病毒載體產(chǎn)業(yè)發(fā)展簡析

昵稱nujb1wWk 2019-05-08

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2017年8月30日，諾華Kymriah獲批，自此拉開基因治療大幕，基因治療或成為繼抗體藥物之后，未來十年的創(chuàng)新藥重點研發(fā)方向。作為治療關鍵環(huán)節(jié)，病毒載體對基因治療至關重要。

一、病毒載體簡介

1990年，William French Anderson醫(yī)生首次利用基因治療方法成功治療了一位4歲小女孩的重癥聯(lián)合免疫缺陷癥，拉開了基因療法研究和開發(fā)的序幕，人類找到了攻克疾病的“上帝之手”。

2017年8月30日，諾華Kymriah獲批，成為美國FDA批準的首個基因治療藥，自此拉開基因治療大幕，為罕見病治療帶來新的機會?；蛑委熁虺蔀槔^抗體藥物之后，未來十年的創(chuàng)新藥重點研發(fā)方向。

1. 基因治療機制

基因治療通過向病體細胞或器官中引入一種基因信息以糾正缺陷或異常（突變、異常表達等），這過程中病毒載體至關重要。目前常用于基因治療的病毒載體包括逆轉錄病毒（RV）、腺相關病毒（AAV）和慢病毒（LV）。

圖1 基因載體系統(tǒng)示意圖

基因治療載體可分為兩大類：（1）病毒載體，主要包括慢病毒、腺病毒、逆轉錄病毒、腺相關病毒等。（2）非病毒載體，主要包括裸露DNA、脂質體、納米載體等。

表1 常用基因治療病毒載體比較

2. 部分常用病毒載體

腺病毒（AdV）是一種大分子(36 kb)雙鏈無包膜DNA病毒。宿主細胞范圍廣，可感染分裂和非分裂終末分化細胞，如神經(jīng)元等。

優(yōu)點：（1）基因導入效率高，對人類安全；（2）宿主范圍廣；（3）基因轉導與細胞分裂無關；（4）重組腺病毒可通過口服經(jīng)腸道吸收、或噴霧吸入或氣管內滴注；（5）腺病毒載體容量較大，可插入7.5kb外源基因。

缺點：（1）不能整合到靶細胞的基因組DNA中；分裂增殖快的細胞，導入的重組病毒載體，隨分裂而丟失的機會增多，表達時間相對較短。（2）宿主的免疫反應導致腺病毒載體表達短暫；（3）有兩個環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生復制型腺病毒；（4）靶向性差。

圖2 腺病毒（AdV）

2. 逆轉錄病毒（RV）：單鏈RNA病毒，可高效地感染多種類型細胞，可以將外源基因隨機插入并穩(wěn)定整合到宿主細胞基因組中持續(xù)表達。其中γ-逆轉錄病毒載體最早被改造的且廣泛地被應用到基因治療中，并取得了不少巨大的成功。

缺陷：（1）只能轉染處于增殖狀態(tài)的細胞；（2）所攜帶的外源基因不能太大；（3）感染依賴靶細胞表面受體的限制；（4）理論上不擴散其它細胞，但某些情況會造成野生型病毒爆發(fā)；（5）有致細胞癌變的可能；（6）逆轉錄病毒不能耐受純化和濃縮過程；

圖3 逆轉錄病毒（RV）

2.為解決目前病毒載體存在的缺陷，科學家在新型病毒載體研究方便從未停止前進腳步。

2017年12月，加州理工學院，Viviana Gradinaru實驗室，基于腺相關病毒(AAV)的載體新變種：一種AAV-PHP.eB可以有效地將遺傳物質運送到血腦屏障的載體;另一種AAV-PHP.S被駐留在大腦和脊髓外的外周神經(jīng)元有效地吸收，例如那些感知疼痛和調節(jié)心率，呼吸和消化的神經(jīng)元。

2018年5月，中國科學院國家納米科學中心，基于金納米顆粒-脂質體體系的光控釋放納米遞送系統(tǒng)，非病毒納米載體遞送的研究成果。他們開發(fā)了一系列非病毒的納米載體，這些非病毒納米載體可以高效遞送CRISPR/Cas9系統(tǒng)到體內，為拓展這一強大基因編輯技術在生命科學和臨床應用領域的應用提供了新途徑。

