縱觀基因編輯技術(shù)市場(chǎng)，其現(xiàn)狀與八十年代索尼公司出產(chǎn)的Betamax錄像機(jī)和JVC公司的VHS錄像機(jī)之間的磁帶格式戰(zhàn)爭(zhēng)非常相似。在當(dāng)時(shí)雖然大多數(shù)專(zhuān)家都認(rèn)為Betamax錄像機(jī)更功能豐富、性能更好且更耐用，但是從另一方面來(lái)看，VHS錄像機(jī)的價(jià)格更偏宜，并且適用于長(zhǎng)時(shí)間觀影，因此在這場(chǎng)戰(zhàn)役中最終的贏家是JV公司的VHS錄像機(jī)。醫(yī)療市場(chǎng)分析公司Kalorama對(duì)基因編輯技術(shù)和公司進(jìn)行梳理，動(dòng)脈網(wǎng)（微信：vcbeat）為你做了編譯和整理。

基因編輯技術(shù)目前正在面臨索尼和JVC公司式的困境。在基因編輯領(lǐng)域，很多年前就已經(jīng)出現(xiàn)了包括基于鋅指核酸內(nèi)切酶和TAL效應(yīng)因子在內(nèi)的精準(zhǔn)有效的基因編輯技術(shù)。但是在操作簡(jiǎn)單、成本較低的CRISPR技術(shù)的出現(xiàn)以后，才真正的驅(qū)動(dòng)基因編輯技術(shù)市場(chǎng)的發(fā)展，或者說(shuō)是因CRISPR技術(shù)的出現(xiàn)才真正的建立了基因編輯技術(shù)市場(chǎng)。

基因組編輯是通過(guò)在基因組中特定的靶點(diǎn)引入功能蛋白來(lái)修飾特定生物DNA的過(guò)程。“編輯”這個(gè)詞其實(shí)并不夠完全，它確實(shí)概括了整個(gè)過(guò)程，但是可能錯(cuò)過(guò)了一些重要的步驟。比如一旦功能蛋白被引入基因組，它就成為了自身編輯的有機(jī)體，同時(shí)還可以刺激引發(fā)細(xì)胞的修復(fù)機(jī)制，使得基因失活或是在基因組的特定靶點(diǎn)引入新的目的基因。

基因編輯技術(shù)在許多領(lǐng)域中具有許多商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，例如人類(lèi)健康療法、植物新品種、動(dòng)物新品種、用于科學(xué)研究的動(dòng)物模型、新的化合物以及能量來(lái)源的開(kāi)發(fā)。目前已經(jīng)處于開(kāi)發(fā)階段的各種基于基因編輯的項(xiàng)目實(shí)例包括：HIV / AIDS治療、抗除草劑的蕓苔植物的開(kāi)發(fā)、急性淋巴細(xì)胞白血病的治療、基因工程化大豆的開(kāi)發(fā)，甚至還有基于基因編輯的巴馬豬和嚙齒動(dòng)物模型。

目前，很多公司都表現(xiàn)出了對(duì)于基因編輯技術(shù)市場(chǎng)的興趣。MilliporeSigma、Thermo Fisher Scientific、Dharmacon、GeneCopoeia、Genscript、Horizon Discovery Group、OriGene、Transposagen、ToolGen是基因編輯技術(shù)市場(chǎng)的主要參與者。

基因編輯市場(chǎng)逐年遞增(工具、試劑、服務(wù)、供應(yīng))  單位：金額/百萬(wàn)美元 2014 – 2016.

