溶瘤病毒行业发展概况.docx

溶瘤病毒行业发展概况一、 溶瘤病毒行业发展概况（一）溶瘤病毒及溶瘤病毒疗法概念溶瘤病毒是一类天然的或经基因工程改造的，可选择性地在肿瘤组织内复制，进而杀伤肿瘤细胞，但对正常组织无杀伤作用的一类病毒利用溶瘤病毒开发出的肿瘤治疗药物被称为溶瘤病毒药物溶瘤病毒疗法是基于病毒在肿瘤中的感染和复制来杀死肿瘤细胞的免疫疗法，溶瘤病毒疗法利用基因工程的手段对病毒进行改造，使其失去毒性并保留病毒的复制能力，靶向性递送到肿瘤细胞处，杀伤肿瘤细胞，达到治疗的目的该疗法通常所使用的病毒包括疱疹病毒、腺病毒、痘苗病毒、呼肠孤病毒、细小病毒、新城疫病毒以及柯萨奇病毒，基因工程技术通常被用来修饰病毒以达到低毒性和靶向性溶瘤病毒最为常见的应用是在实体瘤的单药或者多药组合治疗中，适应症包括黑色素瘤、乳腺癌和头颈部肿瘤等，未来有望成为实体瘤系统性治疗的重要一环二）溶瘤病毒疗法治疗的原理溶瘤病毒疗法治疗肿瘤的原理包括四个方面：（a）直接裂解肿瘤细胞瘤内注射或者静脉注射的溶瘤病毒感染肿瘤细胞并在其中繁殖，通过裂解肿瘤细胞从而释放大量损伤相关的分子模式（DAMP）和病原相关分子模式（PAMP）分子，刺激树突状细胞成熟相关的CD80、CD83、CD86表达；（b）T细胞致敏。

成熟的树突状细胞提呈抗原并激活局部和远端T细胞，同时病毒感染导致干扰素的释放，刺激趋化因子的生成，增强T细胞对肿瘤部位的浸润；（c）先天免疫反应被溶瘤病毒感染激活的辅助T细胞激活B细胞，表达针对肿瘤细胞的中和抗体，M1型巨噬细胞和NK细胞可以通过对中和抗体的识别杀灭肿瘤细胞，改善肿瘤内免疫抑制环境；（d）适应性免疫反应被激活的细胞毒性T细胞通过抗原识别，靶向杀灭肿瘤细胞三）溶瘤病毒技术发展历程溶瘤病毒的发展大致可分为野生病毒株发现应用阶段、基因改造病毒株研发阶段和基因插入及联合治疗增效阶段三个阶段第一阶段（1904—1990年）：野生病毒株发现应用阶段溶瘤病毒应用在临床上的探索和尝试始于19世纪末20世纪初，与病毒发现几乎同步，期间陆续有关病毒感染的肿瘤患者的病情缓解或痊愈的零星报道，并诞生了溶瘤病毒概念及相关研究随后研究人员利用变异后的天然弱病毒株进行溶瘤治疗，在水痘病毒、麻疹病毒等野生型病毒或减毒毒株短期内展现出一定的抗肿瘤效果然而，天然溶瘤病毒对肿瘤细胞杀伤能力有限，易激活宿主免疫系统被清除掉，研究人员难以有效控制病毒病原性上世纪80年代初有效的化疗药物的崛起后，溶瘤病毒研究则步入低谷。

第二阶段（1991—2010年）：基因改造病毒株研发阶段现代溶瘤病毒研究始于20世纪90年代分子生物学和生物技术的发展使得重组病毒基因组改造技术逐渐成熟，溶瘤病毒在溶瘤效果、安全性及特异性方面都有了显著进步1991年，人类首次对I型单纯疱疹病毒（HSV-1）进行胸苷激酶（Thymidinekinase，TK）敲除基因改造，针对癌症治疗的溶瘤病毒药物开始迅猛发展1996年，基因改造的腺病毒ONYX-015进入I期临床试验2003年，重组腺病毒-p53抗癌注射液（今又生）获得原CFDA批准，成为世界上首个获准的基因治疗癌症药物，2004年，非致病性的人肠道细胞病变孤儿病毒（entericcytopathichumanorphanvirus）Rigvir，在拉脱维亚获批用于治疗黑色素瘤2005年，重组人5型腺病毒注射液（安柯瑞）在中国获批然而这些产品的临床疗效并未得到国际认可第三阶段（2010年-至今）：溶瘤病毒基因插入及联合治疗增效阶段2015年10月，FDA批准携带人粒-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）的重组单纯疱疹病毒产品T-VEC（Talimogenelaherparepvec，Imlygic），2016年T-VEC又分别在欧洲和加拿大获批，标志溶瘤病毒技术的成熟和对溶瘤病毒治疗癌症的正式认可。

