基因疗法行业研究报告：药企必争的潜力赛道

作者丨贝壳研究院

2022年4月，诺华旗下治疗脊髓性肌萎缩（SMA）的基因治疗药物Zolgensma在中国启动临床试验。Zolgensma的目前定价为212.5万美元，被喻为制药史上单价最贵的药物，此前Zolgensma已经在全球近40个国家和地区获批。

与此同时，国内基因疗法势如破竹。2022年1月18日，纽福斯治疗ND1突变引起的Leber遗传性视神经病变LION的基因疗法在美获批临床；2022年1月26日朗信生物AAV2-RPE65基因治疗制剂治疗先天性黑蒙症（LCA）临床试验申请获CDE受理。

基因疗法凭借一次治愈的优势打通国际市场，现如今，国内也即将迎来基因疗法新时代。

一直以来，贝壳社深耕医疗大健康领域，为助力医健人更系统地洞察行业发展现状，现贝壳研究院推出《贝研报》专栏并从CGT--基因疗法开篇进行研究，报告内容主要包含行业发展、原理、技术、上市产品及在研管线、市场、政策等，后续还将陆续推出医药、医疗器械各细分赛道行业研究报告。

基因疗法简介

基因疗法是指通过操作遗传物质来干预疾病的发生、发展或进程，基因治疗有望从根本上治愈一些现有的常规疗法不能解决的疾病。

现阶段，基因治疗产品正被研究用于治疗包括癌症、遗传病和传染病在内的疾病，分为体内与体外两种途径。基因治疗可针对多种临床适应症和组织靶标，包括神经肌肉疾病，遗传性失明和癌症等，同时基因治疗可为开发其他疾病的治疗方法奠定基础。

来源：沙利文

作用原理

基因疗法是把目的基因分离出来，转染到体内的某种细胞，连接到有关的载体，使之稳定表达的过程。目的基因的转移分体外和体内两条途径，体外途径是将体内的某种体细胞（如白细胞）分离出来在体外培养条件下将目的基因转导进去，然后再将这种带有外源性基因的细胞回输到体内，达到基因治疗的目的。

体内途径是将目的基因与载体结合，然后输入体内，通过载体的作用，将目的基因导入靶细胞内达到基因治疗的目的。

体外途径的优点是目的基因往往可以整合到靶细胞的染色体上能长期稳定表达，并随细胞分裂而传递给子代细胞。体内途径转导的目的基因可高效表达，但表达时间较短。

将目的基因导入人细胞的方法，具体包含以下几种：

#1直接注射法

将目的基因直接注射到体内的某些部位(如肌肉)，邻近细胞摄入DNA并表达。该方法操作简单，但效率低。

#2磷酸钙沉淀法

将氯化钙、DNA和磷酸盐缓冲液混合，即有磷酸钙微沉淀形成体外培养的细胞可将沉淀吞入细胞内，从而将目的基因导入细胞内。该方法优点在于简单和通用性，但转化效率通常很低。

#3显微注射法

在显微镜下，直接将DNA由细胞玻璃针注入细胞核内，可避免DNA的降解，但要求有熟练的操作技巧。

#4脂质体介导法

将目的基因包裹到脂质体内，通过静脉注入体内，脂质体与细胞膜融合而使目的基因进入细胞内。脂质体介导的基因转移能在活体内应用，较为简单，转移效率较低，转移的目的基因不与染色体整合，只能短时间表达。

#5受体介导的基因转移

将含有目的基因的重组质粒DNA共价连接到能与某种细胞受体结合的配体上，再将这种复合物注入体内，配体与细胞受体特异性结合，发生正常的入胞作用，目的基因从而进入细胞内。该方式转入的目的基因不与染色体整合，只能短时间表达。

#6逆转录病毒载体介导的基因转移

带有外源性基因的重组病毒在感染细胞时可将外源性基因序列导入细胞内。目前主要使用的病毒载体有逆转录病毒和腺病毒。逆转录病毒可将遗传物质整合到宿主细胞基因组内，因而很合适作为基因治疗的载体。

递送系统

除了少量以电转的方法实现递送的企业之外，绝大多数的基因治疗企业都面临基因治疗药物递送方法的问题。常用的基因治疗药物递送载体包括病毒载体和非病毒载体，其中病毒载体是目前主要采用的递送载体，临床试验中约有70%的基因药物为病毒载体。

