專訪歐陽應(yīng)斌博士：HUGO系列全人源化小鼠的創(chuàng)新實(shí)踐
開篇：由賽業(yè)打造的HUGO（Humanized Genomic Ortholog）系列小鼠突破了傳統(tǒng)局限，通過HUGO-Ab?和HUGO-GT?小鼠搭載TurboKnockout? ES打靶技術(shù)，實(shí)現(xiàn)Mb級基因原位替換，顯著縮短模型構(gòu)建周期，為抗體藥物研發(fā)和基因治療提供強(qiáng)大支持，助力創(chuàng)新藥物高效開發(fā)。并將AI技術(shù)與HUGO系列小鼠模型開發(fā)深度融合，RDDC平臺分析海量基因組數(shù)據(jù)，為HUGO-GT?模型的基因原位替換和突變定制提供精準(zhǔn)指導(dǎo)；AbSeek?抗體智能計(jì)算平臺優(yōu)化抗體序列，加速抗體發(fā)現(xiàn)，顯著提高研發(fā)效率和成功率。
專訪篇：隨著基因治療和抗體開發(fā)行業(yè)的快速發(fā)展，對精準(zhǔn)人源化動(dòng)物模型的需求不斷增加。近年來，賽業(yè)生物通過HUGO Program計(jì)劃，使得HUGO系列小鼠突破了傳統(tǒng)局限，解決了傳統(tǒng)基因人源化小鼠模型在基因表達(dá)調(diào)控、人源化區(qū)域不足及建系復(fù)雜性等方面的缺陷，為基因治療和抗體開發(fā)研究提供了更精準(zhǔn)的工具。
歐陽應(yīng)斌博士簡介
歐陽應(yīng)斌?博士
賽業(yè)生物海外副總裁 兼首席科學(xué)官
軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院博士，美國Oklahoma醫(yī)學(xué)研究基金會高級科學(xué)家。20多年來一直致力于基因工程鼠研究，成功開發(fā)了數(shù)千例轉(zhuǎn)基因和基因敲除/敲入小鼠及大鼠模型，在PNAS，JBC等高水平學(xué)術(shù)期刊發(fā)表多篇論文，提供的技術(shù)服務(wù)被Nature等國際頂尖雜志直接引用達(dá)數(shù)百次。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：近年來，基因治療領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，動(dòng)物模型在其中扮演了至關(guān)重要的角色。然而，傳統(tǒng)的動(dòng)物模型在模擬人類疾病和評估基因治療的安全性和有效性方面存在一些局限性。賽業(yè)生物推出的HUGO Program計(jì)劃正是為了解決這些問題。您能否談?wù)劗?dāng)前動(dòng)物模型在基因治療研究中面臨哪些局限性？此外，賽業(yè)生物的HUGO Program計(jì)劃是如何通過基因組人源化技術(shù)來克服這些局限性的？
歐陽應(yīng)斌博士：動(dòng)物模型，尤其是基因工程人源化小鼠模型，在基因治療研究中不可或缺。然而，傳統(tǒng)基因工程人源化小鼠模型存在諸多局限性。首先，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因方法將人類基因隨機(jī)插入小鼠基因組，可能導(dǎo)致插入位點(diǎn)周圍DNA序列發(fā)生變化，如片段缺失或破壞小鼠功能基因，從而產(chǎn)生與轉(zhuǎn)基因序列無關(guān)的表型，影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。其次，非內(nèi)源性位點(diǎn)的異位表達(dá)可能以不可預(yù)測的方式影響表達(dá)模式和發(fā)病機(jī)制，且與人類疾病關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。此外，多拷貝插入會改變基因劑量，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)基因表達(dá)水平。雖然部分人源化小鼠模型通過定點(diǎn)插入構(gòu)建，但大多數(shù)插入的是CDS（cDNA），因全長基因組過大難以實(shí)現(xiàn)全長定點(diǎn)插入。這可能導(dǎo)致人基因表達(dá)水平和時(shí)空表達(dá)與體內(nèi)真實(shí)情況不一致。更重要的是，基因治療可能靶向內(nèi)含子序列、UTR或上游啟動(dòng)子序列，而CDS定點(diǎn)插入模型無法滿足這些評估需求。
