新醫藥 從專利之爭到商業之爭，CRISPR大神的基因編輯企業佈局盤點
基因由DNA片段組成，基因編輯涉及對DNA中的化學鹼基對進行插入、敲除或替換。目前使用的基因編輯技術有三種主要型別：鋅指核酸酶（ZFN）、類轉錄啟用因子效應物核酸酶（TALEN）和成簇的規律間隔的短迴文重複序列（CRISPR）。
ZFN是最早的基因編輯方法，可追溯到20世紀90年代。2009年科學家發現了TALEN，基因編輯的效率得到了非常大的提升。但是TALEN剛發展沒有幾年，就被CRISPR的出現而替代。CRISPR比ZFN和TALEN更便宜、更簡單、更準確，很快成為編輯基因的最常用方法。
CRISPR成為生物界最重磅的發現
Doudna關於CRISPR的手繪草圖
CRISPR的全稱是Clustered regularly interspaced short palindromic repeats，它是科學家在細菌中發現的一段規律的重複的短序列組合。CRISPR序列能被轉錄為RNA分子，和細胞內的某種蛋白質結合，也被稱為Cas蛋白。
Cas9是一種酶，它使用CRISPR序列作為指導來識別和切割對於所述CRISPR序列互補的DNA的特定鏈。Cas9酶與CRISPR序列一起形成稱為CRISPR/Cas9的技術的基礎，其可用於編輯生物體內的基因。一旦捕獲到一段DNA序列能與guide RNA完美契合，CRISPR系統可以識別出外源DNA，從而啟用Cas9蛋白，實現DNA切割，沉默外源基因的表達，使得病毒無法感染攜帶有與病毒同源間隔序列的細胞，擁有免疫功能。
CRISPR/Cas9相比鋅指核酸酶ZFN和類轉錄啟用因子效應物核酸酶TALEN，識別DNA的效率非常高，操作難度和成本都大幅降低，基因編輯和基因治療的商用價值得到凸顯。有機構預測，幾年內以CRISPR/Cas9系統為基礎的基因編輯市場將達到每年數十億美元的規模。因此，CRISPR/Cas9被認為是一項諾獎級的發明，因此圍繞著這項技術爆發了專利大戰。
1987年，就有日本的科學家發現了CRISPR的存在，但是CRISPR本身作為自然界的生物系統是不能申請專利的，可申請的是利用CRISPR進行基因編輯技術和相關方法。圍繞CRISPR/Cas9的智慧財產權和商業利益的戰爭從該技術誕生以來就爆發了。CRISPR基因編輯的專利之爭，主要是在加州大學伯克利分校的杜德納團隊與博德研究所的張鋒團隊之間展開。
CRISPR/Cas9的專利之爭
和CRISPR/Cas9系統早期研發相關的主要科學家有哪些，我們先梳理一下。
首先是加州大學伯克利分校的Jennifer Doudna（詹妮弗·杜德娜）和她的合作者瑞典于默奧大學的Emmanuelle Charpentier（埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶）。
第二個團隊是以麻省理工學院-哈佛大學博德研究所張鋒實驗室為主的科學家團隊，包含張鋒，張鋒學生叢樂，以及博德研究所化學生物學和治療科學專案主任劉如謙（David R. Liu）。劉如謙是博德研究所生化專家，其實驗室在CRISPR/Cas9的研究中也做出非常大的貢獻。
第三個團隊是2013年幾乎和張鋒同時釋出CRISPR/Cas9論文的哈弗大學遺傳學專家George Church（喬治·丘奇）團隊，包含George Church和楊璐菡。
Doudna在夏威夷長大，就讀於波莫納學院和哈佛大學，後來在加州大學伯克利分校任教。Doudna是一位結構生物學家，主要關注RNA分子，對CRISPR產生興趣是想用X射線衍射方法研究CRISPR的三維結構，看他們是怎樣實現對病毒DNA分子的識別。
2011年春天，加州大學伯克利分校的Doudna教授前往波多黎各參加當年的美國微生物學會年會。會議期間另一位女科學家Charpentier找上了Doudna，Charpentier發現一種Cas蛋白，結合兩段RNA分子，可以識別和切割NDA。在交流的過程中，Charpentier想要請教幾個RNA的問題，這段交談最終促使了CRISPR研究專案的誕生。
當時，CRISPR已經被多名科學家所發現，但是對其作用並不能完全瞭解。兩位女性科學家在各自實驗室開始合作，最終證明了CRISPR/Cas9系統能夠作為新一代的基因編輯工具，於2012年在《科學》雜誌上發表論文。相比原有的技術，可以將基因編輯的工作量一下子降低到原來的1/100左右。只是，早期的研究只是在細菌等原核細胞上進行的。
