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行研报告 CGT专题(六)-基因治疗
发布时间:2024-05-22 05:58:40 来源:米乐6体育app官网下载 作者:米乐官方平台米乐入口

  在未来,随着基因治疗行业的逐渐成熟迈向体系化、规范化发展,基因治疗将朝着安全、精准、长效三个方面迈进,为人类创造更大的价值。

  基因治疗指的是通过操纵遗传物质的表达治疗疾病的新兴治疗方式,主要作用机制有基因导入、基因置换、基因抑制等,其针对的临床适应症有遗传病、罕见病和癌症等。随着生命科学技术的进步及临床研究的深入,基因治疗有望治愈一些常规疗法不能治愈的疾病,已成为新药研发的下一个风口。

  常规治疗一般针对的是基因异常而导致的各种症状,其作用对象为蛋白质,因此治标不治本。基因治疗针对的是疾病的根源,其作用对象为DNA或RNA,因此其能从源头上解决疾病的发生。

  基因治疗可用来治愈一些目前无法治疗或疗效不佳的难治性疾病,如血友病等。众多的优势使得基因治疗在多种疾病的治疗方面具有广阔的商业前景。

  基因治疗具有多种分类方式。按照给药途径,可以分为体内途径和体外途径:体内途径将目的基因通过载体直接导入患者体内的靶细胞;体外途径先从患者体内取出细胞,将目的基因导入至该靶细胞内,最后移植回患者体内。按照治疗策略的不同,可以分为基因修饰、基因置换、基因增补、基因干预等。按照靶细胞的不同,可以分为体细胞基因治疗和生殖细胞基因治疗:体细胞基因治疗将正常基因转入体细胞,如造血干细胞、肝细胞、淋巴细胞、成纤维细胞等,通过体外途径培养然后回输患者体内达到治疗的目的;生殖细胞基因治疗将正常基因转入精、卵细胞或胚胎细胞,使之表达蛋白质产物治疗相关疾病。此外,也有人将基因治疗分为基于DNA的基因治疗和基于RNA的基因治疗。

  基因是具有遗传效应的DNA片段,是生物体遗传的基本单位,其化学本质为脱氧核糖核苷酸。遗传信息沿着“DNA-RNA-蛋白质”的方向传递,蛋白质是遗传信息的表现形式。生物体内的代谢过程可以理解为特定基因在特定时间和空间里发生特定强度表达的结果,如果这种平衡被打破就会诱发疾病。随着生命科学的飞速发展及人类对疾病认识的不断深入,越来越多的证据表明许多疾病都与基因表达异常有关。基因表达异常可以分为两类:第一、基因突变导致蛋白质异常,表现为蛋白质没有功能、功能变弱或功能过强,甚至产生有害蛋白;第二、表达强度异常,表现为基因表达水平过高或过低等。

  通过在核苷酸水平上对遗传物质的表达进行操纵,可以用来预防或治疗多种与蛋白质功能异常相关的疾病。截至目前,对遗传物质表达进行操纵主要的策略有基因导入、基因替换、基因抑制等。基因替换是指用正常的外源基因来替换有缺陷的基因。基因导入是将一种新的或者经过修饰的基因引入,包括基因修正和基因增补。基因抑制,也称基因失活,指的是通过siRNA等技术将无法正常工作的或过度表达的基因失活。

  基因治疗的流程因体内途径和体外途径而有所不同。体内途径操作流程相对简单,大致可分为3个步骤:第一、构建质粒载体。通过基因工程手段,利用重组等原理将目的基因插入到质粒上。第二、病毒包装。将重组后质粒载体体外包装并产生具有感染能力的工程病毒;第三、输入患者体内。将重组后的病毒直接注入病内,利用病毒的感染能力将正常基因带到靶细胞中,实现疾病的治疗。

  体外途径步骤相对较多,具体可以分为5个步骤:第一、构建质粒载体。将正常基因插入到病毒载体的DNA上。第二、病毒包装。将重组后的病毒DNA体外包装产生具有感染能力的完整工程病毒。第三、获取患者细胞并感染。通过手术获取病人的体细胞或者生殖细胞,进行扩增培养并使用上一步得到的病毒进行感染,从而将正常基因导入靶细胞。第四、筛选靶细胞并扩增。通过筛选得到携带有正常基因的重组细胞,在体外进行扩增培养。第五、回输患者体内。将携带正常基因的重组细胞回输到病内,实现疾病的治疗。