醫(yī)療市場(chǎng)分析公司Kalorama信息預(yù)估，在基因編輯技術(shù)市場(chǎng)中基因編輯工具、試劑、服務(wù)、模型和其他與該技術(shù)相關(guān)的用品占有了約6.08億美元的市場(chǎng)份額，相比2014年時(shí)的2.33億美元有所增長(zhǎng)，并且隨著新應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和新項(xiàng)目的增加，預(yù)計(jì)在未來(lái)五年將會(huì)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。

使用基因編輯技術(shù)的治療學(xué)和農(nóng)業(yè)應(yīng)用的不斷發(fā)展，以及公共和私人在基因編輯領(lǐng)域投資的增加也將驅(qū)動(dòng)該市場(chǎng)的不斷向前。目前，大量公共和私人投資者都對(duì)使用基因編輯技術(shù)發(fā)展人類(lèi)健康療法領(lǐng)域表現(xiàn)出了很大的興趣。

Bayer，Biogen，Juno Therapeutics，Novartis，Pfizer和Regeneron Pharmaceuticals等公司通過(guò)與小公司的各種投資和合作，參與使用基因編輯技術(shù)開(kāi)發(fā)治療藥物。除了人類(lèi)治療的發(fā)展之外，基因編輯技術(shù)在許多其它領(lǐng)域中具有商業(yè)應(yīng)用，其中許多領(lǐng)域剛剛開(kāi)始被探索。

事實(shí)上，我們已經(jīng)掌握了多種基因編輯技術(shù)。第一個(gè)引入的是鋅指核酸酶技術(shù)，或稱(chēng)ZFN。它的靶向效率為其贏得“分子剪刀”了的稱(chēng)號(hào)。它已經(jīng)成為一項(xiàng)完善的技術(shù)，已經(jīng)在從人類(lèi)到其他多個(gè)生物模型得到了應(yīng)用，如果蠅、擬南芥、斑馬魚(yú)、小鼠、大鼠，是一項(xiàng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的得到公認(rèn)的技術(shù)。

鋅指核酸酶技術(shù)具有很高的特異性的，因此不會(huì)引起免疫應(yīng)答，但是這種高度的特異性將會(huì)產(chǎn)生消極的影響，即基因工程化鋅指DNA結(jié)合蛋白成為了一個(gè)難題，部分也是由于蛋白質(zhì)本身體積龐大的性質(zhì)及其環(huán)境依賴(lài)性結(jié)合的屬性。除此之外，它們還易于脫靶，導(dǎo)致可以細(xì)胞被殺死或發(fā)生計(jì)劃外的突變。

TALEN作為第二代基因組編輯核酸酶被引入，與其它技術(shù)相比，其能更大程度上的地避免功能蛋白脫靶。與鋅指核酸酶相比，TALEN使用起來(lái)更簡(jiǎn)單、構(gòu)建更迅速，并且價(jià)格更低廉。TALEN不像ZFN那樣容易受周?chē)B接環(huán)境綁定的影響，因此與ZFN相比，其設(shè)計(jì)和工程沒(méi)有ZFN復(fù)雜。與此同時(shí)，由于它們具有與DNA靶位點(diǎn)結(jié)合的高度特異性，因此比其它工具酶，TALEN產(chǎn)生的脫靶效應(yīng)非常微弱。但是裝配TALEN編碼質(zhì)粒卻是一個(gè)冗長(zhǎng)的、高強(qiáng)度工作的過(guò)程。

CRISPR-Cas9技術(shù)是在對(duì)細(xì)菌的免疫系統(tǒng)進(jìn)行研究時(shí)研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的。在細(xì)菌的免疫系統(tǒng)中，其防御機(jī)制可使用DNA片段來(lái)對(duì)抗病毒等外來(lái)物質(zhì)?？茖W(xué)家們認(rèn)為，如果細(xì)菌的自身環(huán)境足夠好，那為什么不開(kāi)發(fā)一種技術(shù)以同樣的方式來(lái)對(duì)外來(lái)物質(zhì)進(jìn)行干預(yù)？

CRISPR序列由眾多短而保守的重復(fù)序列（重復(fù)區(qū)repeats）和間隔區(qū)（spacer）組成。間隔區(qū)是一些可變序列，其與先前入侵細(xì)菌基因組外的外源遺傳物質(zhì)的序列相對(duì)應(yīng)。這些間隔序列儲(chǔ)存在細(xì)菌基因組內(nèi)，被看作是通過(guò)再感染來(lái)觸發(fā)降解入侵病毒DNA的記憶機(jī)制。距離該理論被提出已經(jīng)過(guò)去了幾十年，但是直到2012年，用于這項(xiàng)技術(shù)的工具才上市。

