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基于三代测序的抗原抗体分析、RNAi药物研发的“专精特新”小巨人:中方基因

胡琦玥 2022-12-15 08:00

二代的高通量测序,目前被广泛应用于生命科学、医学临床研究等范畴。经过十多年实际应用,科技工作者认为,因为二代高通量测序“片段短”(150bp-300bp),在分析的过程中,还需再对零碎的基因片段进行“拼图”。随着测序技术的发展,第三代测序技术,又称单分子测序技术,其平均检测长度可达几千、上万个碱基,能够较好的分析展现基因图谱。如PacBio的第三代测序,其测序的精度可达99.9%。


相比于第二代测序,第三代测序仪是后起之秀,使用者相对不多。一方面是因为以往的第三代测序仪的通量较难做到第二代测序一样的高通量水平,更重要的则是因为对于测序产出的数据,其分析系统还有待发展和完善。


针对第三代测序分析的进一步开发应用, 动脉网近期采访到一家专注基因检测分析及基因药物开发的“专精特新”企业——中方基因。


江苏中方基因生物医药科技有限公司 (以下简称:中方基因) 创立于2017年4月,由在全球率先设计和发表小核酸干扰(RNAi)和绿荧光蛋白(EGFP)基因共表达载体来研究RNAi对靶基因降解调控的戴方平博士,组织创立。戴方平拥有德国弗莱堡大学医学博士学位,且在该大学医学院拥有近15年研究经历,现任中国上海复旦大学遗传所、上海同济大学附属医院,纳米及应用国家工程研究中心等担任客座或兼职教授。在戴方平教授的带领下,中方基因的研发团队汇聚了计算机、生物、医学等专业的骨干学者,并与复旦大学、上海交大、中科院上海药物研究所和上海同济大学等知名高校或科研院所建立起深度合作关系。

 

“看懂”三代测序结果,“找出”新生抗原和抗体,“发现”抗病毒RNAi药物


公司团队人数不多,但中方基因目前在基因检测领域取得的成就,不容小觑。


首先,中方基因配备有PacBio三代测序仪、集群服务器,以及训练有素的专业工作团队,是负责中国人类标准物质转录子组三代测序和数据分析自动化平台建设的单位。 中方基因也早在2019年就推出颇具竞争性的科研服务:1. 分析病毒在人肿瘤细胞基因组中的异常插入和整合状态 (与同济大学协作,有论文于2022年9月发表Translational Research杂志); 2.针对实体肿瘤新生抗原的检测,作为鲜有将三代测序技术与二代测序相结合应用到这一新兴检测服务的企业,在国际上也具有绝对的竞争优势。中方基因能够针对新鲜肿瘤组织和癌旁组织/血液,利用PacBio三代测序设备和二代测序Illumina设备,配合自主研发的个体化癌抗原智能识别系统进行癌症新生抗原分析,并且可视化分析,这是极少数掌握该技术的公司之一。


中方基因与同行的武汉菲沙基因公司及高校合作,已经完成了单细胞转录子 (包括抗体、受体) 三代高通量长读长测序数据自动化分析系统的建设。结合前文对第三代测序目前面临的分析应用上的滞后, 不难看出,中方基因努力解决了第三代测序结果分析难度大的问题,发挥了第三代测序“测得长”方面的强大优势。其自主打造的单细胞mRNA第三代长读长测序分析平台不仅能够做到对新生抗体全长重链和轻链自动匹配识别的努力,还能对肿瘤异常融合基因及对应的融合蛋白质进行分析,以及分析病毒在人基因组插入整合状态、我们细胞的抗体/受体/MHC特点等,从而服务于抗病毒、抗肿瘤的免疫治疗。


不仅如此,中方基因还把测序大数据自动化分析平台应用到了病毒基因组的分析,并开展了RNAi药物的设计和药效的研究。 其实,中方基因与RNAi药物的故事可以追溯到更早,早在2005年,戴方平教授一篇关于“RNAi定向诱导基因片段沉默”的研究成果论文就已发布,相比RNAi在2006年诺贝尔奖中被众人知晓,还要早一年。因此,基于戴方平教授在RNAi领域的丰富经验,再加上如今测序分析自动化平台建设的加持,中方基因建立了抗病毒的RNAi设计及实验流程,探讨将基因检测分析与基因药物开发形成研发闭环。

 