  基因治疗药物需进入细胞内且完成内体逃逸才可发挥作用,但核酸的大分子量及负电荷特性使得其难以穿过细胞膜,并且外来遗传物质进入细胞也会被细胞内核酸酶降解,因此设计安全有效的递送系统是核酸药物研发的关键。基因治疗药物递送系统可分为载体递送和偶联递送。载体递送需要通过独立载体包装后进行药物递送,例如用以外囊泡为代表的天然载体、脂质体为代表的人工微球。偶联递送将药物分子与靶向分子通过化学键偶联起来进行递送,例如ADC药物等。

  载体递送可以分为病毒载体和非病毒载体。病毒载体应用较少,免疫原性、致瘤性、载药量等缺点较为明显。非病毒载体种类较多,应用也较为广泛,包括脂质体、外囊泡等。病毒载体目前使用较多的病毒包括慢病毒、腺病毒和腺相关病毒。慢病毒是由人类免疫缺陷病毒改造而来的一种病毒载体,属于逆转录病毒。腺病毒是一种直径约为90-100nm的无包膜病毒,载体容量较大,但免疫原性较强。腺相关病毒直径略小,约为20-30nm,载体容量小于腺病毒,但是免疫原性极低。三类病毒载体比较如下。

  脂质体是目前核酸药物中研究应用最多的递送系统之一,主要由磷脂和胆固醇组成,因此具有良好的生物相容性和可降解性,无毒无免疫原性。脂质体靶向性不强,多用来运载不需要靶向递送的药物。以脂质体为载体制备的mRNA制剂会在肝脏及脾脏聚集是脂质体较大缺陷。外囊泡是天然的生物大分子载体,具有免疫源性低、毒副作用小、全身循环、靶向递送等优势,已经被业内公认为最具潜力的递送载体。

  偶联递送包括了抗体偶联药物(ADC)、多肽偶联药物(PDC)、纳米核酸载体等。偶联递送可以进行多种化学改造,而且可以与多种药物或配体兼容,聚合物可以做成线状或分枝状等,将是未来的主要发展方向之一。 二 行业发展历程

  基因治疗最早可追溯到上个世纪的60年代。1963年,诺贝尔医学奖获得者Joshua Lederberg首次提出基因交换和基因优化的概念,为基因治疗的诞生奠定了理论基础。1970年,美国医生Stanfield Rogers通过给病人注射含有精氨酸酶的乳头瘤病毒用以治疗精氨酸血症,虽然以失败告终,但是该实验为基因治疗提供技术方面的基础。

  1972年至1990年为基因治疗的探索期。1972年,Friedmann和Roblin正式提出基因治疗的概念。此后的近20年,科学家陆续开展了多项临床试验,但此时基因治疗技术还不成熟,因此发展始终比较缓慢,处于不愠不火的状态。自上个世纪90年代至2012年,基因治疗开始进入曲折发展的阶段。首先是1990年,被后人称为“基因治疗之父”的威廉·弗兰奇·安德森针对一名患有联合免疫缺陷病的4岁美国女孩开展了基因治疗,结果表明治疗后患者体内腺苷脱氨酶的表达水平有所提高,病情得到一定程度的缓解。然后1995年,第一个成功的临床案例更是让基因治疗吸引了全世界的目光。

  然而1999年,美国一名患者接受基因治疗后导致多器官衰竭而死亡,以及随后一系列实验暴露出的严重副作用,使得人们开始重新审视基因治疗,该事件是基因治疗发展的转折点。FDA曾于2003年暂时中止了所有用逆转录病毒来改造细胞基因的临床试验,但经过审核权衡,仅3个月又允许基因治疗临床试验继续进行。在曲折发展期,全世界开展了大量的临床试验,基因治疗取得了初步的成功,但技术上仍存在很大的安全风险。

  2012年以后,基因治疗进入爆发期。在这个时期,一方面是基因治疗技术获得突破。美籍华人科学家张峰于2013年发明CRISPR/CAS9基因编辑技术。作为基因治疗领域性的事件,自此基因治疗的有效性和安全性都有所提高,促进行业迎来发展。另外一方面,多款产品展现出销售上的惊人潜力:首先是荷兰UniQure公司的Glybera在欧盟审批上市,用于治疗脂蛋白脂肪酶缺乏引起的严重肌肉疾病,然后2017年两款CAR-T产品获批上市,此外第一个siRNA药物Onpattro也于2018年上市。

