作者丨貝殼研究院

2022年4月，諾華旗下治療脊髓性肌萎縮（SMA）的基因治療藥物Zolgensma在中國啟動臨床試驗。Zolgensma的目前定價為212.5萬美元，被喻為制藥史上單價最貴的藥物，此前Zolgensma已經在全球近40個國家和地區獲批。

與此同時，國內基因療法勢如破竹。2022年1月18日，紐福斯治療ND1突變引起的Leber遺傳性視神經病變LION的基因療法在美獲批臨床；2022年1月26日朗信生物AAV2-RPE65基因治療制劑治療先天性黑蒙癥（LCA）臨床試驗申請獲CDE受理。

基因療法憑借一次治愈的優勢打通國際市場，現如今，國內也即將迎來基因療法新時代。

一直以來，貝殼社深耕醫療大健康領域，為助力醫健人更系統地洞察行業發展現狀，現貝殼研究院推出《貝研報》專欄并從CGT--基因療法開篇進行研究，報告內容主要包含行業發展、原理、技術、上市產品及在研管線、市場、政策等，后續還將陸續推出醫藥、醫療器械各細分賽道行業研究報告。

基因療法簡介

基因療法是指通過操作遺傳物質來干預疾病的發生、發展或進程，基因治療有望從根本上治愈一些現有的常規療法不能解決的疾病。

現階段，基因治療產品正被研究用于治療包括癌癥、遺傳病和傳染病在內的疾病，分為體內與體外兩種途徑。基因治療可針對多種臨床適應癥和組織靶標，包括神經肌肉疾病，遺傳性失明和癌癥等，同時基因治療可為開發其他疾病的治療方法奠定基礎。

來源：沙利文

作用原理

基因療法是把目的基因分離出來，轉染到體內的某種細胞，連接到有關的載體，使之穩定表達的過程。目的基因的轉移分體外和體內兩條途徑，體外途徑是將體內的某種體細胞（如白細胞）分離出來在體外培養條件下將目的基因轉導進去，然后再將這種帶有外源性基因的細胞回輸到體內，達到基因治療的目的。

體內途徑是將目的基因與載體結合，然后輸入體內，通過載體的作用，將目的基因導入靶細胞內達到基因治療的目的。

體外途徑的優點是目的基因往往可以整合到靶細胞的染色體上能長期穩定表達，并隨細胞分裂而傳遞給子代細胞。體內途徑轉導的目的基因可高效表達，但表達時間較短。

將目的基因導入人細胞的方法，具體包含以下幾種：

#1直接注射法

將目的基因直接注射到體內的某些部位(如肌肉)，鄰近細胞攝入DNA并表達。該方法操作簡單，但效率低。

#2磷酸鈣沉淀法

將氯化鈣、DNA和磷酸鹽緩沖液混合，即有磷酸鈣微沉淀形成體外培養的細胞可將沉淀吞入細胞內，從而將目的基因導入細胞內。該方法優點在于簡單和通用性，但轉化效率通常很低。

#3顯微注射法

在顯微鏡下，直接將DNA由細胞玻璃針注入細胞核內，可避免DNA的降解，但要求有熟練的操作技巧。

#4脂質體介導法

將目的基因包裹到脂質體內，通過靜脈注入體內，脂質體與細胞膜融合而使目的基因進入細胞內。脂質體介導的基因轉移能在活體內應用，較為簡單，轉移效率較低，轉移的目的基因不與染色體整合，只能短時間表達。

#5受體介導的基因轉移

將含有目的基因的重組質粒DNA共價連接到能與某種細胞受體結合的配體上，再將這種復合物注入體內，配體與細胞受體特異性結合，發生正常的入胞作用，目的基因從而進入細胞內。該方式轉入的目的基因不與染色體整合，只能短時間表達。