理想的基因治疗载体应满足：

a、靶向特异性；

b、高度稳定；

c、毒性低、安全性高；

d、有利于基因的高效转运和长期表达；

e、包装容量大；

f、易生产制备。

基因疗法常用的病毒载体包括腺相关病毒（AAV）、腺病毒、慢病毒（LV）和逆转录病毒。非病毒递送载体可以根据材料的来源分为合成纳米载体和内源性纳米载体，常用的非病毒递送载体包括脂质体纳米粒（LNPs）、外泌体等。

其中，腺相关病毒、腺病毒、非病毒载体等常用于invivo（体内直接转移），而慢病毒、腺病毒、逆转录病毒等常用于exvivo（离体递送）。

来源：沙利文

根据2021年12月3日CDE颁布的《基因治疗产品长期随访临床研究技术指导原则（试行）》，具有基因组整合活性的载体（例如慢病毒载体）建议观察不短于15年；腺相关病毒载体建议观察5年或至数据表明不再存在任何风险。

根据该指导原则，腺相关病毒（AAV）载体安全性风险最小，观察时间最短，与此趋势一致，AAV也是目前应用最为广泛且最为重要的基因治疗病毒递送载体。

►►►病毒载体

AAV

腺相关病毒（AAV）是一种无包膜双链DNA病毒，具有良好的生物学特性、遗传稳定性、低免疫原性、高基因转导效率和大规模易用性。已上市产品包含Glybera、Luxturna、Zolgensma。

AAV有9种常见的血清型AAV1~9，还存在AAV10、AAV-DJ、AAV-DJ/8等血清型，不同的血清型对组织或器官有着不同的亲和性，其中AAV2、AAV3、AAV9源自人类本身，是迄今研究最为彻底、应用最为广泛的腺相关病毒载体。

来源：生物经纬

在小鼠肝脏转导效率影响的实验中，发现效率最高的是AAV8血清型载体；AAV9型病毒载体能够有效转染中枢神经；在视网膜的转染实验中，AAV5血清型载体转染效率优于AAV2血清型载体；在对肌肉组织进行基因治疗时，AAV1和AAV7型血清型载体要优于AAV2、AAV3、AAV4、AAV5血清型载体。

LV

LV由单链RNA组成的球形结构，封装体积约为8kb，是基因治疗中广泛使用的基因递送载体。目前已上市产品包含Zynteglo、Kymriah、Abecma。

慢病毒感染体系完整保留了原本逆转录病毒高表达效率和长表达时间的优点，并且在感染能力上有了巨大的提升，但同时存在随机插入的不稳定性。譬如，Bluebird用于治疗镰刀状细胞贫血症（SCD）的产品LentiGoblin，在该产品的1/2期临床研究中，有两名患者分别确诊了急性髓细胞白血病（AML）和骨髓细胞异常增生症（MDS），导致该药正在进行的一系列临床研究也因此宣布暂停。

病毒载体产业化

以AAV为例，其生产方法如下：

(a) 在哺乳动物细胞系中通过质粒转染产生AAV。由转移、包装和辅助质粒组成的三重质粒系统被转染到哺乳动物细胞中以产生载体。

(b) 通过包装细胞系生产AAV。转移和包装质粒在药物选择下被稳定地转染到哺乳动物细胞中，感染具有复制能力的腺病毒感染提供辅助病毒因子，以通过使用减毒的腺病毒限制辅助病毒污染。

(c) 昆虫细胞系中杆状病毒感染产生的AAV。单独的杆状病毒表达CAP和REP，以及载体基因组。当用于感染昆虫细胞如Sf‑9时，AAV载体病毒粒子在载体成分表达后自组装。

来源：Advancements in the design and scalable production of viral gene transfer vectors

►►►非病毒载体

尽管病毒载体通过细胞转导有效地传递基因治疗药物，但它们的高免疫原性和高突变风险等安全问题也限制了它们的临床转化，非病毒载体的巧妙设计弥补了基因治疗药物的缺陷。

非病毒递送载体可以根据材料的来源分为合成纳米载体和内源性纳米载体,常用的非病毒递送载体包括脂质体纳米粒（LNPs）、外泌体等。

LNP

LNP是由磷脂生物分子定向形成的，可以包裹脂溶性和水溶性药物，通过与细胞膜融合将遗传药物输送到体内。LNP具有药物靶向性和良好的生物相容性、降低药物毒性、克服耐药性、促进内体逃逸等优点。

LNP递送载体结构

外泌体

外泌体是细胞分泌的一种纳米级（40-100nm）的囊泡，在细胞间物质运输和信号通讯中发挥着重要作用。外泌体具有与细胞膜相似、体积小、带负电、避免吞噬作用、产生免疫逃逸、延长循环时间、穿透深层组织等优点。

