▲ 2022年获批上市的
基因与细胞疗法（图片来源：医麦客整理）
随着上市药物的增长，市场也在高速增长。据弗若斯特沙利文数据显示，全球CGT市场从2016年的0.5亿美元增长到2020年的20.8亿美元，预计到2025年将达到305.4亿美元，复合年增长率为71%。中国的市场规模预计到2025年将达到25.9亿美元，复合年增长率高达276%[1]。整体而言未来该领域市场前景可观，国内市场的增速高于全球，成长性极强。
适应症多样化，眼科及罕见病位居前列
从已获批上市的45款基因治疗药物针对的适应症来看，大多集中在肿瘤和罕见病领域。今年首次获批的多款基因疗法实现了“0突破”，如Upstaza是全球首个直接注入大脑的AAV基因疗法，Hemgenix是FDA批准的首款针对血友病B的AAV疗法等。据美国基因与细胞治疗学会（ASGCT）发布的2022年Q3数据显示：全球范围内从临床前到预注册阶段共有3649项管道，其中基因疗法有2031种，占比55%。相较于此前统计的数据，处于临床后期阶段的基因疗法数量有所增加。
▲ AAV基因疗法适应症分布
（图片来源：参考资料3）
目前，基因疗法常用的载体包括AAV、腺病毒、逆转录病毒、慢病毒、疱疹病毒等。其中，以AAV载体基因疗法在研管线数目最多，超过50%。从适应症来看，血液疾病、神经系统疾病、代谢疾病、眼科疾病是AAV基因疗法的主攻之地。据CDE官网筛选数据显示（筛选条件为生物制品及新药）：截至2022年12月28日，CDE共受理11款AAV治疗药物的IND申报（如有遗漏，欢迎补充），涉及7家企业，针对的疾病类型包括眼科疾病（5款）、血友病（2款）、脊髓性肌萎缩症（2款）、庞贝病（1款）、高甘油三酯血症（1款）。加之对国内AAV赛道的企业适应症分析，可以看到，AAV基因疗法针对的适应症趋于多样化，但眼科疾病及罕见病仍是两大热门方向。
▲ CDE受理的AAV基因疗法IND申报
（图片来源：医麦客整理）
脊髓性肌萎缩症（SMA）
输血依赖型β地中海贫血是一种由β-珠蛋白基因突变引起的严重遗传性疾病，患者通常需要终身输血和去铁治疗。2022年8月，FDA批准了一次性基因疗法Zynteglo，用于治疗需要定期输血的成人或儿童 β-地中海贫血患者。当下针对β地中海贫血的基因治疗策略主要分为基于病毒整合的方式和基于基因编辑技术的方式。
杜氏肌营养不良症（DMD）
DMD是一种罕见的X染色体隐性遗传疾病，由于体内编码抗肌萎缩蛋白（Dystrophin）的基因发生变异，导致抗肌萎缩蛋白的缺失或功能缺陷，进而引发一系列的肌肉疾病。2022年9月，Sarepta/罗氏向FDA提交其AAV基因疗法SRP-9001用于治疗DMD患者的上市申请，成为有望上市的全球首款针对DMD的基因疗法。此外，辉瑞研发的一款静脉注射AAV基因疗法PF-06939926（Pfizer）已完成3期给药，属于即将上市的第一梯队药物。
2022年10月，Solid Biosciences收购AavantiBio并开发了第二代AAV基因疗法SGT-003，这一款利用了新型亲肌AAV衣壳，理论上具有更优的DMD治疗效果。
推荐阅读：最新数据！AAV基因疗法在DMD罕见病的多项临床研究中展现显著功能改善
溶酶体贮积症（LSD）
眼科疾病
推荐阅读：
成功之路荆棘遍布，
AAV三大挑战及创新
目前，大多数已成功应用于临床的AAV载体限于天然的衣壳血清型，而有30%至70%的人群中可发现血清阳性率不同的中和抗体，会阻碍AAV在体内的运输、进入靶细胞及细胞核内的解包装，从而限制AAV基因疗法的疗效，产生安全性隐患。其次，传统的AAV不能够规避天然屏障，例如肝脏清除或视网膜的内限膜，针对特定的组织或细胞靶向性较弱，这也对递送机制和剂量提出了更高的要求。再者，传统的AAV载体往往缺乏特定靶细胞类型的有效转导，一定程度上限制了疗效，并且AAV载体的基因组不会整合进人类基因组中，递送的治疗性基因可能会随着细胞的分裂、死亡等因素被稀释，使得疗效无法持久。此外，AAV可以递送的目的基因长度约为4.5kb，这一容量比起其他病毒载体而言是一个“短板”。