在意識到CRISPR/Cas9的魅力後，眾多實驗室開始跟進。2013年初，三個實驗室相繼證明CRISPR/Cas9系統，可以高效編輯人類基因組。除了Doudna團隊之外，博德研究所的張鋒和哈佛大學醫學院的George Church相繼發表論文，在真核細胞上實現了精準的基因編輯。張鋒實驗室甚至證明了可以一次性利用幾段不同嚮導RNA來實現對基因組的多點精確手術操作，效率非常高。
哈佛大學醫學院的George Church和博德研究所的張鋒在TALEN蛋白的研究過程中，已經發揮過重要的作用，是基因編輯領域的重要推動者。張鋒生於中國，在美國長大。2004年畢業於哈佛大學化學物理專業，2009年取得斯坦福大學化學與生物工程博士，2011年加入麻省理工學院。張鋒是一位擁有開掛人生的中國男孩，2005年就曾參與開創了光遺傳學領域。
張鋒提交的實驗記錄顯示，2011年，也就是Doudna認識Charpentier的那一年，他就著手研究CRISPR/Cas9技術。當年，張鋒參加了博德研究所的一場會議，會上他聽到一位發言者隨口提到了細菌中的CRISPR免疫系統。張鋒閱讀了能找到的有關這個課題的所有資料。他尤其重視一位加拿大生物學家2010年的論文，其中提到Cas9蛋白質的特殊作用。2012年，實驗成果就得到了驗證。2013 年 1 月，張鋒作為通訊作者，張鋒的學生叢樂作為第一作者在《Science》發表論文，介紹如何將CRISPR基因編輯技術應用於動植物與人類的細胞之中，
另一位專家George Church早已是生物界的知名人士，大神級人物。Church於1986年加入哈佛醫學院擔任助理教授，是一位遺傳學家、化學家，開創個人基因組學和合成生物學的專業領域而聞名。1984年，Church和Walter Gilbert發表了直接基因組測序方法，該文章中的一些策略現在仍應用在二代測序技術中。目前任美國哈佛大學遺傳學教授，哈佛醫學院基因組研究中心主任，也曾是張鋒的博士後導師。2013年初，Church的CRISPR系統可用於人類細胞基因組編輯的論文也在《科學》雜誌上發表。
各位科學家的研究成果曝光時間大致如上，但是，為什麼隨後會爆發了曠日持久的專利官司呢？加州大學的Doudna雖然最早公開了研究CRISPR/Cas9的研究成果，也隨後在2012年5月申請了專利。但是博德研究所在2013年提交專利申請時，使用了快速通道，用70美元的額外申請費用，搶先拿下了CRISPR/Cas9的專利。
加州大學當然不能坐視這一擁有巨大商業價值的專利流失，隨後的專利之爭一直持續了好幾年。美國專利發明遵循的是誰先發明誰獲專利的規則，而不是按照誰先提交申請誰獲專利。所以，雙方開始舉證自己的研究過程和研究資料。博德研究所這邊的張鋒也提交了上千頁的材料證明，自己的研究是從2011年就開始了，早於2012年Doudna的論文曝光之前。
而且，博德研究所也提交了證明，Doudna的早期研究是在原核細胞中，她曾多次公開表示真核細胞的基因編輯存在難度。而張鋒的論文是在真核細胞中進行，實現小鼠，甚至靈長類動物的基因編輯，同時專利申請的範圍也是真核細胞，自己的發明是有創造性和創新性的，不是Doudna論文在實驗室中的復現。
2017年2月，美國專利審判與上訴委員會宣佈，由美國專利與商標局授予博德研究所的關於CRISPR編輯真核生物基因組的專利，並不干擾加州大學的相關專利。2018年9月份，美國聯邦巡迴上訴法院裁定，維持美國專利審判與上訴委員會的判決。博德研究所將繼續擁有在真核生物中使用CRISPR基因編輯的智慧財產權，而這是該技術最有利可圖的應用領域。
不過，在美國的專利判決，並不能代表其他地區的專利權屬。全球有很多地方，包括歐洲和中國，將CRISPR的專利授予了加州大學伯克利分校。博德研究所的發言人表示，希望和加州大學加強合作，與加州大學達成協議解決專利糾紛，包括直接合作和通過專利池的方式。
圍繞CRISPR專利的糾紛長達6年之久，這期間，雙方的主要研究團隊早就開始發揮CRISPR的商業價值，紛紛成立公司將其應用於商用領域。一開始，張鋒及其盟友George Church希望能拉攏Doudna等人，在專利上進行合作。他們一起創辦了Editas Medicine的公司，可惜沒過多久，Doudna和張鋒的專利大戰爆發，Doudna離開了Editas，並創辦了Intellia Therapeutics。這些公司將基因編輯技術應用於人類疾病的解決上，研發新的治療方式，攻克人類未能解決的難題。