為了解決這些問題，我們開發(fā)了HUGO-GT?全基因組人源化模型，Humanized Genomic Ortholog for Gene Therapy，我們通過對鼠源基因的原位替換，成功構(gòu)建了涵蓋更豐富干預(yù)靶點(diǎn)的全基因組人源化小鼠。我們開發(fā)的HUGO-GT?全基因組人源化小鼠能更好的模擬人的疾病，為基因治療研究提供了更高效、可靠的實(shí)驗(yàn)工具。具體的優(yōu)勢在于：
1. 全長基因原位置換，保留調(diào)控序列，人基因表達(dá)更接近生理水平。
2. 包含人基因內(nèi)含子，可以保持人類剪接體的復(fù)雜性，更有利于研究人類基因表達(dá)的調(diào)控。
3. 更適合于現(xiàn)代基因治療研究，特別是打靶位點(diǎn)位于內(nèi)含子和UTR等非編碼序列的基因治療評估。
4. 更廣泛的研究應(yīng)用，涵蓋多種疾病研究領(lǐng)域，如：罕見病 & 遺傳病，眼科疾病，神經(jīng)退行性疾病，代謝疾病等。
5. 采用獨(dú)有的TurboKnockout?技術(shù)，構(gòu)建速度快，另外由于是定點(diǎn)插入，和傳統(tǒng)的敲除加轉(zhuǎn)基因模型相比，繁育維護(hù)相對簡單。
6. 質(zhì)控嚴(yán)格：所有動(dòng)物均在AAALAC 認(rèn)證和 OLAW 認(rèn)可的設(shè)施中生產(chǎn)，符合國際標(biāo)準(zhǔn)。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：能否請您簡單介紹一下賽業(yè)生物的HUGO Program計(jì)劃包括哪些模型？
歐陽應(yīng)斌博士：賽業(yè)生物的HUGO系列小鼠是我們在基因工程人源化小鼠模型領(lǐng)域的重要成果。它包括HUGO-Ab?全人源抗體小鼠和HUGO-GT?全基因組人源化小鼠兩大系列。這些模型是基于我們自主研發(fā)的TurboKnockout?基因編輯技術(shù)開發(fā)的，能夠更好地模擬人類的生理和病理特征，為藥物研發(fā)和疾病研究提供了強(qiáng)大的工具。
比如HUGO-Ab?全人源抗體小鼠，攜帶了全套人類免疫球蛋白基因，能夠在體內(nèi)產(chǎn)生具有高親和力和低免疫原性的全人源抗體。而HUGO-GT?全基因組人源化小鼠搭載了更高效的大片段載體融合技術(shù)，可以作為萬能模板進(jìn)行針對性的突變定制服務(wù)，是更貼近真實(shí)世界生物機(jī)制的藥物臨床前研究模型。同時(shí)，在HUGO-GT?小鼠的基礎(chǔ)上，我們還可以為研究人員提供眼科、神經(jīng)、腫瘤免疫等疾病研究領(lǐng)域的CRO服務(wù)，全面賦能遺傳性疾病研究以及基因治療藥物開發(fā)。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：能否和大家介紹一下HUGO-Ab?全人源抗體小鼠？
歐陽應(yīng)斌博士：基于創(chuàng)新性全人抗體藥物研發(fā)的需求，賽業(yè)生物憑借扎實(shí)的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力以及自主研發(fā)的TurboKnockout? ES打靶技術(shù)，構(gòu)建了下一代HUGO-Ab?全人源抗體小鼠，攜帶了全套人類免疫球蛋白基因，能夠在體內(nèi)產(chǎn)生具有高親和力和低免疫原性的全人源抗體。
HUGO-Ab?全人源抗體小鼠系列產(chǎn)品包含HUGO-Mab?全人單克隆抗體小鼠、HUGO-Light?全人共輕鏈抗體小鼠和HUGO-Nano?全人納米抗體小鼠，擁有豐富的抗體序列多樣性，包含全部的人源抗體重鏈、Kappa和Lambda輕鏈可變區(qū)germline基因，其卓越的性能在抗體發(fā)現(xiàn)過程中展現(xiàn)出良好的效果，得到多家跨國藥企、生物制藥公司和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，為治療性抗體新藥提供了高效的研發(fā)引擎。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：HUGO-Ab?全人源抗體小鼠的核心優(yōu)勢是什么？
