動脈網：2022基因治療行業研究報告（69頁）.pdf

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1、2022 年 6 月 13 日 1 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 基因治療 從根治愈，未來已來 2022 基因治療行業研究報告 2022 年 6 月 13 日 2 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 核心觀點 一、基因治療，從根治愈，前景廣闊 基因治療，從根治愈，剛需強烈。適應癥以罕見病為主，面臨巨大的未滿足臨床需求。 相比于傳統藥物，基因治療兼具臨床+研發優勢。臨床優勢：直接針對 DNA 治療，無“不可成藥”靶點的困境。研發優勢：核酸序列的合成難度更低。 政策助力，資本狂熱，前景廣闊。全球 CGT 投融資總額從 2014 年約 5

2、0 億美元快速增長至2021 年約 230 億美元；預計 2025 年全球及中國規模達 305.4 億美元和 178.9 億元，2020-2025 年 CAGR 高達 71.2%和 276.0%。 二、基因治療有效治愈罕見病，病毒載體是基因治療的關鍵鑰匙 基因增補技術相對成熟。已有 6 款產品獲 FDA/EMA 批準上市。在研管線非常豐富，海外不少產品已進入擬上市/BLA 階段，國內整體進展較慢，適應癥集中于眼科遺傳病及血友病。國內外在研管線以體內途徑為主，且基于 AAV 載體；體外途徑較少，大多基于 LV 載體。 基因編輯“功能強大”+“定向精準”，2020 年獲“諾獎”的 CRISPR 引

3、領革命性突破?；蚓庉嬁蓪崿F“基因敲除”和“基因插入”，且“定向精準”編輯目標位點。CRISPR/Cas9 核心優勢在定位方式，sgRNA 的合成較蛋白容易，因此高效便捷、成本低廉。海外管線基本由“三巨頭”包攬，進展最快 CRISPR 的 CTX001 預計 2022 年底提交 BLA。國內管線仍處于臨床早期。 病毒載體是基因治療的關鍵鑰匙，其中 AAV 以安全性優勢最為廣泛使用。重組病毒的關鍵優勢在于天然轉導效率高。AAV 核心優勢：安全性，不整合宿主基因組避免致癌風險，天然 AAV 血清型提供組織靶向特異性。 三、CGT CDMO 解決病毒載體規?；a的瓶頸，助推基因治療商業化進程 基因

4、治療產業鏈的上游主導病毒載體的生產，是商業化的核心?；蛑委煯a品定價高昂，病毒載體占 1/3 研發成本，因此控制病毒載體的生產成本是終端產品合理定價的關鍵。 病毒載體的規?；a面臨諸多工藝+資金壁壘，產能極度短缺。病毒載體的生產涉及多項工藝，步驟繁瑣。為建立符合 cGMP 標準的廠房及設備，需重資產投入（數億美元） 。CGT CDMO 全球平均等待時間甚至長達 2 年，當前產能缺口至少在 1-2 個數量級。 CGT CDMO 解決病毒載體的生產瓶頸，產業鏈上必不可少的參與者。CGT CDMO 降本增效，其生產外包滲透率 65%遠高于傳統藥物的 35%。 四、三維度剖析基因治療的挑戰及趨勢展望

5、（技術+生產+商業化） 基因治療面臨技術&生產&商業化的多重挑戰。 （1）技術挑戰：遞送載體的技術挑戰包括轉導效率、靶向組織特異性、AAV 載體容量以及免疫障礙，基因編輯最關鍵的技術挑戰是脫靶效應引發安全性問題。 （2）生產瓶頸：如何減少轉染所需質粒，如何提高細胞培養密度，如何去除空殼病毒等。 （3）商業化挑戰：罕見病患者基數少，商業化定價極其高昂。 從技術&生產&商業化維度，展望基因治療發展趨勢。 （1）技術趨勢：遞送載體維度，“基因表達盒工程”和“衣殼工程”等，提高安全性+有效性+耐久性；基因編輯維度，改造 Cas 蛋白或 sgRNA 序列降低脫靶概率。 （2）生產優化趨勢：“穩定轉染+懸

6、浮培養”，降成本+擴產能。 （3）商業化趨勢：從罕見病拓展至常見病，實現“單次治療”；保險支付體系日趨完善。 2022 年 6 月 13 日 3 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 目錄 1 基因治療，從根治愈，前景廣闊 . 6 1.1 基因治療，從根治愈，兼具臨床優勢&研發優勢 . 6 1.1.1 基因治療從根治愈，剛需強烈 . 6 1.1.2 基因治療包括基因增補和基因編輯兩種技術路徑 . 7 1.1.3 相比于傳統藥物，基因治療兼具臨床優勢及研發優勢 . 9 1.2 曲折中前行，基因治療未來已來 . 10 1.3 政策助力，資本狂熱，基因治療前景廣闊 . 13