CRISPR基因編輯的商業化還處於早期
基因編輯的商業化應用，主要是通過對特定的缺陷基因進行編輯和修改，解決因基因導致的遺傳性疾病，或者提高某種疾病的免疫力。專注於基因編輯的生物技術企業藥物開發，多數還在試驗階段。
科學家首先需要確定和疾病相關的特定基因靶標。接下來，基因編輯療法進入臨床前試驗，包括試管實驗室研究或動物試驗。如果臨床前試驗進展順利，該公司申請美國食品藥品管理局（FDA）或歐洲歐洲藥品管理局（EMA）的監管批准，以開始人體臨床試驗。
由於基因編輯仍處於起步階段，因此難以預測任何精確的市場增長資料。Research and Markets的一份報告稱，到2025年，全球基因編輯市場將以17％的複合年增長率增長，達到107億美元。另一方面，Grand View Research的觀點則不那麼樂觀，估計到2025年全球基因編輯市場將達到81億美元。
從長遠來看，許多疾病都可以通過基因編輯療法進行靶向治療。此外，其他非遺傳性疾病，包括某些型別的癌症，也可以使用基因編輯療法進行治療，這些療法可以改變身體的免疫細胞以對抗疾病。所以，估計基因編輯所帶來的市場機會，也可能遠遠高於我們前面說所的市場空間。
CRISPR科學家和他們的公司
CRISPR的專利之爭，就是因為基因編輯未來擁有難以想象的市場空間，專利授權費用會為他們帶來巨大的收益。這些專家除了在專利上產生了大量的訴訟官司，另一方面也沒有停止技術的商業化開發。除了獲取專利授權之外，儘快將技術商業化研發出基因治療的相關藥物，是將技術變現的另一種方式。
本文將對雙方研發團隊相關的主要公司業務、公司融資情況、公司研發管線進行梳理，看其在商業領域的基因編輯應用情況，以及公司的發展歷程。我們從這幾位科學家旗下，一共梳理出8家公司，可以看到不同團隊的科學家之間，也有很多合作。
CRISPR科學家和他們的企業
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Editas Medicine
成立時間：2013年
創始人：張鋒、詹妮弗·Doudna（後退出）、劉如謙、George Church、 J. Keith Joung
公司階段：2016年2月3日IPO上市
市值：11.7億美元
從Editas Medicine公司的創始人可以看出來，這家公司匯聚了幾乎所有CRISPR基因編輯領域的大神級人物。除了張鋒、Doudna、劉如謙和Church之外，J. Keith Joung也是第一代基因編輯工具ZFN 鋅指核酸酶編輯技術的領導者。只是在公司成立後不久，Doudna就退出了。
該公司的使命是將其基因組編輯技術轉化為一種新的人類疾病治療方法，可以從基因水平上去精確糾正導致疾病的原因。該公司已經提供了大量的專利申請，並且擁有基礎基因組編輯技術的智慧財產權，這將使公司能夠將早期發現轉化為可行的人類治療產品。
Editas在納斯達克上市之前，一共獲得了三次融資。第一次A輪融資在2013年完成，融資額為4300萬美元，投資機構報告Third Rock Ventures、Polaris Partners、Partners Innovation Fund和Flagship Pioneering。
第二次融資是在2015年的5月，由Juno Therapeutics獨家投資4700萬美元。同時，Juno與Editas Medicine達成協議，利用後者的CRISPR技術，共同開發癌症免疫療法CAR-T和TCR，這項合作總計將為Editas帶來7.37億美元的收益。
2015年8月，Editas獲得1.2億美元融資，投資者包括微軟聯合創始人比爾·蓋茨、谷歌、Deerfield Management、Khosla Ventures等。
目前，Editas的基因治療藥品研發都還在早期階段，主要關注遺傳性眼病的基因治療，治療罕見遺傳病，甚至讓糧食增產。2018年1月，聯合創始人劉如謙曾經在《Nutrue》發表CRISPR/Cas9編輯技術成功恢復人類遺傳性耳聾小鼠模型的聽力文章。