#6逆轉錄病毒載體介導的基因轉移

帶有外源性基因的重組病毒在感染細胞時可將外源性基因序列導入細胞內。目前主要使用的病毒載體有逆轉錄病毒和腺病毒。逆轉錄病毒可將遺傳物質整合到宿主細胞基因組內，因而很合適作為基因治療的載體。

遞送系統

除了少量以電轉的方法實現遞送的企業之外，絕大多數的基因治療企業都面臨基因治療藥物遞送方法的問題。常用的基因治療藥物遞送載體包括病毒載體和非病毒載體，其中病毒載體是目前主要采用的遞送載體，臨床試驗中約有70%的基因藥物為病毒載體。

理想的基因治療載體應滿足：

a、靶向特異性；

b、高度穩定；

c、毒性低、安全性高；

d、有利于基因的高效轉運和長期表達；

e、包裝容量大；

f、易生產制備。

基因療法常用的病毒載體包括腺相關病毒（AAV）、腺病毒、慢病毒（LV）和逆轉錄病毒。非病毒遞送載體可以根據材料的來源分為合成納米載體和內源性納米載體，常用的非病毒遞送載體包括脂質體納米粒（LNPs）、外泌體等。

其中，腺相關病毒、腺病毒、非病毒載體等常用于invivo（體內直接轉移），而慢病毒、腺病毒、逆轉錄病毒等常用于exvivo（離體遞送）。

來源：沙利文

根據2021年12月3日CDE頒布的《基因治療產品長期隨訪臨床研究技術指導原則（試行）》，具有基因組整合活性的載體（例如慢病毒載體）建議觀察不短于15年；腺相關病毒載體建議觀察5年或至數據表明不再存在任何風險。

根據該指導原則，腺相關病毒（AAV）載體安全性風險最小，觀察時間最短，與此趨勢一致，AAV也是目前應用最為廣泛且最為重要的基因治療病毒遞送載體。

???病毒載體

AAV

腺相關病毒（AAV）是一種無包膜雙鏈DNA病毒，具有良好的生物學特性、遺傳穩定性、低免疫原性、高基因轉導效率和大規模易用性。已上市產品包含Glybera、Luxturna、Zolgensma。

AAV有9種常見的血清型AAV1~9，還存在AAV10、AAV-DJ、AAV-DJ/8等血清型，不同的血清型對組織或器官有著不同的親和性，其中AAV2、AAV3、AAV9源自人類本身，是迄今研究最為徹底、應用最為廣泛的腺相關病毒載體。

來源：生物經緯

在小鼠肝臟轉導效率影響的實驗中，發現效率最高的是AAV8血清型載體；AAV9型病毒載體能夠有效轉染中樞神經；在視網膜的轉染實驗中，AAV5血清型載體轉染效率優于AAV2血清型載體；在對肌肉組織進行基因治療時，AAV1和AAV7型血清型載體要優于AAV2、AAV3、AAV4、AAV5血清型載體。

LV

LV由單鏈RNA組成的球形結構，封裝體積約為8kb，是基因治療中廣泛使用的基因遞送載體。目前已上市產品包含Zynteglo、Kymriah、Abecma。

慢病毒感染體系完整保留了原本逆轉錄病毒高表達效率和長表達時間的優點，并且在感染能力上有了巨大的提升，但同時存在隨機插入的不穩定性。譬如，Bluebird用于治療鐮刀狀細胞貧血癥（SCD）的產品LentiGoblin，在該產品的1/2期臨床研究中，有兩名患者分別確診了急性髓細胞白血病（AML）和骨髓細胞異常增生癥（MDS），導致該藥正在進行的一系列臨床研究也因此宣布暫停。

病毒載體產業化

以AAV為例，其生產方法如下：

(a) 在哺乳動物細胞系中通過質粒轉染產生AAV。由轉移、包裝和輔助質粒組成的三重質粒系統被轉染到哺乳動物細胞中以產生載體。

(b) 通過包裝細胞系生產AAV。轉移和包裝質粒在藥物選擇下被穩定地轉染到哺乳動物細胞中，感染具有復制能力的腺病毒感染提供輔助病毒因子，以通過使用減毒的腺病毒限制輔助病毒污染。