外泌体递送系统

已上市产品及相关临床进展

截至目前，全球已有多款基因疗法产品获批上市，可用于癌症、罕见病、眼科等领域。

Gendicine（今又生）：于2003年在中国获批上市，由深圳市赛百诺公司研发，主要用于治疗头颈部鳞状细胞癌，是全球首个抗肿瘤基因治疗产品。该产品通过携带有野生型p53基因的重组复制缺陷型人5型腺病毒，可通过表达抑癌基因p53，刺激机体产生特异性抗肿瘤免疫反应，上调多种抗癌基因和下调多种癌基因活性，从而增强抑癌作用，特异地引起肿瘤细胞程序性死亡，从而实现杀伤肿瘤的目的。

Glybera：于2014年上市，是首款在欧盟获得批准的基因疗法，由荷兰生物技术公司UniQure开发，用于治疗罕见遗传病脂蛋白脂肪酶缺乏症（LPLD），该药物将脂蛋白脂肪酶基因插入肌肉细胞。但是由于LPLD发生在极少数患者中（发病率仅为百万分之一），且售价高达100万美元，一度成为全世界最昂贵的药物，上市后仅售出一例。2017年，在其上市4年后，UniQure公司决定将其退市。

Zalmoxis：2016年获欧盟有条件上市许可，由MolMed研发，是一款经逆转录病毒载体改造的同种异体T细胞自杀基因免疫疗法，该方法使用逆转录病毒载体对同种异体来源的T细胞进行基因改造，使基因修饰后的T细胞表达1NGFR和HSV-TK Mut2自杀基因，使得人们可以随时使用更昔洛韦（ganciclovir）药物杀死引起不良免疫反应的T细胞，防止可能出现的GVHD进一步恶化，为半相合HSCT患者术后免疫功能重建保驾护航。

Luxturna：于2017年获得FDA批准，是FDA批准的首个体内基因疗法，由Spark Therapeutics公司研发（该公司已被诺华公司收购），该基因疗法通过腺相关病毒（AAV）将正确的RPE65基因递送到视网膜，治疗RPE65基因纯和突变所致视力丧失但保留有足够数量的存活视网膜细胞的儿童和成人患者，进而恢复和改善他们的视力。

Zolgensma：于2019年获得FDA批准，由诺华公司研发，用于治疗2岁以下患有存活运动神经元1（SMN1）等位突变导致的脊髓性肌萎缩症（SMA）的儿童患者。

该疗法通过腺相关病毒（AAV）将正确的人类SMN1基因递送到患者神经元，从而恢复患者的运动能力，售价高达210万美元（约合1400万人民币），是目前全世界最昂贵的药物。

Zynteglo：于2019年获得欧盟批准，由蓝鸟公司研发，用于治疗12岁及以上的非β0基因型输血依赖性β-地中海贫血患者。这是全球首款获批用于治疗地中海贫血症的基因疗法。

该疗法首先从患者骨髓中提取造血干细胞，然后通过慢病毒将β-珠蛋白基因的修饰形式的功能性拷贝（βA-T87Q-globin基因）添加到患者自身造血干细胞中，恢复血红蛋白生成。Zynteglo售价高达177万美元（约合1100万人民币），仅次于诺华公司的Zolgensma。

Skysona：2021年7月获欧盟批准上市，由蓝鸟研发，该基因疗法是唯一一个获批用于治疗早期脑肾上腺脑白质营养不良（CALD）的一次性基因疗法。通过从患者体内取出自体造血干细胞，体外经搭载人ABCD1基因的慢病毒转导修饰后，回输给患者，用于治疗年龄在18岁以下、携带ABCD1基因突变、CALD患者。

临床进展

参考：沙利文，贝壳研究院整理

A型血友病

BioMarin公司的valoctocogeneroxaparvovec（BMN270）采用了AAV5载体。其I/II期临床的3年随访结果显示，VIII因子在体内展现出了持久的表达，6x1013vg/kg队列的6位患者治疗三年后的平均年化出血率（ABR）从入组前的16.3降至0.7，降幅高达96%，且所有的患者都不需要进行预防治疗。正在进行的III期临床也展现出了同样优异的结果。

Spark的SPK-8011则采用了生物工程AAV衣壳Spark200。其I/II期临床结果显示，12名患者出血事件和需要传统治疗频率降低97%，但是即使高剂量组7位患者的FVIII号因子平均值也只达到正常值的22%，这主要是因为两个患者产生免疫反应令FVIII因子水平降低到5%以下。虽然SPK-8011也几乎达到“痊愈”标准，但是其疗效与安全性均劣于BMN270，目前处于III期临床。