2018年12月，Poseida新型非病毒載體BCMA CAR-T ASH公布最新數(shù)據(jù)，這種新型BCMA CAR-T細胞療法表現(xiàn)出較好的安全性，這可能得益于干記憶T細胞（T SCM）和特有的非病毒基因工程技術（PiggyBac DNA 修飾）。PiggyBac DNA Modification是用于CAR-T療法開發(fā)的核心技術，可有效地將大量遺傳物質遞送到T細胞中，以創(chuàng)造具有許多期望特征的療法，這些特征在之前的CAR-T療法中不存在。

2019年4月，南京大學、廈門大學和南京工業(yè)大學的研究人員創(chuàng)新采用了一種名叫“上轉換納米粒子”的非病毒載體方法。這些被“鎖”在“基因剪刀”CRISPR-Cas9體系上的納米粒子可被細胞大量內吞。由于這些納米粒子具有光催化性，在無創(chuàng)的近紅外光照射下，納米粒子可發(fā)射出紫外光，打開納米粒子和Cas9蛋白之間的“鎖”，使Cas9蛋白進入細胞核，從而實現(xiàn)精準的基因剪切。研究顯示，這種方法的有效性已在體外細胞和小鼠活體腫瘤實驗中得到驗證。

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二、國內病毒載體平臺布局

為抓住基因治療產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，為基因治療企業(yè)提供專業(yè)服務平臺，國內病毒載體專業(yè)平臺從2017年開始籌劃，并逐漸落地。

1. 賽諾生（深圳）基因產(chǎn)業(yè)集團病毒載體基因藥物CDMO 平臺

2018年5月3日，全球最大的具有GMP體系的腺病毒載體產(chǎn)業(yè)化CDMO平臺已經(jīng)通過了廣東省藥監(jiān)局檢查許可。賽諾生（深圳）基因產(chǎn)業(yè)集團病毒載體基因藥物CDMO 平臺，基于自有核心知識產(chǎn)權，專業(yè)人才隊伍和獨有的工藝研發(fā)能力及規(guī)模生產(chǎn)能力，為全球病毒載體基因藥物的研發(fā)者，提供從臨床前研究開發(fā)到商業(yè)化生產(chǎn)等關鍵性環(huán)節(jié)的“合同研發(fā)+定制生產(chǎn)”一體化服務。

2. 和元上海病毒載體CDMO平臺

2019年3月5日，和元上海病毒載體CDMO平臺開業(yè)，該平臺是和元上海斥資數(shù)億，與GE醫(yī)療聯(lián)手打造的全球首個、近 4 500 ㎡基于一次性技術的GMP病毒生產(chǎn)平臺。GMP車間采用了50 L一次性反應器設備，國際上處于領先水平。

目前，該平臺已與多家基因治療或細胞治療藥物企業(yè)開展合作，開展申報CDMO項目包括腺相關病毒、慢病毒、腺病毒、痘病毒和裸質粒等相關產(chǎn)品，提供從小試、中試、臨床申報到GMP生產(chǎn)的一條龍服務，滿足國內外基因治療和CAR-T等細胞治療藥物客戶不同階段的開發(fā)需求。

3.南京金斯瑞生物科技與默克公司展開細胞基因治療領域的戰(zhàn)略合作

2019年3月20日，生物醫(yī)藥CDMO公司南京金斯瑞生物科技與科技公司默克共同宣布，雙方在細胞基因治療領域首次展開全方位戰(zhàn)略合作，共同促進細胞免疫和基因治療行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進程。

根據(jù)協(xié)議內容，默克將在質粒病毒生產(chǎn)方面為金斯瑞提供從產(chǎn)品、工藝技術，到廠房設計咨詢、質量體系建立和GMP合規(guī)咨詢、人員培訓等360度全方位服務，助力金斯瑞的質粒和病毒載體生產(chǎn)服務平臺建設和國際化戰(zhàn)略。兩家公司將在質粒病毒質量體系與GMP合規(guī)，工藝與廠房設計以及市場推廣方面展開全面合作。

三、國內外病毒載體典型企業(yè)

國內病毒載體典型企業(yè)有吉凱基因、北京五加和、上海和元和漢恒生物等；國外病毒載體典型企業(yè)有Lonza、Oxford Bio Medica、Brammer Bio、uniQure、Spark Therapeutics和Bio Marin Pharmaceutical等。

附表國內外病毒載體典型企業(yè)