7、 1.3.1 政策助力基因治療領域健康發展 . 13 1.3.2 基因治療領域資本狂熱 . 15 1.3.3 基因治療飛速發展，前景廣闊 . 18 2 基因治療有效治愈罕見病，病毒載體是基因治療的關鍵鑰匙 . 20 2.1 兩大技術路徑：基因增補相對成熟，基因編輯“功能強大”+“定向精準” . 20 2.1.1 基因增補技術相對成熟，已有數款上市產品 . 20 2.1.2 基因編輯技術定向精準，功能強大 . 27 2.2 基因治療的遞送方式 . 41 2.2.1 病毒載體是基因治療的關鍵鑰匙 . 42 2.2.2 AAV 是最常用的病毒載體 . 42 3 CGT CDMO 解決病毒載體規?；?/p>

8、產的瓶頸，助推商業化進程. 50 3.1 基因治療產業鏈的上游主導病毒載體的生產，是基因治療商業化的核心 . 50 3.2 病毒載體的規?；a存在諸多壁壘，產能極度短缺 . 52 3.3 CGT CDMO 解決病毒載體的生產瓶頸，產業鏈上必不可少的參與者 . 54 4 三維度剖析基因治療的挑戰及趨勢展望（技術+生產+商業化） . 57 4.1 基因治療面臨技術&生產&商業化的多重挑戰 . 57 4.1.1 技術挑戰 . 57 4.1.2 病毒載體的生產瓶頸 . 59 4.1.3 商業化困境 . 60 4.2 從技術&生產&商業化維度，展望基因治療發展趨勢 . 60 4.2.1 技術趨勢，提高

9、基因治療的安全性、有效性及耐久性 . 60 4.2.2 病毒載體的生產優化趨勢，降成本+擴產能 . 66 4.2.3 商業化趨勢 . 69 2022 年 6 月 13 日 4 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表目錄 圖表 1：“中心法則”為基因治療提供理論基礎 . 6 圖表 2：基因治療獲批藥物適應癥（左圖） ，中國在研基因治療藥物適應癥（右圖） . 7 圖表 3：體內和體外基因治療 . 8 圖表 4：基因治療和細胞治療的定義界定 . 9 圖表 5：清晰定義的基因治療包括基因增補和基因編輯 . 9 圖表 6：基因治療和傳統藥物的作用環節不同 . 10 圖表 7

10、：基因治療藥物和傳統藥物的對比 . 10 圖表 8：全球基因治療發展歷程全覽 . 13 圖表 9：基因治療相關政策發布 . 15 圖表 10：2014-2021 年全球 CGT 領域投融資情況 . 15 圖表 11：國內基因治療領域頻獲融資 . 16 圖表 12：全球基因治療市場規模及增速 . 19 圖表 13：中國基因治療市場規模及增速 . 19 圖表 14：當前獲批上市的基因增補產品 . 21 圖表 15：Luxturna 基因治療產品的作用機制 . 22 圖表 16：SMA 致病機理 . 23 圖表 17：海外擬上市/擬提交 BLA 的基因增補產品 . 24 圖表 18：海外臨床 3 期

11、的基因增補產品 . 25 圖表 19：國內的基因增補產品管線 . 27 圖表 20：ZFNs（圖 AB）和 TALEN（圖 CD）基因編輯技術 . 29 圖表 21：CRISPR/Cas9 技術原理 . 29 圖表 22：基因編輯技術對比 . 30 圖表 23：國外基因編輯產品管線 . 31 圖表 24：BCL11A 基因（左圖），CRISPR/Cas9 在 CTX001 的作用機制（右圖） . 32 圖表 25：CTX001 治療的作用機制，通過基因編輯提高胎兒血紅蛋白的表達 . 33 圖表 26：CTX001 體外治療過程 . 33 圖表 27：CTX001 治療 5 名 TDT 患者和

12、2 名 SCD 患者的臨床結果 . 34 圖表 28：CTX001 治療 15 名 TDT 患者和 7 名 SCD 患者的臨床結果 . 35 圖表 29：NTLA-2001 的作用機制 . 38 圖表 30：NTLA-2001 臨床 1 期 6 名患者的臨床結果 . 39 圖表 31：NTLA-2001 臨床 1 期 15 名患者的臨床結果 . 40 圖表 32：國內基因編輯的產品管線 . 41 圖表 33：基因治療的遞送方式 . 42 圖表 34：rAAV 載體轉導過程 . 45 圖表 35：野生型和重組 AAV 圖示 . 46 圖表 36：AAV 不同血清型的組織靶向特異性不同 . 46

