i获得美国发明专利授权，实现中国首个该领域海外专利突破

辉大基因细胞与基因治疗领域 2023-05-27

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2023年5月16日，由辉大基因科学家团队自主开发的新型DNA编辑系统CRISPR-Cas12i（Cas12Max®）的美国发明专利US11,649,444B1，通过专利快速审查通道，在短短9个月内正式获得美国专利商标局（USPTO）授权，实现了中国首个CRISPR-Cas12i系统底层专利的海外布局突破。该底层专利涵盖辉大基因自主开发的多个新型Cas12i蛋白及其变体，及其在DNA编辑方面的使用。辉大基因拥有该底层专利的独家全球权益。

“继RNA编辑工具CRISPR-Cas13X/Y（13e/f）在中国和美国获得专利后，DNA编辑工具CRISPR-Cas12i（Cas12Max®）获得海外专利授权是辉大基因的又一重要里程碑，进一步加强了公司在全球基因编辑领域的知识产权布局与竞争力”，辉大基因联合创始人兼首席执行官姚璇博士表示，“公司将持续开发优化新型CRISPR系统并应用于基因编辑管线开发，巩固辉大在基因编辑工具和基因疗法开发领域的优势地位，同时底层基因编辑工具的创新和有力知识产权保护将推动辉大自主基因编辑产品的全球商业化进程。”

CRISPR RNA和CRISPR相关（Cas）蛋白构成了在细菌和古生菌中发现的RNA指导的获得性免疫系统。Class 2, Type II（CRISPR-Cas9）系统是当前全球广泛使用的基因编辑工具之一，可用于基因功能研究、动物模型构建以及基因治疗等方面。然而越来越多的研究发现，CRISPR-Cas9系统的核酸酶活性引发的DNA双链断裂和修复会引发细胞凋亡和染色体大片段丢失等难以避免的毒副作用，使其在临床治疗领域中仍面临安全性等诸多问题和挑战。Cas9蛋白的较大尺寸也使得其体内递送成为难题。此外，多家专利权人各自持有的CRISPR-Cas9底层专利层层封锁，彼此重叠，诉讼不断，为商业化开发带来诸多不确定性。

Class 2, Type V（CRISPR-Cas12）系统是在进化和分类学方面都区别于Class 2, Type II（CRISPR-Cas9）的一类新兴CRISPR系统，因而认为其使用不受限于CRISPR-Cas9专利。

（参见Box 1; Makarova, Kira S et al. “Evolutionary classification of CRISPR-Cas systems: a burst of class 2 and derived variants.” Nature reviews. Microbiology vol. 18,2 (2020): 67-83.）

辉大基因基于2022年11月15日发表的题为“An engineered xCas12i with high activity, high specificity and broad PAM range”的研究论文申请了该专利。在这项工作中，科学家们从宏基因组数据库中识别多种新型Cas12i蛋白，通过荧光报告系统筛选到xCas12i在哺乳动物细胞内具有相当高的真核基因编辑效率，甚至强于SpCas9和LbCas12a。

之后，科学家们综合利用基于生信分析、蛋白质工程、流式细胞术、二代测序、PEM-seq和体内外基因治疗有效性评估等技术手段的进化平台HGPRECISE^®（HuidaGene – Platform for Rational Engineering of CRISPR-Cas Identification by Synergic Expertise），对xCas12i进行蛋白质工程化改造、筛选及验证，开发出了具有高效靶向编辑活性但极低脱靶编辑活性的高保真xCas12i变体（Cas12Max^®），有力地克服了Cas9、Cas12a、Cas12b和Cas12e等CRISPR-Cas系统广泛存在的脱靶问题。

凭借其高效靶向编辑活性和极低脱靶编辑活性，Cas12Max^®在科学研究、作物育种、基因治疗等领域具有巨大的应用潜力及前景。同时Cas12Max^®的分子量/尺寸较小，可通过单AAV载体实现生产包装和体内递送，使得其在在体基因疗法开发方面与CRISPR-Cas9系统相比具有很大的优势。目前，辉大基因已将Cas12Max^®应用于包括肝脏、神经和肌肉领域在内的多种适应症的在体基因疗法开发。

辉大基因对CRISPR-Cas12和CRISPR-Cas13技术进行了全面、完善的全球专利布局，为各种科学研究、疗法开发等应用打造了坚实的底层基础，也奠定了辉大基因在中国基因编辑和基因疗法开发赛道的优势地位。此外，Cas12Max^®是完全不同于CRISPR-Cas9系统的一类CRISPR-Cas系统，避免了多家专利权人在CRISPR-Cas9技术方面布下的层层专利封锁，为基因编辑和基因疗法产品落地商业化和走向全球提供了有力的知识产权保障。

未来，辉大基因将不断优化和完善基因编辑底层技术，助力解决中国基因编辑领域知识产权“卡脖子”问题，全力加速推动临床科研医学成果转化，希冀基因治疗药物早日惠及千百万患者。

关于HGPRECISE^®平台

辉大基因的HGPRECISE^®（HuidaGene – Platform for Rational Engineering of CRISPR-Cas Identification by Synergic Expertise）平台能够基于AI技术和结构生物学对宏基因组数据库进行高通量、准确地注释、识别，结构和功能预测与验证，以及定向蛋白质工程化，快速开发新型Cas蛋白及优化变体。HGPRECISE®生成的Cas12i蛋白（Cas12Max®）已经证明与广泛使用的CRISPR-Cas9以及Cas12a、Cas12b和Cas12e相比，具有更高的中靶编辑活性和更低的脱靶编辑活性。此外，与SpCas9和Cas12a相比，Cas12Max®具有相对更小的尺寸（1033-1093aa），并且具有广泛的5'TN原型间隔子邻近基序（PAM）偏好。Cas12Max®凭借其高中靶编辑活性、低脱靶编辑活性以及允许单AAV载体包装的较小尺寸，在生物医学研究、农业、基因治疗等领域具有较大的潜力和前景。