今年1月，Editas又在《Nature Medicine》上發表了一篇論文，公司開發的一種候選基因組編輯治療劑——EDIT-101，可去除由CEP290基因中的IVS26突變產生的異常剪接供體，恢復正常的CEP290表達，從而治療由CEP290基因突變引起的“Leber先天性黑蒙10型”（LCA10）嚴重視網膜營養不良。
EDIT-101是Editas在2017年和艾爾建合作的藥物，並獲得了艾爾建2500萬美元的里程碑付款。2018年12月1日，FDA已接受該公司為EDIT-101遞交的IND申請，允許開展使用CRISPR基因編輯手段治療Leber先天性黑朦10型（LCA10）患者的臨床試驗。Editas計劃在2019年下半年開始篩查患者進行Ⅰ/Ⅱ期臨床研究，在劑量遞增研究中招募10至20名患者。EDIT-101將成為第一個在體內編輯為患者使用的CRISPR藥物。
Editas很快進入臨床測試的另一個專案是針對β地中海貧血和SCD的CRISPR療法。雖然CRISPR Therapeutics在這一領域比Editas有了先機，但Editas認為其基因編輯方法比其競爭對手更好，因為它更有效地保持了造血幹細胞的功能。
Editas和Juno開發的CAR-T和T細胞受體（TCR）療法，這項研究仍處於早期階段，尚未公佈有關臨床試驗的計劃。
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Beam Therapeutics
成立時間：2017年
創始人：張鋒、劉如謙、J. Keith Joung、John Evans
公司階段：B輪
總融資額：2.22億美元
2017年成立的Beam Therapeutics的創始團隊和Editas相比，張鋒、劉如謙、J. Keith Joung都在，而沒有了George Church（不想帶老師玩了），另外加入的John Evans之前曾擔任Agios的投資經理。Beam Therapeutics致力於利用基因編輯技術，對DNA和RNA中的單個鹼基對進行精確編輯，治療遺傳疾病。
與遺傳疾病相關的基因錯誤，一半以上是由構成基因組的數十億個鹼基中的單個鹼基變化引起的。目前，Beam Therapeutics的基因技術能夠對基因中的單個鹼基A、G、C、T進行編輯，對特定基因進行敲除或加入，但不會切割DNA或RNA鏈。Beam Therapeutics的基因編輯新技術有助於預防和治癒遺傳疾病。
在此之前，Beam Therapeutics於2018年5月14日獲得8700萬美元A輪融資。2019年3月6日， Beam Therapeutics完成1.35億美元B輪融資，此輪融資新投資者包括Redmile Group、LLC、Cormorant Asset Management、谷歌GV、Altitude Life Science Ventures以及其他未披露的投資者。現有投資者F-Prime Capital和ARCH Venture Partners也參與了此輪融資。此輪融資資金將用於開發新一代基因編輯技術，拓寬其基因編輯程式的管道。從目前的資訊來看，Beam Therapeutics仍然在臨床前研發階段，還沒有管道資訊透露。
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Arbor Biotechnologies
成立時間：2016年
創始人：David Scott，David Walt，張鋒，Winston Yan
公司階段：未知輪次
總融資額：1560萬美元
相對張鋒參與建立的另外兩家公司來說，Arbor Biotechnologies的名氣沒有這麼大，相關的新聞非常少，一開始也是在美國證監會的檔案中曝光出來了這家公司的相關資訊。創始人David Scott、Winston Yan都是張鋒的博士生。在一篇訪談中，兩位創始人談到了在張鋒實驗室的工作和學習經歷，張鋒實驗室是一個充滿活力、創造力和知識自由的地方。2017年6月，ARCH Venture Partners、Faridan Ventures等投資機構就完成了對Arbor Biotechnologies的1560萬美元A輪投資。
從介紹來看，Arbor公司的想法是想打造一個全新的蛋白質生物發現平臺，將人工智慧、基因組測序、基因合成以及高通量篩選技術融合到了一起，深度挖掘多肽及蛋白質的自然遺傳多樣性，以求尋找到全新分子，用於改善人類健康。