Sangamo的SB-525采用的AAV6载体在ASH2019年会上公布的结果显示3*1013vg/kg剂量的5名患者中，过5-7周可以达到正常FVIII因子水平，且前两名患者在37周和44周时仍然保持稳定的FVIII因子水平，疗效持久。Sangamo/辉瑞也即将开展SB-525的III期临床。

B型血友病

Spark/辉瑞的SPK-9001的I/II期临床结果显示，患者在接受SPK-9001治疗后，FIX活性水平范围在第6周时为正常表达水平的14％至68％，在第8周时为16％至78％，在12周时为14.3％至76.8％（平均为35.5％），并使年出血率降低了97％，正在开展III期临床。

uniQure的AMT-061则采用了AAV5载体。早期结果显示，给药后6周，3名患者的平均FIX活性水平为正常值的31％，处于III期临床。

杜氏肌营养不良症

Sarepta/Roche的SRP-9001采用了AAVrh74载体递送micro-dystrophin基因，正处于临床II期。初步临床结果显示，在接受单剂量2.0*1014vg/kg的SRP-9001静脉给药后，患者肌肉纤维中能检测到微肌营养不良蛋白，同时显示出NSAA分数的功能改善。基于此优异结果，FDA于2020年7月授予了SRP-9001快速资格认定（FTD）。

辉瑞的PF-06939926采用了AAV9载体来递送mini-dystrophin基因，已开展III期临床，9名患者中有3名出现了SAE，其中有一例患者出现了肾损伤，曾短暂暂停了临床试验。

SolidBiosciences的SGT-001则采用了公司筛选得到的AAV- SLB101载体来递送micro-dystrophin基因，AAV -SLB101在人类骨骼肌细胞体外实验中显示出了优于AAV9的基因转导效率。SGT-001正处于临床II期，但是临床中曾两次出现了比较严重的肾损伤副作用，因此目前临床遭到了FDA的叫停。

遗传性视神经病变

GenSightBiologics公司的AAV2-ND4目前正处于III期临床，采用了AAV2载体递送ND1基因到患者眼部，用于治疗由ND4基因突变引起的Leber遗传性视神经病变。

X-连锁视网膜色素变性

NightstarTherapeutics公司的NSR-RPGR目前正处于临床II/III期，用于治疗X-连锁视网膜色素变性。NSR-RPGR采用了AAV8载体，在2021年1月公布的中期I/II期临床数据结果显示，一部分患者的病情得到了持续3到6个月的改善。

MeiraGTx公司的AAV-RPGR也是一款用于X-连锁视往膜色素变性的基因疗法，其采用了AAV2载体，正处于I/II期，在2021年7月份公布的初步结果显示出积极疗效，将支持AAV-RPGR进入III期临床。

无脉络膜症

Spark公司的SPK-7001用于治疗无脉络膜症，正处于I/II期临床，其早期结果优异，已获得了孤儿药资格认定。

糖尿病

2020年2月，基因治疗公司Genprex宣布与匹兹堡大学达成一项糖尿病基因治疗(GPX-002)的独家许可协议，将对胰腺细胞进行重新编程，以恢复其补充胰岛素的功能，从而治疗1型和2型糖尿病。目前糖尿病尚无根治的治疗手段，主要干预方式依然是注射胰岛素以控制血糖水平，这类传统降糖药物治疗存在严重的副作用，且不能长期良好控制血糖以及防止各种慢性并发症。如果GPX-002能够研发成功，将对糖尿病的治疗及慢性病领域产生重大影响。

GPX-002通过腺病毒将Pdx-1和MafA基因嵌入到胰腺α细胞里，这两个基因对胰腺β细胞的成熟有着决定性的作用，促使胰腺α细胞转化为健康的胰腺β样细胞，使患者能够自行吸收血糖，以达到治愈的目的。

国内基因疗法发展历史及监管

中国很早就接受了基因治疗，中国的第一个基因治疗临床试验可以追溯到1991年，距离1990年美国国立卫生研究院（NIH）首次进行基因治疗仅一年。此外，中国在2003年批准了世界上第一个基因治疗产品Gendicine，Gendicine是一种具有p53的溶瘤腺病毒，用于治疗晚期头颈癌。第一个CRISPR临床试验也在中国进行。中国的基因治疗既有国际共同点，又有自己的特点。

来源：中国基因治疗发展史

中国科学家早在上世纪80年代末90年代初就开展了基因治疗的基础研究和临床试验。基因治疗监管政策最早于1993年出台，到目前为止，监管政策的演变大致可以分为三个阶段。