歐陽應(yīng)斌博士：HUGO-Ab?全人源化抗體小鼠的核心優(yōu)勢在于它能夠體內(nèi)產(chǎn)生高親和力、低免疫原性的全人源抗體可以用五個(gè)全來概括。
一是全系列人源抗體鼠產(chǎn)品，我們有多個(gè)產(chǎn)品系列，比如HUGO-Mab?全人單克隆抗體小鼠、HUGO-Light?全人共輕鏈抗體小鼠和HUGO-Nano?全人納米抗體小鼠。這些小鼠的抗體重鏈、輕鏈可變區(qū)基因都是人源的，人源化程度更高，能夠更貼近真實(shí)的人類抗體多樣性，另外還有C57BL/6、BALB/c和SJL背景品系均可選擇。
二是全部獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)，我們自研的TurboKnockout? ES打靶技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)Mb級敲入及敲除的實(shí)現(xiàn)基因原位替換，無脫靶效應(yīng)，基因修飾準(zhǔn)確、效果穩(wěn)定、知識產(chǎn)權(quán)清晰，是新藥研發(fā)項(xiàng)目的優(yōu)選基因編輯技術(shù)。
三是全人源的抗體開發(fā)，抗體重鏈、Kappa和Lambda輕鏈可變區(qū)基因?yàn)槿嗽椿颍嗽椿妗ambda輕鏈可變區(qū)germline基因的人源化，可以使抗體多樣性更高，更貼近真實(shí)的人類抗體的多樣性。
四是全部擁有高免疫應(yīng)答能力，基于HUGO-Ab?全人源抗體小鼠的“HUGO-Ab-eKO?小鼠”，針對同源性較高的靶點(diǎn)，敲除鼠源基因，使小鼠產(chǎn)生更強(qiáng)的免疫應(yīng)答能力，可提高抗體篩選成功率，更容易獲得高親和力、高特異性、具有交叉反應(yīng)的抗體分子。
最后一點(diǎn)是全部一次性收費(fèi)商業(yè)模式，可授權(quán)使用或共同開發(fā)，讓客戶更省心。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：當(dāng)前傳統(tǒng)基因人源化小鼠模型（如隨機(jī)插入轉(zhuǎn)基因或CDS替換模型）在遺傳疾病研究和藥物研發(fā)中存在哪些核心缺陷？HUGO-GT?模型如何系統(tǒng)性解決這些痛點(diǎn)？
歐陽應(yīng)斌博士：傳統(tǒng)基因人源化小鼠模型主要存在的缺陷包括隨機(jī)插入導(dǎo)致的基因表達(dá)調(diào)控干擾、人源化區(qū)域不足以及建系復(fù)雜性等問題。這些問題可能影響疾病機(jī)理的深入研究和藥物效果的準(zhǔn)確評估。HUGO-GT?全基因組人源化小鼠模型實(shí)現(xiàn)了全基因組水平的原位基因替換。這意味著小鼠體內(nèi)的人源化基因不僅包含了外顯子，還包括內(nèi)含子和非編碼區(qū)，能夠更真實(shí)地模擬人類基因的功能和調(diào)控機(jī)制。這種模型可以減少傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因模型中由于隨機(jī)插入導(dǎo)致的人工基因調(diào)控干擾，保留天然的基因表達(dá)模式。同時(shí)，它還可以快速引入致病突變，用于評估突變對疾病的影響，而不是人源化本身的影響。這使得HUGO-GT?模型在藥物臨床前研究和疾病機(jī)制研究中更加精準(zhǔn)和高效。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：HUGO-GT?小鼠模型在疾病研究中的應(yīng)用范圍很廣吧？能否給我們舉幾個(gè)例子？
歐陽應(yīng)斌博士：是的，HUGO-GT?小鼠模型的應(yīng)用范圍非常廣泛。比如，我們有用于研究脊髓性肌萎縮癥（SMA）的B6-hSMN2小鼠模型；用于阿爾茨海默氏病（AD）和額顳葉癡呆（FTD）研究的B6-htau系列小鼠；還有用于研究視網(wǎng)膜疾病如視網(wǎng)膜色素變性（RP）和Stargardt病的B6-hRHO和B6-hABCA4小鼠模型。這些模型都能夠在小鼠體內(nèi)準(zhǔn)確地模擬人類疾病的病理特征，為相關(guān)疾病的機(jī)制研究和藥物開發(fā)提供了重要的工具。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：SMN2全人源化小鼠模型在藥物測試中表現(xiàn)如何？