基于RNAi技术可能引发出的药物:抗新冠病毒雾化剂、抗HPV新药


针对病毒,中方基因采用对病毒数据库大数据的对比分析。在对特定致病性病毒进行特点分析后,启动针对病毒设计RNAi药物,并通过自有的RNAi药物药效分析系统和纳米递质效率分析系统,在分子生物学、细胞生物学层面进行药效评估,旨在为后序开发出针对难治性病毒感染性疾病的治疗药物。


目前,抗COVID-19病毒和抗HPV病毒等感染性疾病的RNAi药效研究是中方基因的主要研发方向之一。野生型致病性病毒有不同方式的传染性。从实验研究的细胞学水平,中方基因根据自有专利,在对针对传染性病毒进行RNAi的药效研究时,首先建立了仅需取病毒的基因片段在实验细胞转基因表达作为RNAi的靶基因作为研究模型,不存在面临因转录成病毒蛋白而产生感染风险,生物安全性高。


中方基因对新冠病毒各种突变株基因组及S蛋白质基因进行了分析,精准选取S蛋白编码基因的关键保守区域作为打击靶点,自主完成了RNAi药物序列的设计。该RNAi药物的作用机理明确,靶点能够适用于目前已有的所有病毒突变,且RNAi药物化学合成快,对未知的潜在新突变也能尽快做出应对。目前,该药物在分子和细胞生物学水平均表现出较好的药效研究结果, 由中方基因戴方平教授团队的张韦唯等科研工作者撰写的论文发表于2022年发表在”Nano Biomed Eng”杂志上。并有2项国家发明专利受理


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由中方基因自主研发的抗新冠病毒棘突(S)蛋白质基因的RNAi已经显示了其药效。如果通过进一步的动物实验及药物安全评价,该RNAi药物将以脂质体为载体,通过雾化的方式进入呼吸系统并直达肺部表面,不需进入血液循环,进而能够安全地清除感染细胞内的新冠病毒S蛋白质基因,抑制病毒的繁殖。可能发展为一款广谱性的抗新冠病毒的雾化剂药。


除了新冠病毒感染我们人体,其他一些病毒也感染我们。如宫颈癌是一种女性妇科最常见的恶性肿瘤之一, 几乎都是因为高危HPV病毒感染引起的。中方基因的另一款重磅在研RNAi药物针对的是HPV病毒。 团队根据RNA干扰技术原理。 研发RNAi药物主要针对HPV16、HPV18等宫颈癌高危病毒的不同基因(E6、E7、L2、L1等)的mRNA,从而抑制HPV病毒在人体内的表达和增殖。

 

目前,中方基因已经自主完成了对高危病毒HPV16、HPV18的E6、E7、E1、E2、L2和L1等基因的RNAi药物设计,以及RNAi药物递送物质的比较。再通过试验筛选,已经发现能有效降解HPV16和HPV18的多个基因mRNA的RNAi药效成分。 后续针对HPV5、HPV6、HPV11等皮肤HPV病毒也已进入药物设计阶段。


中方基因目前在研的3条管线均以获得阶段性成果,后续除相关论文发布与专利申请外,公司也已经与中科院上海药物研究所、上海交大纳米技术及应用国家工程研究中心、上海同济大学附属医院、南通市妇幼保健院等高校和医院协作,以稳步推进药物安评、及探讨后续的临床研究。

 

不断创新,扩大合作,肿瘤分析可为长远战略

 

在采访中,戴方平教授也表示,中方基因最期待的商业模式既是“创新+合作”,这也是公司最理想的市场关系。通过对所处领域的不断深耕进行创新,由创新驱动的自身特色也将成为吸引合作的原动力。


因此,不断创新也成为中方基因未来发展的关键词。目前,中方基因将继续拓展肿瘤基因测序分析技术与高校和科研院所的项目合作,后续也将拓展至mRNA的三代测序、抗原抗体检测分析、包括单细胞转录子三代测序分析的科研服务。RNAi药物也将会是公司将会重点打造的方向,随着药物开发的深入,技术转让、合作生产、药品销售等都在其商业规划内。


对于更长远的战略规划,戴方平教授认为还是应该放在肿瘤的分析。伴随我国免疫治疗、细胞治疗技术的发展,对肿瘤新生抗原、抗体、受体的关注度也会明显上升,再结合自身对于第三代测序技术的分析能力加强,相信未来行业将会呈现融合发展的态势, 造福患者!

注:文中如果涉及企业数据,均由受访者向分析师提供并确认。
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