  经过半个多世纪的发展,基因疗法已经从概念变成现实,全球已经有多款基因治疗药物上市,类型涉及质粒DNA、病毒载体、人类基因编辑技术、患者源性细胞基因治疗产品等。 近年来,全球基因治疗市场规模持续扩容。根据Frost & Sullivan数据,2016年,全球基因治疗市场规模仅为0.5亿美元,至2020年这一数字已经扩大到20.8亿美元,五年年均复合增长率达到153.3%。受益于全球经济发展及生物医药市场规模的扩大,预计到2025年全球基因治疗市场规模将达到305.4亿美元,2020-2025年CAGR高达71.2%。

  相比于全球来说,中国基因治疗市场规模增长速度较为缓慢。从2016年至2020年,中国基因治疗市场规模从1500万元增长到2380万元,2016-2020年年均复合增长率仅为12.2%。无论是市场规模还是增长速度,中国基因治疗行业都远弱于国外发达国家。但随着近年来,基因治疗临床试验的大量开展、基因治疗产品的陆续预期获批上市、相关利好产业政策的支持,预计国内基因治疗市场规模将快速扩大,到2025年将达到178.9亿元。

  基因治疗虽在2000年左右就有产品上市,但直到2016年才呈现爆发式增长。截至2021年8月,全球有十余款基因治疗药物上市,产品类型集中在CAR-T、病毒载体、基因修饰的造血干细胞、溶瘤病毒等,适应症有淋巴瘤、白血病、肌肉萎缩症、黑色素瘤、贫血症等。据FDA在2019年的声明,预计到2025年,FDA每年将会批准10-20个基因治疗产品。总体上,基因治疗产业发展前景将长期向好。 中国目前共有Oncorine、奕凯达、倍诺达三款药物上市。奕凯达于2021年6月23日获批,该药物系由复星凯特从美国Kite Pharma引进技术,并获授权在中国进行本地化生产。倍诺达于2021年9月3日正式获批上市,这是中国第二款获批的CAR-T产品,也是中国首款1类生物制品的CAR-T产品,是在美国Juno公司JCAR017基础上,由药明巨诺自主开发的靶向CD19的CAR-T产品。 上市药物具体情况总结如下表所示。

  随着基因治疗技术的成熟、资本关注度的日益提高及政策的持续推动,全球基因治疗行业迅速发展,临床在研药物管线年起迅速增加。根据美国细胞基因治疗协会公布数据显示,截至2020年12月份,全球基因治疗的临床药物管线项。随着个性化医疗的推进、基础研究和技术开发的进步、药物临床转化热度提高,预计未来开展的基因治疗临床阶段试验将持续增加。

  近年来,基因治疗行业投融资景气度持续攀升,尤其是2020年以来出现爆发式的增长。根据动脉网数据,2015年中国基因治疗融资额仅为0.048亿元,到2021年已经达到60.71亿元。伴随着融资额规模的增大,基因治疗融资事件数量也在迅速增加,据统计20201年中国基因治疗行业融资事件数量将近40个。具体情况如下图所示。

  中国基因治疗监管体系的建立相对滞后,经历了一定时间的探索期,然后随着行业的逐渐成熟迈向体系化、规范化发展。具体来看,自1993年至2015年是基因治疗行业规范的自由发展阶段,在这个阶段,零星出台了一些涉及药物临床实验、质量控制、伦理审查等内容的政策,尚未建立全面的基因治疗监管框架。2016年是基因治疗的调整阶段,在这一年因细胞基因治疗引起的安全事故引发了政府对于基因治疗安全性的大讨论,卫健委暂停了所有未经批准的第三类医疗技术的临床应用,明确要求所有免疫治疗技术仅可用于临床研究。基因治疗的发展势头在这一年变缓。2016年至今是基因治疗的规范化发展阶段。在这个阶段,生物医药创新上升为国家战略,基因细胞治疗得到政策支持。基因治疗作为重要的新型治疗技术,受到了国家进一步的重视,国家分别在十三五计划及产业调整计划等一系列政策中都提出要大力发展基因治疗行业,争取战略制高点。在行业规范逐渐体系化及政府政策的大力支持下,国内基因治疗行业有望保持在全世界的领先地位,并对美国形成追赶态势。通过对政府网站及各种公开资料的搜集,本研究汇总近几年来中国有关基因疗法疗法的法规及政。


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