(c) 昆蟲細胞系中桿狀病毒感染產生的AAV。單獨的桿狀病毒表達CAP和REP，以及載體基因組。當用于感染昆蟲細胞如Sf?9時，AAV載體病毒粒子在載體成分表達后自組裝。

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

???非病毒載體

盡管病毒載體通過細胞轉導有效地傳遞基因治療藥物，但它們的高免疫原性和高突變風險等安全問題也限制了它們的臨床轉化，非病毒載體的巧妙設計彌補了基因治療藥物的缺陷。

非病毒遞送載體可以根據材料的來源分為合成納米載體和內源性納米載體,常用的非病毒遞送載體包括脂質體納米粒（LNPs）、外泌體等。

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藥物，通過與細胞膜融合將遺傳藥物輸送到體內。LNP具有藥物靶向性和良好的生物相容性、降低藥物毒性、克服耐藥性、促進內體逃逸等優點。

LNP遞送載體結構

外泌體

外泌體是細胞分泌的一種納米級（40-100nm）的囊泡，在細胞間物質運輸和信號通訊中發揮著重要作用。外泌體具有與細胞膜相似、體積小、帶負電、避免吞噬作用、產生免疫逃逸、延長循環時間、穿透深層組織等優點。

外泌體遞送系統

已上市產品及相關臨床進展

截至目前，全球已有多款基因療法產品獲批上市，可用于癌癥、罕見病、眼科等領域。

Gendicine（今又生）：于2003年在中國獲批上市，由深圳市賽百諾公司研發，主要用于治療頭頸部鱗狀細胞癌，是全球首個抗腫瘤基因治療產品。該產品通過攜帶有野生型p53基因的重組復制缺陷型人5型腺病毒，可通過表達抑癌基因p53，刺激機體產生特異性抗腫瘤免疫反應，上調多種抗癌基因和下調多種癌基因活性，從而增強抑癌作用，特異地引起腫瘤細胞程序性死亡，從而實現殺傷腫瘤的目的。

Glybera：于2014年上市，是首款在歐盟獲得批準的基因療法，由荷蘭生物技術公司UniQure開發，用于治療罕見遺傳病脂蛋白脂肪酶缺乏癥（LPLD），該藥物將脂蛋白脂肪酶基因插入肌肉細胞。但是由于LPLD發生在極少數患者中（發病率僅為百萬分之一），且售價高達100萬美元，一度成為全世界最昂貴的藥物，上市后僅售出一例。2017年，在其上市4年后，UniQure公司決定將其退市。

Zalmoxis：2016年獲歐盟有條件上市許可，由MolMed研發，是一款經逆轉錄病毒載體改造的同種異體T細胞自殺基因免疫療法，該方法使用逆轉錄病毒載體對同種異體來源的T細胞進行基因改造，使基因修飾后的T細胞表達1NGFR和HSV-TK Mut2自殺基因，使得人們可以隨時使用更昔洛韋（ganciclovir）藥物殺死引起不良免疫反應的T細胞，防止可能出現的GVHD進一步惡化，為半相合HSCT患者術后免疫功能重建保駕護航。

Luxturna：于2017年獲得FDA批準，是FDA批準的首個體內基因療法，由Spark Therapeutics公司研發（該公司已被諾華公司收購），該基因療法通過腺相關病毒（AAV）將正確的RPE65基因遞送到視網膜，治療RPE65基因純和突變所致視力喪失但保留有足夠數量的存活視網膜細胞的兒童和成人患者，進而恢復和改善他們的視力。

Zolgensma：于2019年獲得FDA批準，由諾華公司研發，用于治療2歲以下患有存活運動神經元1（SMN1）等位突變導致的脊髓性肌萎縮癥（SMA）的兒童患者。

