線粒體幾乎可見于人體所有細(xì)胞類型中,，它是細(xì)胞的 “能量工廠”，為細(xì)胞活動源源不斷供應(yīng)能量,。其體內(nèi)存在一套獨立于細(xì)胞核的遺傳物質(zhì),，人體內(nèi)的線粒體有 37 個基因，可以編碼 13 種蛋白，這些蛋白會參與到細(xì)胞能量代謝中,。功能失調(diào)的線粒體與 50 多種疾病相關(guān),，其中線粒體 DNA（mtDNA）突變更是會導(dǎo)致多種遺傳性疾病。據(jù)統(tǒng)計,，大約 5000 人中就會有 1 個人患有線粒體疾病,。目前，尚無針對線粒體相關(guān)疾病的有效治療方法,，但對新療法的轉(zhuǎn)化探索一直在路上,。近日，據(jù)外媒披露,，ARCH Venture Partners（簡稱為 “ARCH”）和谷歌風(fēng)投已落地一家靶向線粒體 DNA 的初創(chuàng)公司 Pretzel Therapeutics（簡稱為 “Pretzel”）,，其他投資方還包括阿聯(lián)酋主權(quán)財富基金 Mubadala、意大利國際制藥公司 Angelini Pharma 以及 7 家小型 VC 和大學(xué)旗下的 VC,。不過,，由于該公司目前還未正式走出隱匿模式，ARCH 合伙人和 Pretzel 董事長 Jay Parrish 對于融資金額等細(xì)節(jié)閉口不提,。值得一提的是,，Pretzel 是 ARCH 推出的第二家靶向線粒體 DNA 藥物研發(fā)公司。早在 2019 年 ARCH 推出了 Epirium,，該公司基于對肌肉生物學(xué)、組織再生和線粒體功能的深入理解開發(fā)小分子藥物,。“我們正在開發(fā)線粒體疾病的領(lǐng)先治療方法,，首先從主要由線粒體突變等問題誘發(fā)的罕見疾病突破，如果可行,，我們會把治療范圍擴大到與線粒體功能障礙相關(guān)的多種疾病種,，包括阿爾茨海默病、帕金森病等,?！?Jay Parrish 說。Pretzel 在官網(wǎng)也表示,，將會開啟線粒體治療的新時代,。知名 VC 組局，兩大策略靶向線粒體 DNA2018 年,，在 ARCH 董事總經(jīng)理 Paul Thurk 的推動下,，Pretzel 正式落地運營。Paul Thurk 在 ARCH 有近 20 年基于新技術(shù)和新想法孵化公司的經(jīng)驗,，同時也有豐富的成功創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗,。不幸的是，他于去年因突發(fā)狀況去世,，享年 52 歲,。這家公司也成為他生前的遺珠,，他也是 Pretzel 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼名譽主席。根據(jù)外媒報道,，成立后的 Pretzel 正在研究 2 種以上靶向線粒體 DNA 的方法,，包括基因編輯和小分子等技術(shù)。他們計劃開發(fā)基因編輯療法和小分子藥物,，逆轉(zhuǎn)線粒體功能障礙引發(fā)的疾病,。用該公司研究人員的說法是，治療線粒體疾病,，無需修復(fù)每一個線粒體,，只需改變正常與突變線粒體基因的平衡或者增加線粒體的總數(shù)即可。也就是說利用編輯技術(shù)修復(fù)或者構(gòu)建新的線粒體,，這是基因編輯的用武之地,；另一方面，采用小分子靶向 mtDNA 的策略,，增強患者線粒體的功能,。要實現(xiàn)這兩點，則離不開創(chuàng)始團(tuán)隊對線粒體疾病多年的研究積淀,。聯(lián)合創(chuàng)始人 Michal Minczuk 是劍橋大學(xué) MRC 線粒體生物學(xué)項目負(fù)責(zé)人和 MRC 研究員,，他在生物技術(shù)領(lǐng)域擁有 20 多年研究經(jīng)驗。他的研究重點是線粒體基因組工程,，其實驗室為建立線粒體基因缺陷引發(fā)的線粒體疾病的遺傳基礎(chǔ)和分子機制作出了功能,。