歐陽應(yīng)斌博士：以SMN2全人源化小鼠B6-hSMN2(SMA)為例，我們用它來測試了靶向SMN2的反義寡核苷酸（ASO）。結(jié)果顯示，經(jīng)過ASO處理的小鼠，腦部SMN蛋白表達(dá)量顯著增加，脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元數(shù)量也有所提升。更重要的是，ASO處理組小鼠的存活率明顯提高，組織病變也得到了延緩。這表明HUGO-GT?小鼠模型在藥物測試中能夠很好地反映藥物的療效，為臨床前研究提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：HUGO-Ab?全人源抗體小鼠和HUGO-GT?全基因組人源化小鼠都擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，能展開講講嗎？
歐陽應(yīng)斌博士：我們的HUGO系列小鼠是基于自主研發(fā)的TurboKnockout? ES打靶技術(shù)開發(fā)的，擁有全部獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)。這項(xiàng)技術(shù)沒有脫靶效應(yīng)，基因修飾準(zhǔn)確、效果穩(wěn)定，能夠?yàn)榭蛻籼峁┣逦闹R產(chǎn)權(quán)保障。這對于新藥研發(fā)項(xiàng)目來說是非常重要的，能夠避免潛在的知識產(chǎn)權(quán)糾紛，確保研發(fā)工作的順利進(jìn)行。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：TurboKnockout?技術(shù)實(shí)現(xiàn)Mb級基因原位替換的關(guān)鍵突破是什么？相較于其他基因編輯技術(shù)，其在精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性上有何獨(dú)特優(yōu)勢？
歐陽應(yīng)斌博士：TurboKnockout?技術(shù)實(shí)現(xiàn)Mb級基因原位替換的關(guān)鍵突破在于其獨(dú)特的建系和基因改造技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)建立了具有高效遺傳優(yōu)勢的TurboKnockout?胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）系，通過特定胚胎發(fā)育階段的顯微注射，使TurboKnockout?ES細(xì)胞100%代替內(nèi)源ES細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)跨越“嵌合體”階段，顯著縮短了ES打靶構(gòu)建周期，最快可至4個(gè)月。此外，TurboKnockout?技術(shù)采用獨(dú)特的Self-deleting Neo Cassette，確保所獲得的小鼠與任何品系小鼠交配時(shí)，都可以100%自刪除Neo，從而快速獲得去除Neo的雜合子小鼠。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：賽業(yè)生物未來在HUGO系列小鼠方面有什么規(guī)劃嗎？
歐陽應(yīng)斌博士：未來，賽業(yè)生物將繼續(xù)深化HUGO系列小鼠的研發(fā)和應(yīng)用。一方面，我們會進(jìn)一步拓展HUGO-Ab?和HUGO-GT?小鼠模型的產(chǎn)品線，構(gòu)建更多模型，覆蓋更多疾病領(lǐng)域；另一方面，我們將加強(qiáng)與全球研究人員的合作，提供更優(yōu)質(zhì)的定制化服務(wù)和CRO服務(wù)，助力更多創(chuàng)新藥物的研發(fā)和疾病機(jī)制的研究。我們相信，HUGO系列小鼠將在未來的生物醫(yī)學(xué)研究中發(fā)揮越來越重要的作用。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：賽業(yè)生物為何選擇布局“全基因組人源化”這一技術(shù)路線？這反映了公司對未來基因治療和藥物研發(fā)需求的哪些戰(zhàn)略預(yù)判？
歐陽應(yīng)斌博士：賽業(yè)生物選擇專注于“全基因組人源化”技術(shù)路線，主要是基于對當(dāng)前及未來基因治療和藥物研發(fā)需求的深入分析和戰(zhàn)略預(yù)判。