但是實際上，該公司的首個成果亮相也和CRISPR相關。Arbor Biotechnologies的共同創始人利用這一平臺，發現了Cas13d蛋白，它雖然屬於Cas13家族，但比其他成員的體積都要來得更小，這讓它在實際應用上有著更大的潛力。研究人員們表明，它有望用於RNA的調控，以及高靈敏性的診斷。今年1月，Vertex福泰製藥公司還與Arbor Biotechnologies達成合作協議，開發新的CRISPR內切核酸酶來推動基因編輯療法的研發，用以開發囊性纖維化和其他四種遺傳疾病新的基因編輯療法。
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Caribou Biosciences
成立時間：2011年
創始人：James Berger，Jennifer A. Doudna，Martin Jinek，Rachel E. Haurwitz
公司階段：B輪
融資總額：7460萬美元
Caribou Biosciences馴鹿生物成立於2011年，目的是收集加州大學伯克利分校Doudna實驗室所生成的CRISPR/Cas9智慧財產權。Caribou一直致力於對Doudna的智慧財產權進行商業授權，並將其作為研發工具包銷售給其他企業，用於人類和動物醫學、農業和工業流程各種用途。
Doudna是Caribou的兩位科學顧問之一 ; 另一位是Doudna實驗室的前成員，2012年那篇CRISPR開創性論文的共同作者，與Doudna和Charpentier合作的Martin Jinek。Caribou公司還幫助建立了另一家CRISPR基因編輯公司Intellia Therapeutics。Caribou在IPO之前，一共完成了四次融資，兩次A輪融資和兩次B輪融資，總融資金額7460萬美元。
但是，Caribou也試圖轉型，從“平臺”公司——一個幫助其他公司開發藥品和其他產品的技術平臺到產品公司進行轉變。這也是大量生物技術公司試圖進入製藥業的轉型，旨在實現利潤更高但風險也更大的業務。
近期，在舊金山加利福尼亞大學的講話中，公司創始人Doudna對Caribou的轉變提出了一個時間表：近期完成一個IND，在18個月內開始臨床試驗。
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Intellia Therapeutics
成立時間：2014年
創始人：Andy May、Derrick Rossi、Erik Sontheimer、Jennifer A. Doudna、Luciano Marraffini、Nessan Bermingham、Rachel E. Haurwitz、Rodolphe Barrangou
公司階段：2016年5月6日IPO上市
市值：7.56億美元
Intellia Therapeutics擁有Caribou Biosciences的CRISPR智慧財產權許可，Doudna為聯合創始人。Intellia Therapeutics主要關注基因編輯應用於疾病的治療。嚴格意義上講，Intellia其實是由Caribou Biosciences和 Atlas Venture共同成立。Caribou Biosciences將其技術授權給了Intellia，使之成為人類治療技術應用的獨家授權者。另外，諾華還接受了Intellia為期5年的非獨家CRISPR技術體內治療使用權。
Atlas Venture和諾華在Intellia Therapeutics公司的A輪融資中投入了1500萬美元。在2015年，Intellia獲得了8家機構共7000萬美元的B輪融資。隨後，在2016年5月6日，Intellia在納斯達克IPO上市，目前市值7.56億美元。
Caribou授權將該CRISPR/Cas9技術許可Intellia對於人類的治療用途。但是在去年10月31日的一份監管檔案中，Intellia透露它已經在兩週前與Caribou發生了仲裁，聲稱Caribou違反了2014年的許可協議。兩家公司在專利許可上發生了矛盾，Intellia 已經將Caribou列為其基因編輯競爭者之一。