該療法通過腺相關病毒（AAV）將正確的人類SMN1基因遞送到患者神經元，從而恢復患者的運動能力，售價高達210萬美元（約合1400萬人民幣），是目前全世界最昂貴的藥物。

Zynteglo：于2019年獲得歐盟批準，由藍鳥公司研發，用于治療12歲及以上的非β0基因型輸血依賴性β-地中海貧血患者。這是全球首款獲批用于治療地中海貧血癥的基因療法。

該療法首先從患者骨髓中提取造血干細胞，然后通過慢病毒將β-珠蛋白基因的修飾形式的功能性拷貝（βA-T87Q-globin基因）添加到患者自身造血干細胞中，恢復血紅蛋白生成。Zynteglo售價高達177萬美元（約合1100萬人民幣），僅次于諾華公司的Zolgensma。

Skysona：2021年7月獲歐盟批準上市，由藍鳥研發，該基因療法是唯一一個獲批用于治療早期腦腎上腺腦白質營養不良（CALD）的一次性基因療法。通過從患者體內取出自體造血干細胞，體外經搭載人ABCD1基因的慢病毒轉導修飾后，回輸給患者，用于治療年齡在18歲以下、攜帶ABCD1基因突變、CALD患者。

臨床進展

參考：沙利文，貝殼研究院整理

A型血友病

BioMarin公司的valoctocogeneroxaparvovec（BMN270）采用了AAV5載體。其I/II期臨床的3年隨訪結果顯示，VIII因子在體內展現出了持久的表達，6x1013vg/kg隊列的6位患者治療三年后的平均年化出血率（ABR）從入組前的16.3降至0.7，降幅高達96%，且所有的患者都不需要進行預防治療。正在進行的III期臨床也展現出了同樣優異的結果。

Spark的SPK-8011則采用了生物工程AAV衣殼Spark200。其I/II期臨床結果顯示，12名患者出血事件和需要傳統治療頻率降低97%，但是即使高劑量組7位患者的FVIII號因子平均值也只達到正常值的22%，這主要是因為兩個患者產生免疫反應令FVIII因子水平降低到5%以下。雖然SPK-8011也幾乎達到“痊愈”標準，但是其療效與安全性均劣于BMN270，目前處于III期臨床。

Sangamo的SB-525采用的AAV6載體在ASH2019年會上公布的結果顯示3*1013vg/kg劑量的5名患者中，過5-7周可以達到正常FVIII因子水平，且前兩名患者在37周和44周時仍然保持穩定的FVIII因子水平，療效持久。Sangamo/輝瑞也即將開展SB-525的III期臨床。

B型血友病

Spark/輝瑞的SPK-9001的I/II期臨床結果顯示，患者在接受SPK-9001治療后，FIX活性水平范圍在第6周時為正常表達水平的14％至68％，在第8周時為16％至78％，在12周時為14.3％至76.8％（平均為35.5％），并使年出血率降低了97％，正在開展III期臨床。

uniQure的AMT-061則采用了AAV5載體。早期結果顯示，給藥后6周，3名患者的平均FIX活性水平為正常值的31％，處于III期臨床。

杜氏肌營養不良癥

Sarepta/Roche的SRP-9001采用了AAVrh74載體遞送micro-dystrophin基因，正處于臨床II期。初步臨床結果顯示，在接受單劑量2.0*1014vg/kg的SRP-9001靜脈給藥后，患者肌肉纖維中能檢測到微肌營養不良蛋白，同時顯示出NSAA分數的功能改善。基于此優異結果，FDA于2020年7月授予了SRP-9001快速資格認定（FTD）。

輝瑞的PF-06939926采用了AAV9載體來遞送mini-dystrophin基因，已開展III期臨床，9名患者中有3名出現了SAE，其中有一例患者出現了腎損傷，曾短暫暫停了臨床試驗。