首先，我們認(rèn)識到，為了更準(zhǔn)確地模擬人類生理和病理特征，人源化小鼠模型的需求日益增長。這些模型在疾病研究中展現(xiàn)出了更強(qiáng)的相關(guān)性，成為了研究工具的首選。這反映了我們對未來基因治療和藥物研發(fā)中對模擬人類疾病模型的迫切需求的預(yù)判。
其次，隨著科學(xué)研究的深入，對疾病模型的要求越來越高。我們需要更全面、更精確的人源化模型來深入研究致病機(jī)理。全基因組人源化小鼠能夠提供這樣的模型，滿足未來研究的需求。
第三，我們希望通過提供更高效的大片段載體融合技術(shù)，提高藥物臨床前研究的準(zhǔn)確性。HUGO-GT?全基因組人源化小鼠模型能夠作為萬能模板進(jìn)行針對性的突變定制服務(wù)，這將更貼近真實(shí)世界生物機(jī)制，從而提高藥物篩選和臨床前研究的準(zhǔn)確性。
第四，我們意識到全人源化抗體藥物的發(fā)展是未來的趨勢。通過布局全基因組人源化技術(shù)，我們能夠?yàn)檠芯咳藛T提供更豐富的干預(yù)靶點(diǎn)，全面賦能遺傳性疾病研究以及基因治療藥物開發(fā)。這反映了我們對未來藥物研發(fā)中可能遇到的挑戰(zhàn)和需求的預(yù)判，以及我們對提供創(chuàng)新解決方案的承諾。
總的來說，賽業(yè)生物的戰(zhàn)略選擇是基于對當(dāng)前和未來基因治療和藥物研發(fā)需求的深刻理解和預(yù)判，我們致力于提供更準(zhǔn)確、更高效的研究工具和平臺，以推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步和新藥研發(fā)。
中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物信息網(wǎng)：最近IPSOS發(fā)布了《2024年中國實(shí)驗(yàn)小鼠行業(yè)藍(lán)皮書》，書中提到賽業(yè)生物是市場導(dǎo)向的AI驅(qū)動(dòng)企業(yè)，隨著AI技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，賽業(yè)生物的HUGO系列小鼠模型是否也融入了AI技術(shù)？能否請您介紹一下AI技術(shù)如何為HUGO-GT?和HUGO-Ab?小鼠模型賦能？
歐陽應(yīng)斌博士：賽業(yè)生物一直致力于將前沿技術(shù)融入到我們的研發(fā)工作中，AI技術(shù)也不例外。我們通過AI技術(shù)為HUGO-GT?和HUGO-Ab?小鼠模型的開發(fā)和應(yīng)用提供了更強(qiáng)大的支持。
我們利用AI驅(qū)動(dòng)的罕見病數(shù)據(jù)中心RDDC（Rare Disease Data Center）平臺，對大量的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘。通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，RDDC平臺能夠快速識別潛在的致病基因和調(diào)控元件，幫助我們更精準(zhǔn)地進(jìn)行基因原位替換和突變定制。這不僅提高了模型構(gòu)建的效率，還增強(qiáng)了模型對人類疾病模擬的準(zhǔn)確性。利用大量生物信息學(xué)數(shù)據(jù)，我們進(jìn)行深入的致病機(jī)理的研究，針對一系列基因開發(fā)了HUGO-GT?全基因組人源化小鼠模型，全面賦能遺傳性疾病研究以及基因治療藥物開發(fā)。
在抗體發(fā)現(xiàn)和抗體工程研究方面，我們打造了AbSeek?抗體智能計(jì)算平臺，融合了尖端的人工智能與生物信息技術(shù)，配備了自研及開源的計(jì)算模塊與可視化模塊，具有優(yōu)秀的速度和精度。AbSeek?抗體智能計(jì)算平臺全面覆蓋了抗體開發(fā)的各個(gè)階段，從篩選到優(yōu)化及驗(yàn)證環(huán)節(jié)，提供抗體序列分析、結(jié)構(gòu)與功能預(yù)測、先導(dǎo)化合物優(yōu)化、抗體分子生成等多種工具，實(shí)現(xiàn)了抗體設(shè)計(jì)流程的簡化和自動(dòng)化，全力促進(jìn)抗體工程領(lǐng)域的高效創(chuàng)新發(fā)展。AI抗體平臺結(jié)合我們的HUGO-Ab?全人源抗體小鼠，能夠加速抗體發(fā)現(xiàn)過程，縮短研發(fā)周期，提高研發(fā)成功率，可為抗體研究提供全周期服務(wù)。