從 Michal Minczuk 的研究背景來看，該公司計劃采用的基因編輯技術(shù)大體可能來自他的研究成果,。今年 2 月,，Michal Minczuk 驗證了線粒體堿基編輯工具 DdCBE（derived cytosine base editor）可以在成年和新生小鼠中編輯線粒體 DNA。他們在 DdCBE 序列中插入可以靶向線粒體的基因序列（MTS SOD2,，mitochondrial targeting sequence from superoxide dismutase 2）,，該基因片段在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)成具有定向作用的多肽，進(jìn)入線粒體內(nèi)后,，利用 TALEN 的方式定位需要修飾的基因組位點,，然后利用堿基編輯器對突變的 mtDNA 進(jìn)行編輯和糾正。彼時,，他指出,，未來有可能出現(xiàn)能夠消除線粒體替代療法復(fù)雜性的治療方法，這種方法可在兒童和成人中修復(fù)有缺陷的線粒體,。（來源：Nature Communications）不過,，DdCBE 最初由劉如謙團(tuán)隊開發(fā)，他們發(fā)現(xiàn)并命名了一種細(xì)菌毒素 ——DddA，其可以催化雙鏈 DNA（dsDNA）中胞苷的脫氨,，從而將胞嘧啶（C）轉(zhuǎn)化為尿嘧啶（U）,。基于這一特殊的細(xì)菌毒素,，該團(tuán)隊開發(fā)出了一個能夠精準(zhǔn)編輯線粒體基因組的全新堿基編輯器 ——DdCBE,，這為研究和治療線粒體遺傳疾病提供了一種新工具。需要說明的一點是,，Pretzel 并未與劉如謙團(tuán)隊合作,，也暫未獲得劉如謙團(tuán)隊的授權(quán)，雙方對知識產(chǎn)權(quán)問題暫未發(fā)表觀點,。此外,，當(dāng)前修改線粒體 DNA 的方法主要是利用無 RNA 系統(tǒng)的核酸酶，可以應(yīng)用于編輯線粒體 DNA 的基因工具也就是 TALEN 和 ZFN 技術(shù),。早在 2018 年,，Michal Minczuk 團(tuán)隊還利用 ZFN 進(jìn)行了初步探索，他們利用靶向線粒體的鋅指核酸酶 （mtZFN）誘導(dǎo)小鼠心臟中突變 mtDNA 特異性清除,。另外兩位聯(lián)合創(chuàng)始人 Nils-G?ran Larsson 和 Claes Gustafsson 也是線粒體生物學(xué)和基因表達(dá)領(lǐng)域的知名學(xué)者,，他們在線粒體生物學(xué)領(lǐng)域擁有近 30 年的研究經(jīng)驗。多年來,，一直專注于研究用小分子靶向 mtDNA 的策略,，通過提高 mtDNA 復(fù)制或轉(zhuǎn)錄新蛋白質(zhì)的速率，嘗試增加患者的線粒體功能,。圖 | 創(chuàng)始團(tuán)隊,，從左到右依次為 Claes Gustafsson、Michal Minczuk,、Nils-G?ran Larsson、Paul Thurk,、Jay Parrish（來源：Pretzel 官網(wǎng)）Jay Parrish 指出,，Pretzel 還將研究細(xì)胞核中 DNA 缺陷導(dǎo)致線粒體功能障礙誘發(fā)的疾病。他們希望解決這些疾病的根本原因,，這也會是 Pretzel 可能會比過去的線粒體公司更成功的關(guān)鍵,。據(jù)悉，Pretzel 最初的適應(yīng)癥是線粒體基因突變造成的疾病,，后續(xù)也會布局更復(fù)雜,、更難治的疾病，包括阿爾茨海默病和帕金森病等,。Jay Parrish 坦言,，Pretzel 目前在研管線處于實驗室驗證和動物試驗階段，未來可能還存在一些不確定性。Michal Minczuk 此前也表示,，DdCBE 真正能夠治療線粒體疾病之前,，顯然還有很長的路要走。