在Intellia的研發管線中，主要關注體內療法的疾病有，轉甲狀腺素蛋白澱粉樣變性、α1-抗胰蛋白酶缺乏症和乙肝病毒，體外療法主要是血液幹細胞移植和CAR-T等。目前都還在早期研發中，而和諾華合作的CAR-T專案沒有公開現在的研發階段。
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Mammoth Biosciences
成立時間：2017年6月
創始人：Ashley Tehranchi，Janice Chen，Jennifer A. Doudna，LuCas Harrington，Trevor Martin
公司階段：A輪
融資總額：2460萬美元
Mammoth Biosciences猛獁象生物成立於2017年6月，它不是一家用CRISPR基因編輯技術用於治療或藥物開發，而是用於醫學診斷問題。其目標是建立一種即時診斷工具，可以檢測多種疾病，供醫院和家中使用。Mammoth在2018年4月推出了Doudna實驗室授權的CRISPR技術的產品。
Mammoth正在開發一個平臺，可以使用不同的酶檢測任何含有DNA或RNA的生物標記：Cas12和Cas13。就在3月18日的新聞中，該公司通過加州大學伯克利分校獲得一種新的CRISPR酶Cas14增加到其“CRISPR檢測盒”中。該公司的創始人認為，每種CRISPR Cas蛋白在各種應用中都具有不同的優勢，可以針對不同的疾病，Cas14在傳染病、腫瘤學和基因突變方面特別有用。
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CRISPR Therapeutics
成立時間：2013年
創始人：Chad Cowan，Craig Mello，Daniel Anderson，Emmanuelle Charpentier，Matthew Porteus，Rodger Novak，Shaun Foy
公司階段：2016年10月19日IPO
市值：19.84億美元
CRISPR Therapeutics的名字很直接體現了其業務是CRISPR基因編輯，他的創始人中包含了Charpentier。CRISPR Therapeutics致力於利用其專利CRISPR/Cas9基因編輯平臺開發革命性藥物，公司的專利授權也來自加州大學伯克利分校。
CRISPR Therapeutics在2019年2月宣佈，已經應用CRISPR基因編輯技術在臨床試驗中用於首例人類治療，這是實現基因編輯技術真正用於疾病治療的一個里程碑式的進展。
據CRISPR Therapeutics和合作夥伴Vertex Pharmaceuticals Inc透露，這項臨床試驗物件是一名地中海貧血患者。他們在採集病人血細胞後，在體外利用CRISPR/Cas9技術編輯DNA，然後再通過幹細胞移植放回病人體內。CRISPR Therapeutics還針對鐮狀細胞疾病開發基因編輯的治療方法，首次治療有望在年中完成。
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eGenesis
成立時間：2014年
創始人：George Church、楊璐菡
公司階段：A輪
融資金額：4000萬美元
eGenesis由哈佛大學遺傳學教父George Church和學生華人科學家楊璐菡於2014年共同創立，專注於將基於基因編輯的異種移植技術運用到臨床醫療中。
2017年3月， eGenesis宣佈獲得3800萬美元的A輪融資。本輪融資有由Biomatics資本和ARCH Venture領投，同時參與投資的還有Khosla Ventures、Alta集團、Alexandria Venture、北美Berggruen控股 、Uprising以及Fan Ventures。此外， Daniel S. Lynch將加入eGenesis同時出任執行主席。
eGenesis利用自身的CRISPR基因編輯平臺，可將人體健康的細胞或組織器官移植到豬身上進行培養。目前該技術還處於早期階段。
“儘管目前技術上還存在一定挑戰，但我們相信通過我們的技術能夠幫助需要器官移植的患者擺脫死亡威脅。”首席科學家兼聯合創始人楊璐菡表示。“融資後，我們將繼續技術研究。我們希望通過我們的技術，能夠為需要器官移植的患者帶來新的希望，利用安全而有效的方法，能夠將異種移植技術帶到醫療實際應用中。”