2017年9月，《CELL》杂志报道溶瘤病毒T-VEC与PD-1单抗Keytruda联合用药用于黑色素瘤，肿瘤缓解率高达62%，其中33%为完全缓解，从而掀起了溶瘤病毒免疫联合疗法研究的热潮2021年6月，日本第一三共株式会社宣布其溶瘤病毒产品Delytact已获得日本厚生劳动省（MHLW）的有条件批准，用于治疗恶性胶质瘤时隔6年，Delytact成为继Imlygic之后获批的第二个溶瘤单纯疱疹病毒产品，也是第一个被批准用于治疗恶性胶质瘤的溶瘤病毒产品四）溶瘤病毒抗癌药物的需求现状肿瘤发病人数持续增长，死亡率高，已成为危害人类健康的重大疾病之一，当前传统肿瘤治疗手段仍存在许多未被满足的临床需求，而溶瘤病毒疗法提供了新的治疗方式溶瘤病毒疗法作为一种新型肿瘤免疫疗法，能够直接裂解肿瘤细胞并引起抗肿瘤免疫反应，从而杀伤肿瘤细胞且不影响正常细胞的生长根据沙利文分析数据，2020年，全球恶性肿瘤总发病人数达到1，929万人，随着人口老龄化，不良的生活习惯以及社会环境因素的影响，预计肿瘤发病人数将持续增长2025年全球肿瘤发病人数将达到2，162万人，2020至2025年复合增长率为2．3%2020年全球恶性肿瘤死亡人数约996万人，预计2025年达到1，138万人。

2020年，中国恶性肿瘤总发病人数约为457万人，预计未来肿瘤发病人数将不断增加，2025年将达到520万人，2020至2025年复合增长率为2．6%2020年，中国恶性肿瘤死亡人数约271万人，预计2025年将达到312万人安全性、有效性、成本与适应症是肿瘤治疗药物的主要考量维度，溶瘤病毒药物具有靶向性好、安全性高和副作用小等优点，是未来最具有潜力和应用前景的肿瘤治疗手段之一溶瘤病毒疗法利用基因工程修饰或减毒过程对病毒进行改造，可选择性地在肿瘤细胞内复制，对正常组织影响小，不良反应小，安全可靠同时，溶瘤病毒是抗肿瘤免疫药物，可用于广谱抗癌在患者增加以及肿瘤领域大量未被满足的临床需求推动下，抗癌药物市场规模及其增长速度不断攀升，为溶瘤病毒抗癌药物提供了巨大的市场机会二、 基因治疗行业技术路径与机制基因编辑技术主要经历了三代发展，从重组核酸酶介导的技术向以RNA引导的基因编辑技术发展，成本逐步降低，周期缩短，靶向修饰效率不断提高ZFNs技术是第一代基因组编辑技术，是由天然DNA转录因子衍生而来，其功能实现基于特异性识别DNA的锌指蛋白（ZFP）和FokI内切酶的核酸酶结构域组成每个锌指蛋白可识别3个碱基序列，研究者可通过锌指蛋白的排列组合进行不同靶向指定编辑。

通常使用的锌指蛋白筛选手段是噬菌体展示，以达到高通量筛选的目的从2001年开始，ZFN开始被陆续用于不同物种的基因编辑但是由于技术研发成本较高、专利垄断严重，造成以技术平台发展缓慢，直接导致应用和普及的滞后特别是在第二、第三代基因编辑技术被开发出来之后，锌指蛋白的研究和临床使用频率大为减少TALENs是与ZFNs结构类似但更加灵活和高效的第二代靶向编辑技术，核心蛋白由AvrBs3蛋白衍生而来与ZFNs不同的是，该技术使用两个氨基酸组合来识别单个碱基序列，从而大大减少ZFNs容易脱靶的问题得益于其低脱靶率，TALEN技术常被细胞治疗平台用于体外细胞碱基的编辑，特别是在嵌合抗原受体T细胞治疗平台开发中可是依然高昂的研发费用限制该技术的大规模应用CRISPR/Cas技术是基于原核生物抵御外来病毒及质粒DNA的一种适应性免疫系统开发而来的第三代基因编辑技术通过人工设计的sgRNA（guideRNA）来识别目的基因组序列，并引导Cas蛋白酶进行有效切割DNA双链，最终达到对基因组DNA进行修饰的目的其中Cas9蛋白和Cpf1蛋白是最为常用的蛋白酶作为当今最为广泛使用的基因编辑技术，CRISPR/Cas平台有着ZFNs和TALENs无法匹敌的低价格、高灵活性、多靶向等优势。