SolidBiosciences的SGT-001則采用了公司篩選得到的AAV- SLB101載體來遞送micro-dystrophin基因，AAV -SLB101在人類骨骼肌細胞體外實驗中顯示出了優于AAV9的基因轉導效率。SGT-001正處于臨床II期，但是臨床中曾兩次出現了比較嚴重的腎損傷副作用，因此目前臨床遭到了FDA的叫停。

遺傳性視神經病變

GenSightBiologics公司的AAV2-ND4目前正處于III期臨床，采用了AAV2載體遞送ND1基因到患者眼部，用于治療由ND4基因突變引起的Leber遺傳性視神經病變。

X-連鎖視網膜色素變性

NightstarTherapeutics公司的NSR-RPGR目前正處于臨床II/III期，用于治療X-連鎖視網膜色素變性。NSR-RPGR采用了AAV8載體，在2021年1月公布的中期I/II期臨床數據結果顯示，一部分患者的病情得到了持續3到6個月的改善。

MeiraGTx公司的AAV-RPGR也是一款用于X-連鎖視往膜色素變性的基因療法，其采用了AAV2載體，正處于I/II期，在2021年7月份公布的初步結果顯示出積極療效，將支持AAV-RPGR進入III期臨床。

無脈絡膜癥

Spark公司的SPK-7001用于治療無脈絡膜癥，正處于I/II期臨床，其早期結果優異，已獲得了孤兒藥資格認定。

糖尿病

2020年2月，基因治療公司Genprex宣布與匹茲堡大學達成一項糖尿病基因治療(GPX-002)的獨家許可協議，將對胰腺細胞進行重新編程，以恢復其補充胰島素的功能，從而治療1型和2型糖尿病。目前糖尿病尚無根治的治療手段，主要干預方式依然是注射胰島素以控制血糖水平，這類傳統降糖藥物治療存在嚴重的副作用，且不能長期良好控制血糖以及防止各種慢性并發癥。如果GPX-002能夠研發成功，將對糖尿病的治療及慢性病領域產生重大影響。

GPX-002通過腺病毒將Pdx-1和MafA基因嵌入到胰腺α細胞里，這兩個基因對胰腺β細胞的成熟有著決定性的作用，促使胰腺α細胞轉化為健康的胰腺β樣細胞，使患者能夠自行吸收血糖，以達到治愈的目的。

國內基因療法發展歷史及監管

中國很早就接受了基因治療，中國的第一個基因治療臨床試驗可以追溯到1991年，距離1990年美國國立衛生研究院（NIH）首次進行基因治療僅一年。此外，中國在2003年批準了世界上第一個基因治療產品Gendicine，Gendicine是一種具有p53的溶瘤腺病毒，用于治療晚期頭頸癌。第一個CRISPR臨床試驗也在中國進行。中國的基因治療既有國際共同點，又有自己的特點。

來源：中國基因治療發展史

中國科學家早在上世紀80年代末90年代初就開展了基因治療的基礎研究和臨床試驗。基因治療監管政策最早于1993年出臺，到目前為止，監管政策的演變大致可以分為三個階段。

1第一階段（二十世紀末）

1993年，國家科委頒布了《基因工程安全管理辦法》，但這一規定并未對基因治療做出具體規定。同年，衛生部藥監局發布了《人體體細胞治療與基因治療臨床研究質量控制要點》，為基因治療提供了具體的質量控制指南，對促進基因治療的快速發展發揮了重要作用。1999年，國家藥監局頒布了《新生物制品批準辦法》和《藥物臨床試驗管理規范》，將基因治療納入生物新產品和藥物臨床試驗的監管范圍。

總體來看，這個階段的監管政策相對寬松，調控措施相對粗糙。

2第二階段（二十一世紀前15年）

21世紀初，我國已形成了較為全面但仍寬松的基因治療監管政策。2003年，國家食品藥品監督管理局頒布了三項有關人類基因治療的規定。衛生部根據《人類輔助生殖技術管理辦法（2001）》，制定了《人類輔助生殖技術技術規范》和《人類輔助生殖技術和人類精子庫倫理原則》，制定了禁止以生殖為目的的基因治療臨床試驗的政策。

