基因编辑是生物技术领域较为前沿的方向之一。基因编辑有望为目前无法根治的遗传疾病带来永久治愈的可能性。基因编辑潜力较大，可以通过多种方式带来不同的治疗方案。基因编辑工具的创新仍在快速发展，并且是未来行业的核心竞争力之一。

基因是决定生物表征的重要因素。一般将基因宽泛理解为存储生物遗传信息的载体。基因的存在使生物能够保留优势表征，是高级生物出现的基础。但是基因的遗传也伴随着大量的不确定性，不确定性来自于生物活动的随机性，不确定性带来了进化的可能性，同时也带来了疾病风险。对于大部分有性繁殖生物来说，基因一半来自父亲一半来自母亲，因此后代可能因为基因的纯合或杂合导致父辈中未曾出现过的疾病。 

在人类以往的历史中，基因疾病往往难以治愈。由于基因深藏于人类身体最深处，难以从源头解决问题，通常需要长期服药以控制疾病进展，疾病负担较重。同时，许多基因疾病属于罕见病，治疗方案十分有限，导致较高的药物价格和较低的可及性，属于未被满足的医疗需求。 

随着基因编辑工具的不断进步，基因编辑疗法也进入了发展的快车道。TALEN、ZFN，以及几乎革新了整个基因编辑领域的 CRISPR-Cas 系统使基因编辑疗法变得触手可及。2020 年，来自加州大学伯克利分校的 Jennifer Doudna 教授和普朗克研究所的 Emmanuelle Charpentier 因在 CRISPR 领域的突出贡献获得了诺贝尔化学奖。与此同时，J. Doudna 教授作为共同创始人成立的 IntelliaTherapeutics，E. Charpentier 作为共同创始人成立的 CRISPR Therapeutics 已成长为基因编辑治疗领域的领军者，两家公司均已有管线进入临床阶段，有望在不久的未来，为困扰人类已久的基因疾病治疗带来曙光。同时，基于基因编辑技术，方兴未艾的细胞治疗也有望迎来跨越式的发展。


精确定位是基因编辑的核心

基因编辑工具使人类拥有了定向改变 DNA 或 RNA 的能力。通过插入、删除、替代特定位点的核苷酸，我们能够改变基因表达，进而长久地影响蛋白序列或结构。 

援引发表在 Yale Journal of Biology and Medicine 上的文章“Genome Editing: Past, Present, and Future”的内容，历史上，人类不断探索能够改变基因的方式。在 20 世纪时，人类曾通过化学疗法、放射疗法改变肿瘤细胞的 DNA，扰乱肿瘤细胞的生命活动，以此消灭肿瘤。但这 2 种方法造成的基因变化是随机的，且难以精准定位。随着科学技术的发展，科学家们发明了 3 种重要的基因编辑工具：锌指（ZFN）、TALEN、CRISPR。现代基因编辑工具的出现不仅大大加速了科学研究，同时也给许多基因疾病的治疗带来的可能性。 

精准定位是基因编辑的重要能力，是实现定向编辑的第一步。靶向特定目标序列，而不是在 DNA任意位置随意更改，使基因编辑成为可控的工具，并且规避不受控的基因突变带来的风险。不受控制的基因突变或不够精准的基因修改，常常会带来无法预测的肿瘤、免疫疾病等恶性病症。 

在精确定位的基础上，一个好的基因编辑工具还应该能够识别并定位到任意的设定序列。这样基因编辑才能够广泛应用于不同的基因疾病。 

许多基因疾病是由 DNA 的错误表达或过度表达引起的。通过基因敲除或抑制，便能达到较好的治疗效果。因此，仅仅依靠基因编辑工具进行定位，同时引入可控的酶在这一位点进行切割，便能大大缓解乃至治愈这类疾病。目前，大部分体内基因编辑疗法便是利用这一机理，对致病基因进行定向敲除，达到治疗目的。

随着生物技术的发展，科学家们已经开始了基因敲入的研发。相较于基因敲除，基因敲入更为复杂，往往需要基因编辑工具以及基因插入技术（例如病毒载体插入技术）共同完成，因此目前的进展落后于基因敲除疗法。但基因敲入带来了更多治愈疾病的可能性，尤其对于部分由基因过少或缺失表达引起的疾病。


基因编辑 vs. 基因治疗：基因编辑具有永久有效的潜力

虽然名称相似，但基因编辑（gene editing）与基因治疗（gene therapy）有着本质的不同。 

基因编辑，通过对基因进行改造，纠正错误的基因。由于这一改变发生在原本的基因组中，因此，就算细胞发生了分裂，这一改变也会被继承。因此，基因编辑通常被认为具有永久纠正致病基因的潜力。更进一步，若这一改变发生在性细胞中，则这一改变将可能被后代继承。 

基因治疗，则是通过递送额外的基因进入细胞，使得细胞能够额外表达上述基因，但并不改变此前已经存在的基因。新的基因也不会被整合进入原本的基因组中，因此，在细胞发生分裂后，这一改变也不会被继承。理论上来讲，相较于基因编辑，基因治疗的持久性稍差。

基因治疗 vs. 基因编辑治疗


基因编辑带领生物药物进入新阶

人类对生物医药的探索不断，所掌握的药物种类不断丰富。从小分子化学药到生物药、核酸干扰药物（RNAi）、基因治疗、基因编辑治疗。随着药物种类的丰富，治疗能够触达的靶点也更为广阔：小分子化学药和生物药（单抗、双抗等）作用于蛋白质，RNAi 作用于 RNA，基因治疗和基因编辑则作用于 DNA。

药物迭代史


基因编辑治疗路径：体内 VS. 体外

基因编辑治疗根据基因编辑发生的场景主要分为 2 条路径：体内（in vivo）和体外（ex vivo）。

基因编辑治疗的 2 条路径

体内基因编辑指将基因编辑工具递送进入患者体内，基因编辑发生在人体内。而顾名思义，体外基因编辑治疗中，基因编辑发生在体外（例如实验室等），通常需要提取患者细胞，在实验室中对患者细胞进行基因编辑，再将经工程化改造后的细胞回输至患者体内。整体流程类似于现有的 CAR-T 细胞治疗。 

两条路径各有优势，也各有不同的技术挑战。目前来看，采用体外基因编辑路径的公司相对更多。这一选择可能是由于体内基因编辑对安全性的要求更高、技术难度更大。