针对以上问题，工程化AAV载体已经是一大趋势，通过衣壳修饰、表面偶联和封装进行设计阻止其与中和抗体结合， 提高靶向性和转导效率。目前，主要的衣壳工程策略有3种：
（1） 理性设计：定点诱变衣壳抗原性不同的蛋白表位或功能区，将蛋白结构域与衣壳表面配体结合；从而赋予AAV靶向性或提高其基因转导效率。研究已表明将AAV1的5个保守氨基酸残基转移到AAV2衣壳中可以产生更优转导的AAV2.5，将AAV9中的半乳糖（Gal）结合基序转移到AAV2中能够介导动物体内更高效的基因表达。另外，修饰AAV载体上与泛素化相关的氨基酸能够增强体内外转导。
（2） 定向进化：让直接接触靶细胞的衣壳蛋白的特定氨基酸发生随机突变，并对其进行筛选评估，定向进化技术包括错配PCR、基因组修改、蛋白片段的定向重组、合理设计与定向进化相结合等策略。利用错配PCR建立AAV突变文库，选择具有目标特性的AAV突变。在连接衣壳的可变区序列中，AAV血清型与变体有着高度同源性，这也是基因改组的基础，将天然AAV中的理想特性组合到新的重组AAV中，使得其最终优于任何一个原始AAV。
（3） 计算机辅助发现：利用计算机工具绘制基因突变全景图和构建病毒家族进化树，识别最适合突变的区域，产生目标AAV衣壳变异体，构建潜在的同源的AAV衣壳文库。机器学习 (ML) 模型能够根据实验数据提供获取工程蛋白质的潜在途径，准确预测不同变体的衣壳活力，用于设计高度多样化的衣壳蛋白变体。
此外，研究人员还开发出双载体AAV基因疗法、CRISPR-AAV基因疗法等创新方式，以期针对性解决AAV基因疗法的现有挑战。
尽管AAV基因疗法从研发到上市转化的整条道路已经得到成功的验证，但其作为基因治疗领域中较新的赛道，如何从小规模实验室生产转变到规模化生产仍是大部分玩家必须面临的最大挑战之一。
规模化生产一方面会受到生产原料的影响，原料质量的稳定性直接关系到产品的疗效和安全性，且病毒生产的上下游可能会涉及到较高的技术壁垒。目前仅有少数企业具有AAV制备的核心技术和规模化生产工艺，而国内大部分企业依赖于进口，这也导致了成本高、周期长、卡脖子等问题。另一方面，规模化生产会受到生产工艺的限制，实验室或小试的生产工艺如何转向规模化生产以及转变后如何确保产品一致性尚需要进行更多的探索。
不过随着AAV基因疗法产业化的逐渐完善和行业分工的细化，致力于AAV载体开发到商业化的CMO/CDMO企业在解决上述问题上展现出了优势，其具有可放大的生产工艺、符合GMP的体系建设及专业的技术人员等，可助力创新药企将研究项目转化到临床并推向商业化。近几年，国内上游原材料及设备国产化替代加速，本土CMO/CDMO企业迅速崛起，AAV基因治疗产业链正逐步完善。但整体而言，国内目前尚未形成规模化效应，如何走出一条具有中国特色的基因治疗产业化之路还需要更多探索和积累。
AAV基因疗法的价格昂贵，动辄数百万美元，Zolgensma、Hemgenix更是接力成为全球最贵药物。而高昂的定价往往带来支付困境，导致药物可及性受限，这也是Glybera黯然退场的重要原因之一。探索创新支付方式是基因疗法实现全面市场化的一大挑战。
目前，业内公认的潜在支付方式包括3种：一次性付清方式、分期付款方式及按疗效付款方式。以当下商业化最成功的AAV基因疗法Zolgensma为例，诺华采取鼓励保险公司承保，并允许患者5年内以每年42.5万美元进行分期支付的方式缓解患者支付压力；日本和英国则将Zolgensma纳入医保体系。