在CRISPR技術(shù)中，首先CRISPR序列轉(zhuǎn)錄為單個(gè)RNA，然后被加工成較短的CRISPR RNA（crRNA），其具有引導(dǎo)Cas酶的活性以降解靶向核酸的作用。 每個(gè)“向?qū)NA”都可識(shí)別其自身靶序列并引導(dǎo)Cas9酶對(duì)DNA鏈進(jìn)行切割，從而刺激細(xì)胞的NHEJ或HDR修復(fù)機(jī)制。

CRISPR-Cas9技術(shù)的工具使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，同時(shí)其設(shè)計(jì)和構(gòu)建速度最快，成本也最低。由于不涉及蛋白質(zhì)工程，所以構(gòu)建CRISPR-Cas9技術(shù)的工具只需要幾天時(shí)間就可完成，成本可以控制在幾百美元的范圍內(nèi)。因此，開(kāi)發(fā)大量短向?qū)NA相對(duì)容易，其在高通量應(yīng)用如功能基因組學(xué)研究中也具有廣泛的應(yīng)用。

CRISPR-Cas9工具只需通過(guò)對(duì)向?qū)NA序列進(jìn)行簡(jiǎn)單的修飾，就能輕松重定向到基因組中的幾乎任何位置。同時(shí)，由于其擁有多重的基因編輯能力，與傳統(tǒng)育種技術(shù)相比較，也可以讓用于復(fù)雜疾病研究的動(dòng)物模型的更快速、成本更低廉的工程化。

但是CRISPR-Cas9技術(shù)也有一些限制，包括被看作ZFN限制的功能蛋白脫靶。與ZFN和TALEN復(fù)雜的二聚體結(jié)構(gòu)相反，CRISPR-Cas9系統(tǒng)擁有更簡(jiǎn)單的單體結(jié)構(gòu)，可通過(guò)堿基配對(duì)結(jié)合同源位點(diǎn)，因此在結(jié)合和切割期望的DNA位點(diǎn)方面特異性較低。而且對(duì)于CRISPR-Cas9技術(shù)來(lái)說(shuō)，脫靶突變驗(yàn)證難度增加，并且需要對(duì)具有相似同源性的所有位點(diǎn)的突變都進(jìn)行廣泛的全基因組掃描，這將是很大的工作量。

科學(xué)家們已經(jīng)研究出了各種可增加特異性和消除脫靶效應(yīng)的策略，包括利用不同細(xì)菌來(lái)源的酶、重組Cas9酶，以及對(duì)向?qū)NA中識(shí)別序列的長(zhǎng)度和二級(jí)結(jié)構(gòu)的做出一定的改變。最近，在2015年9月，科學(xué)家在弗朗西斯細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了非Cas9 CRISPR系統(tǒng)即CRISPR-Cpf1，其在解決這一領(lǐng)域的問(wèn)題上擁有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

ZFN、TAFEN、CRISPER-Cas9三種技術(shù)比較

盡管與其他基因編輯技術(shù)工具的優(yōu)勢(shì)相比，由于CRISPR-Cas9技術(shù)較新，因此其治療學(xué)方面的發(fā)展明顯落后于其他基因編輯技術(shù)。并且目前還不清楚CRISPR技術(shù)在未來(lái)是否能被證明適用于人類(lèi)健康治療。就目前看來(lái)，其易產(chǎn)生脫靶效應(yīng)仍是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)，如果克服了這一難題，那么CRISPR技術(shù)用于人類(lèi)治療的安全性就能得到很大的提高。由此我們可以知道，在保持CRISPR技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，努力突破其限制壁壘將是未來(lái)幾年基因編輯技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)。