2007年，衛生部發布了《涉及人體的生物醫學研究倫理審查辦法（試行）》，初步規定了基因治療的倫理審查程序。2009年，衛生部發布了《醫療技術臨床應用管理辦法》，將基因治療列為第三類應當審批的醫療技術。

2009年，衛生部還發布了《基因芯片診斷技術管理規范》。2010年，國家食品藥品監督管理局發布了《藥品臨床試驗倫理審查指導原則》。2015年，國家衛生計生委取消了第三類醫療技術臨床應用的行政審批，細胞治療和基因治療可由醫療機構自行審批。

3第三階段：2016年至今

受CRISPR嬰兒事件影響，中國正在生物安全、基因技術和生物醫學等領域加緊立法。2021年，開始實施《生物安全法》。中央全面深化改革委員會第九次會議審議通過了“國家科技倫理委員會架構”，致力于推動建立覆蓋面廣、導向明確的科技倫理綜合治理體系。中國國家衛生和科技部門正在采取相應的立法行動，起草了《生物醫藥新技術臨床應用管理規定（征求意見稿）》和《生物技術研究開發安全管理規定（征求意見稿）》，目標是形成更加合理的監督機制，加強監督，增加法律責任，促進生物技術研發、應用及相關產業的健康發展。

2022 年 5 月，國家發改委發布了《“十四五”生物經濟發展規劃》，該規劃明確指出要重點發展基因診療、干細胞治療、免疫細胞治療等新技術，強化產學研用協同聯動，加快相關技術產品轉化和臨床應用。

同期，CDE發布《體內基因治療產品藥學研究與評價技術指導原則（試行）》的通告， 為規范和指導體內基因治療產品的藥學研發、生產和注冊。

市場布局

根據再生醫學聯盟（Alliancefor RegenerativeMedicine，ARM）的數據，在2021年，基因治療行業的投資總額達到了約115億美元，國內外多家公司布局基因治療領域。

來源：生物經緯

與此同時國內已有博雅輯因、紐福斯、嘉因生物等基因療法企業完場相關布局， 產品適用于罕見病、眼科、腫瘤等領域。

來源：公司官網、生物經緯

機遇與挑戰

基因治療能夠治療“無法治愈”的疾病，也為其他疾病帶來新的治療思路。目前基因治療的主要應用場景是治療罕見病，隨著AAV遞送系統不斷成熟，基因治療“一次給藥”的特性對病人吸引力越來越大，越來越多的在研管線將應用場景從罕見病拓展到常見病。然而，作為一種“革命式”的新型療法，基因治療也面臨諸多挑戰。

雖然大部分基因療法在臨床上展現出了較好的耐受性，但是仍有部分產品在臨床上出現了嚴重副作用，UniQure、Bluebirdbio，以及最近的AllogeneTherapeutics都報告了癌癥或基因異常病例，導致研究暫停和被調查，安全仍是基因治療需要注意的首要風險。最近的一系列挫折讓基因治療領域重新回歸現實，去年 Nature Reviews Drug Discovery 上發布的一項分析報告顯示，在149項正在進行的 AAV 基因治療臨床試驗中，有35%出現了嚴重不良事件。此外，目前超70%基因遞送藥物均采用AAV載體遞送，由于AAV基因組不會整合進基因組，因此AAV遞送的基因有可能會隨著細胞的分裂、死亡或者其他原因不斷被稀釋從而導致療效不能持久。所以基因療法的耐久性問題也一直備受關注。

基因療法因其光明前景和巨大商業潛力必將成為各大藥業巨頭寸土必爭之地。

參考資料：

中國基因治療發展史；

全球基因治療上市藥物盤點：有的售出天價，有的黯然退市；

經緯行研 | 忽然一夜清香發：基金治療行業研究。

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