无论哪种方式，实现患者与药企双赢才能够更好推动AAV基因疗法商业化。未来国内也将迎来AAV基因疗法获批上市，短期来看将其纳入医保尚难以实现，不过商业化保险及地方惠民保险是值得探索建立可行支付模式的主战场。而国内人口基数大，尚有大量未竟需求，未来逐步建立一种由国家医保、商业保险、药企、社会慈善机构多方参与、多样化支付模式必将能更好实现基因治疗药物的可及性及真正价值。
乘风而上，破浪前行
随着今年基因治疗药物上市数量的再创新高，未来有望达到FDA所预期的每年10-20个药物获批的目标。尽管当下基因疗法从实验室到临床再到商业化各个阶段的问题逐渐凸显，但在技术、政策、资金等多种因素的支持下，加速发展并逐步形成产业链是大势所趋，当下的挑战也终究会有解决之法，相信未来基因将惠及更多患者。同时，这也是所有身处创新药行业的人所共同努力的方向。
加速细胞和基因治疗的开发
Polyplus-transfection®提供GMP级转染试剂
病毒载体的生产是细胞和基因治疗产品生产过程中一个重要的环节，稳健的瞬时转染是保证高产量和可靠的病毒载体大规模商业化生产的关键。Polyplus-transfection®提供GMP级转染试剂，可用于临床病毒载体的生产。
Polyplus-transfection®是一家面向基因和细胞治疗市场的GMP级转染试剂供应商，提供一系列基于PEI的高品质转染试剂。公司开发的用于基因治疗和细胞治疗领域的病毒载体生产试剂PEIpro®系列产品已经越来越广泛的应用到了众多的临床试验中并成为了行业的金标准。其中PEIpro®-GMP是符合最高质量等级标准的PEI，是目前市面上第一款完全GMP级转染试剂，
PEI的生产遵循非常严格的质量控制和法律法规，有三个质量等级：研发级的PEIpro®用于工艺开发，更好质量等级的PEIpro®-HQ用于临床前研究和早期临床试验，最高质量等级即完全GMP级别的PEIpro®-GMP可用于临床病毒载体的生产（包括慢病毒，腺病毒，腺相关病毒等），满足细胞治疗和基因治疗的质量和监管要求。
专为悬浮体系生产AAV开发 FectoVIR®-AAV
FectoVIR® -AAV是公司最新研发的一种基于化学成分且不含动物源的阳离子纳米技术的转染试剂，专为悬浮细胞体系规模化生产AAV而开发，用于基因和细胞治疗领域。FectoVIR®-AAV具有显著高于同类产品的rAAV产量，在工艺便利上更是有突出优势，如减少了操作体积低至1%、并提高了复合物的稳定性（长达6小时），易于转染复合物的转移和工艺放大。FectoVIR® -AAV适用于各种规格的摇瓶、转瓶、细胞培养袋和生物反应器中无血清悬浮培养的DNA转染，且兼容在细胞培养过程中抗生素的使用。GMP级FectoVIR® -AAV已经上市。
与PEIpro®和其他竞争对手相比，FectoVIR-AAV® 在悬浮细胞中能生产更高滴度的rAAV病毒载体。与其他竞争对手(PEImax)相比，FectoVIR-AAV®可重复性地大幅提高 AAV 产量，可高达10 倍（Fig. 1）。
Polyplus-transfection®
Polyplus-transfection®是一家专业的生物技术公司，专注于为生命科学研究、体内转染、生物制品制造以及细胞和基因治疗的客户提供创新的核酸递送解决方案。Polyplus-transfection®拥有近20年的转染经验，所开发的转染试剂可满足处于各个阶段的客户，从初期的工艺流程开发，到临床前研究以及临床试验以及商业化。
扫描二维码添加Polyplus官方微信或者公众号搜索Polyplus 转染专家获取更多丰富的转染知识和产品信息！
参考资料：
1.《中国细胞与基因治疗产业发展白皮书》
2.《Gene，Cell，& RNA Therapy Landscape》
3.星耀研究院
4.CDE官网