13、圖表 37：AAV 不同血清型對相同的組織和細胞具有不同的感染效率 . 47 圖表 38：各種病毒載體的基本參數及優劣勢對比 . 48 圖表 39：技術公開的基因療法交易（左圖） ，全球 CGT 臨床試驗載體占比（右圖） 49 圖表 40：采用 rAAV 臨床數量激增（左圖） ，AAV 不同血清型的臨床數量（右圖） . 49 圖表 41：基因治療產業鏈及參與企業 . 51 2022 年 6 月 13 日 5 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 42：基因治療藥物定價極其高昂，單位（萬美元） . 52 圖表 43：基因治療所需 AAV 數量隨系統性給藥呈指數級增

14、長 . 52 圖表 44：病毒載體的生產步驟繁瑣 . 53 圖表 45：HEK293 細胞/三質粒共轉染系統（左圖） ，病毒載體生產成本（右圖） . 53 圖表 46：病毒載體的生產各環節所需設備及試劑耗材 . 54 圖表 47：CGT 與傳統藥物的研發費用對比（百萬美元）. 55 圖表 48：CGT 企業生產模式（左圖），CGT 企業選擇 CDMO 的原因（右圖） . 55 圖表 49：CGT 企業更換技術意愿（左圖） ，CGT 企業技術更換時間（右圖） . 56 圖表 50：全球 CGT CDMO 市場規模及增速 . 56 圖表 51：中國 CGT CDMO 市場規模及增速 . 56 圖表

15、 52：影響 rAAV 基因治療的免疫學障礙 . 58 圖表 53：“衣殼工程”主要方式 . 61 圖表 54：CRISPR/Cas9-nickase 基因編輯技術 . 63 圖表 55：基于 CRISPR/dCas9 的轉錄調控技術 . 63 圖表 56：CRISPR/dCas9-FoK基因編輯技術 . 64 圖表 57：基于 CRISPR/dCas9 的單堿基編輯技術. 64 圖表 58：瞬時轉染和穩定轉染的圖示 . 66 圖表 59：瞬時轉染和穩定轉染的對比 . 67 圖表 60：貼壁培養和懸浮培養的細胞密度 . 68 圖表 61：細胞的貼壁培養與懸浮培養的對比 . 68 2022 年

16、6 月 13 日 6 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 1 基因治療，從根治愈，前景廣闊 1.1 基因治療，從根治愈，兼具臨床優勢&研發優勢 1.1.1 基因治療從根治愈，剛需強烈 基因治療，從根治愈?；蛑委煹暮诵脑谟诰珳蚀驌袅思膊「串惓?DNA，是一種根本性的治療策略?；蛑委?，通常指將正常的目標基因導入人體靶細胞，或將異?；蚯贸闹委煼绞?，在正?；虻淖饔孟?，糾正因基因缺陷或異常引發的疾病。 基因異常包括基因指導合成的蛋白質功能異常和基因表達強度異常。根據基因變異類型的不同，導致疾病發生的基因異常大致可分為兩類： （1）基因突變導致基因指導合成的蛋白質功

17、能異常，表現為蛋白質沒有功能、功能變弱或功能過強，甚至產生有害蛋白； （2）基因表達強度異常，表現為不該表達的基因表達、應該表達的基因不表達、基因表達的強度過高或過低等。 “中心法則”為基因治療手段提供理論基礎。在生物體內，遺傳信息沿著“DNA-RNA-蛋白質”的方向逐級傳遞（中心法則），蛋白質是遺傳信息的表現形式，因此疾病發生時多表現為蛋白質層面的異常。根據中心法則，每一個生理過程都可以理解為特定的基因在特定的時間和空間里發生特定強度表達的結果，如果這種平衡被打破就會誘發疾病?；蛑委焺t是從指導蛋白質合成的根源DNA入手，通過調控DNA來改變遺傳信息傳遞，從而改變蛋白質的性狀，實現從根源上治

18、療疾病。 圖表 1：“中心法則”為基因治療提供理論基礎 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 7 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 基因治療剛需強烈，適應癥以單基因遺傳?。ê币姴。橹?，這類疾病的致病基因明確，同時缺乏有效的治療手段，面臨巨大的未滿足臨床需求。由于疾病的發生往往涉及多基因指導的龐大的蛋白質調控網絡，但基礎科學對人體基因功能和致病機制的研究仍非常有限。因此，目前基因治療的應用領域多為致病機制比較明確的疾病，包括單基因遺傳?。ê币姴。┖蛺盒阅[瘤等。絕大多數的罕見病由遺傳基因導致，罕見病種類多達 7000 余種，總人數達 3.5