这些优势促使该产品从科研到临床的快速转化当今，CRISPR/Cas技术广泛应用于体外分子诊断、基因标记、单碱基编辑等领域以CrisprTherapeutics和EditasMedicine为代表的一大批新型医药公司正在传染病、罕见病癌症等领域进行大量基于此技术的临床试验CRISPR/Cas作为革命性的基因编辑技术，优势明显；相较于ZFNs和TALENs，CRISPR/Cas的开发周期更短，成本较低，靶向效率更高：①低廉的开发价格、较短的开发周期、简便的开发过程加速了基因编辑技术的迭代，促成CRIPSR/Cas技术的广泛使用②简易的多重编辑、高靶向效率使CRIPSR/Cas成为基因工程研究的加速器，为临床转化奠定基础自2012首次应用以来，CRIPSR/Cas已然成为基因编辑在科研和临床应用上的不二选择除常见的遗传疾病领域的应用，CRISPR/Cas也在其他疾病领域有丰富的在研临床试验CRISPR/Cas可编辑线粒体DNA、胚胎和RNA，在表观遗传标记和基因阻截中也有广泛应用基因增补目前的技术路径主要通过各类载体的递送基因增补过程主要为将正常功能的基因片段插入到异常的细胞中目前基因增补手段主要依赖核酸药物，核酸药物按照种类又可划分为DNA药物（裸质粒等）、RNA药物[干扰RNA（RNAi）等]及反义寡核苷酸药物以及重组病毒类药物，其作用原理是借助一定载体将核酸药物传送进细胞内并进行复制转录继而从基因层面起到治疗效果；基因增补的技术难题体现在递送方式，当然这也是整个基因治疗的技术难题。

基因治疗的研发优势，体现在一旦解决递送方式，研发难度反而较传统药物更低无论是在体外还是体内进行基因改造，基因治疗的三大共性步骤包括：核酸序列的设计与合成、将目标序列递送至细胞中（体内或体外）和工业化生产其中，核酸序列的设计与合成难度较小分子靶向药和单抗药物更低，因此一旦研发出一个安全高效的递送系统，基因治疗产品的研发难度反而更低、研发成功率更高递送方式包括病毒载体和非病毒载体两大类，非病毒载体的工业化级别放大相对容易，病毒载体的规模化生产仍面临一定的瓶颈三、 基因治疗行业上游上游是病毒载体的生产厂商病毒载体的生产步骤包括：目的基因制备，病毒载体构建，重组病毒培养，重组病毒纯化（层析&过滤等），质量控制等环节，各环节涉及多种设备及试剂耗材海外企业例如赛默飞，思拓凡等基本覆盖了病毒载体生产的全流程，我国基因治疗产业发展时间较短，但发展速度快，企业创新活跃度不断加强，整体产业链完整度不高，目前产品多集中在中游药物研发领域创新，对产业链上游的核心把控不强国内企业在各环节上有所侧重，例如主营病毒载体构建的企业包括和元生物，药明生基，金斯瑞，诺唯赞等，重组病毒培养与纯化的企业包括宜明细胞等上游的难点不仅仅在于基因开发，病毒载体的生产面临诸多工艺壁垒及人才壁垒。

病毒载体生产的上游（USP）难点包括：质粒是AAV的主要成本来源，如何减少瞬时转染所需的质粒数量以及提高转染效率；如何提高细胞培养密度，扩大产能下游（DSP）主要难点在层析纯化环节，目前病毒载体DSP整体收率仅20-30%，难点在于USP中存在的空壳病毒（不含有治疗基因但会引起免疫反应），如何降低空壳率正是由于病毒载体的工艺开发难度大，国内具备良好病毒经验、工艺背景和丰富生产管理经验的复合型人才极度稀缺病毒载体的生产有很高的资金壁垒CGTCDMO需重资产投入（数亿美元），才能建立符合cGMP标准的厂房及设备病毒载体生产的各环节需要的各类设备及试剂耗材，设备包括生物反应器，离心机，层析柱等，试剂耗材包括质粒、培养基、HEK293细胞等我国基因治疗上游产业链环节创新较弱，虽有上海和元、北京五加和等基因治疗载体研发企业实现创新突破然而，病毒载体生产所需的设备和试剂耗材基本依靠进口（这和其他IVD领域以及细胞治疗领域面临着同样的难题），成本更为高昂四、 基因治疗行业下游下游是各类罕见病/遗传病患者包括2型先天性黑蒙症（LCA），脊髓性肌肉萎缩症（SM。