1第一阶段（二十世纪末）

1993年，国家科委颁布了《基因工程安全管理办法》，但这一规定并未对基因治疗做出具体规定。同年，卫生部药监局发布了《人体体细胞治疗与基因治疗临床研究质量控制要点》，为基因治疗提供了具体的质量控制指南，对促进基因治疗的快速发展发挥了重要作用。1999年，国家药监局颁布了《新生物制品批准办法》和《药物临床试验管理规范》，将基因治疗纳入生物新产品和药物临床试验的监管范围。

总体来看，这个阶段的监管政策相对宽松，调控措施相对粗糙。

2第二阶段（二十一世纪前15年）

21世纪初，我国已形成了较为全面但仍宽松的基因治疗监管政策。2003年，国家食品药品监督管理局颁布了三项有关人类基因治疗的规定。卫生部根据《人类辅助生殖技术管理办法（2001）》，制定了《人类辅助生殖技术技术规范》和《人类辅助生殖技术和人类精子库伦理原则》，制定了禁止以生殖为目的的基因治疗临床试验的政策。

2007年，卫生部发布了《涉及人体的生物医学研究伦理审查办法（试行）》，初步规定了基因治疗的伦理审查程序。2009年，卫生部发布了《医疗技术临床应用管理办法》，将基因治疗列为第三类应当审批的医疗技术。

2009年，卫生部还发布了《基因芯片诊断技术管理规范》。2010年，国家食品药品监督管理局发布了《药品临床试验伦理审查指导原则》。2015年，国家卫生计生委取消了第三类医疗技术临床应用的行政审批，细胞治疗和基因治疗可由医疗机构自行审批。

3第三阶段：2016年至今

受CRISPR婴儿事件影响，中国正在生物安全、基因技术和生物医学等领域加紧立法。2021年，开始实施《生物安全法》。中央全面深化改革委员会第九次会议审议通过了“国家科技伦理委员会架构”，致力于推动建立覆盖面广、导向明确的科技伦理综合治理体系。中国国家卫生和科技部门正在采取相应的立法行动，起草了《生物医药新技术临床应用管理规定（征求意见稿）》和《生物技术研究开发安全管理规定（征求意见稿）》，目标是形成更加合理的监督机制，加强监督，增加法律责任，促进生物技术研发、应用及相关产业的健康发展。

2022 年 5 月，国家发改委发布了《“十四五”生物经济发展规划》，该规划明确指出要重点发展基因诊疗、干细胞治疗、免疫细胞治疗等新技术，强化产学研用协同联动，加快相关技术产品转化和临床应用。

同期，CDE发布《体内基因治疗产品药学研究与评价技术指导原则（试行）》的通告， 为规范和指导体内基因治疗产品的药学研发、生产和注册。

市场布局

根据再生医学联盟（Alliancefor RegenerativeMedicine，ARM）的数据，在2021年，基因治疗行业的投资总额达到了约115亿美元，国内外多家公司布局基因治疗领域。

来源：生物经纬

与此同时国内已有博雅辑因、纽福斯、嘉因生物等基因疗法企业完场相关布局， 产品适用于罕见病、眼科、肿瘤等领域。

来源：公司官网、生物经纬

机遇与挑战

基因治疗能够治疗“无法治愈”的疾病，也为其他疾病带来新的治疗思路。目前基因治疗的主要应用场景是治疗罕见病，随着AAV递送系统不断成熟，基因治疗“一次给药”的特性对病人吸引力越来越大，越来越多的在研管线将应用场景从罕见病拓展到常见病。然而，作为一种“革命式”的新型疗法，基因治疗也面临诸多挑战。

虽然大部分基因疗法在临床上展现出了较好的耐受性，但是仍有部分产品在临床上出现了严重副作用，UniQure、Bluebirdbio，以及最近的AllogeneTherapeutics都报告了癌症或基因异常病例，导致研究暂停和被调查，安全仍是基因治疗需要注意的首要风险。最近的一系列挫折让基因治疗领域重新回归现实，去年 Nature Reviews Drug Discovery 上发布的一项分析报告显示，在149项正在进行的 AAV 基因治疗临床试验中，有35%出现了严重不良事件。此外，目前超70%基因递送药物均采用AAV载体递送，由于AAV基因组不会整合进基因组，因此AAV递送的基因有可能会随着细胞的分裂、死亡或者其他原因不断被稀释从而导致疗效不能持久。所以基因疗法的耐久性问题也一直备受关注。

基因疗法因其光明前景和巨大商业潜力必将成为各大药业巨头寸土必争之地。