“最大的挑戰(zhàn)是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)部分,，相關(guān)療法在試管和動物模型體內(nèi)的效果與人體效果可能不一樣,，在體內(nèi)難以再現(xiàn)體外試驗的效果?！盝ay Parrish 告訴外媒,。“靶向線粒體 DNA 領(lǐng)域還處于早期階段”人體的遺傳物質(zhì)大部分存在于細(xì)胞核內(nèi)，還有一小部分存在于線粒體中,。線粒體內(nèi) DNA 發(fā)生突變,，通常會喪失制造三磷酸腺苷的能力，對神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)造成損傷,，引發(fā)母系遺傳疾病,，比如母系遺傳 Leigh 綜合征、Leber 遺傳性視神經(jīng)病,、共濟失調(diào)舞蹈病,、骨骼肌溶解癥等。目前,，線粒體相關(guān)疾病還缺乏有效療法,。近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步,，線粒體移植,、基因編輯等方式為治療線粒體疾病提供了新思路。（來源：Nature Communications）線粒體治療是通過將具有正常功能的線粒體移植到具有線粒體缺陷的細(xì)胞中,，移植后的線粒體可以在受體細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮能量生成,、恢復(fù)細(xì)胞活力等功能。線粒體移植技術(shù)指的是取出患病母親卵子中的細(xì)胞核,，然后和健康女性捐贈者卵子的細(xì)胞質(zhì)融合,，移植完的卵細(xì)胞再和父親的精子細(xì)胞結(jié)合。這為減少線粒體遺傳疾病提供了一種新方法,，該技術(shù)于 2010 年由英國學(xué)者首次實現(xiàn),，通過線粒體移植生育的孩子也被稱為 “三親嬰兒”。2015 年,，英國通過了此項技術(shù),，成為首個允許 “三親嬰兒” 的國家。基因編輯技術(shù)也被視為是逆轉(zhuǎn)線粒體疾病的重要發(fā)展方向,，其中堿基編輯器表現(xiàn)更為亮眼,。上文提到劉如謙團(tuán)隊首次開發(fā)出線粒體基因編輯工具 DdCBE,，Michal Minczuk 在小鼠上初步驗證了 DdCBE，并將堿基編輯器實現(xiàn)轉(zhuǎn)化落地,。除了基于基因編輯技術(shù)開發(fā)基因療法之外,，研究人員將會通過基因療法的進(jìn)展和篩選方法發(fā)現(xiàn)更多可以改善細(xì)胞線粒體功能的新型小分子化合物。 “整個線粒體領(lǐng)域本身還是比較早期,，靶向 mtDNA 的基因編輯療法尤甚,。總體來看,，常用的策略是利用小分子化合物,、多肽靶向線粒體。” 史家海告訴生輝,。整體來看,，利用小分子藥物調(diào)節(jié) mtDNA 策略相對比較成熟，已經(jīng)有相關(guān)療法處于臨床中后期階段或者已上市,。但是,，線粒體基因編輯療法還處于早期探索階段，對于初創(chuàng)公司而言,，這一細(xì)分領(lǐng)域存在更多機會,，包括 Pretzel 和 March Therapeutics 等初創(chuàng)公司。Poxel 于 2009 年從默克雪蘭諾公司剝離正式獨立運營,，其正在開發(fā)一系列針對線粒體功能障礙的中晚期候選藥物,，旗下在研管線 Imeglimin 于 2021 年 6 月在日本獲批用于治療 2 型糖尿病，并于 2021 年 9 月上市,；旗下 PXL770 和 PXL065 處于 針對 NASH 的中期開發(fā)階段,。Stealth BioTherapeutics 公司旗下多肽化合物 elamipretide 和 Mitobridge 公司的 PPARδ 調(diào)節(jié)劑均已處于臨床 II 期研究階段，elamipretide 針對年齡相關(guān)性黃斑變性的臨床 II 期數(shù)據(jù)有望在 2022 年第二季度公布,。
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