19、 億人，超過艾滋病與癌癥的患者人數。2015 年，中國罕見病患者人數 1680 萬，2020 年增至 2000 萬人。然而，超過 90%的罕見病缺乏有效的治療手段，基因治療面臨著各類罕見病和遺傳性疾病的未滿足臨床需求。當前獲批的基因治療藥物的適應癥以單基因遺傳?。?6%） 、惡性腫瘤（27%） 、心血管疾?。?8%）為主。其中，單基因遺傳病包括鐮刀狀貧血、血友病、地中海貧血、脊髓性肌肉萎縮癥等。中國在研的基因治療藥物以單基因遺傳?。?5%）和惡性腫瘤（25%）為主。 圖表 2：基因治療獲批藥物適應癥（左圖） ，中國在研基因治療藥物適應癥（右圖） 資料來源：An overview of deve

20、lopment in gene therapeutics in China，蛋殼研究院 1.1.2 基因治療包括基因增補和基因編輯兩種技術路徑 根據治療途徑，可將基因治療劃分為2類：體內基因治療和體外基因治療。體內基因治療是指將攜帶治療性基因的病毒/非病毒載體直接遞送到患者體內；體外基因治療則指將患者的細胞在體外進行遺傳修飾后回輸。 “體內”基因治療的操作流程相對簡單，但是對遞送載體的要求更高，需要載體具有組織趨向性、穩定的表達能力和較低的免疫原性。具體分為 3 個步驟： （1）利用基因工程的方法將正?；虿迦氲讲《据d體的 DNA 上； （2）將重組后的病毒 DNA 體外包裝產生具有感染能力的

21、完整工程病毒； （3）把重組后的病毒直接注入病人體內，病毒感染病變細胞并將正?；驅氚屑毎?，實現疾病的治療。 “體外”基因治療，相較于“體內”途徑，額外涉及患者細胞層面（多為自體造血干細胞）的2022 年 6 月 13 日 8 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 體外遺傳修飾，包括分離&感染&培養擴增&回輸細胞等。具體分為 6 個步驟： （1）將正?；虿迦氲讲《据d體的 DNA 上； （2）將重組后的病毒 DNA 體外包裝產生具有感染能力的完整工程病毒； （3）獲取病人的體細胞，如造血干細胞等，體外培養擴增； （4）用重組后的病毒感染獲取的病人細胞，病毒把正?；?/p>

22、因導入靶細胞中； （5）對攜帶正?；虻闹亟M細胞體外培養擴增； （6）將攜帶正?；虻闹亟M細胞回輸到病人體內，實現疾病的治療。 圖表 3：體內和體外基因治療 資料來源：Proceedings Biological Sciences，蛋殼研究院 本報告清晰定義的基因治療，是基于 DNA 層面進行的干預治療，主要包括基因增補、基因編輯兩大技術路徑，不包括細胞治療（CAR-T 等免疫細胞療法，干細胞療法） ，溶瘤病毒，小核酸藥（以 RNA 為靶點）等。 （1）基因增補：利用遞送載體，將外源基因導入病變細胞，其表達產物能修飾缺陷細胞的功能或加強原有功能?；蛟鲅a是目前獲批上市和臨床在研階段產品中，最主

23、要的基因療法技術路徑。 （2）基因編輯：精確修飾特定目標基因，從而破壞有害基因或修復變異基因，包括ZFNs，TALEN以及2020年獲諾貝爾化學獎的CRISPR/Cas9技術。以CRISPR/Cas9技術為例，Cas9蛋白在sgRNA的導向下，通過堿基互補配對，到達不同的靶部位，通過切割靶基因，對目標基因進行定點精確編輯，從而實現對患者原有基因組“錯誤”基因的改變與修正?；蚓庉嬒到y向臨床的轉化正處于早期階段，目前尚無產品上市。 2022 年 6 月 13 日 9 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 4：基因治療和細胞治療的定義界定 資料來源：公開信息，蛋殼研

24、究院 圖表 5：清晰定義的基因治療包括基因增補和基因編輯 資料來源：Entering the Modern Era of Gene Therapy，蛋殼研究院 1.1.3 相比于傳統藥物，基因治療兼具臨床優勢及研發優勢 基因治療的臨床優勢，體現在 DNA 層面直接干預治療，無需面臨傳統藥物在蛋白質層面“不可成藥”靶點的困境。目前絕大多數的藥物均以蛋白質為靶點，如治療腫瘤的小分子靶向藥物和大分子單抗藥物，通過改變蛋白質的功能達到治療效果。對比傳統小分子藥物和抗體藥物作用于蛋白質層面進行調控，基因治療直接在 DNA 層面對致病基因進行修正，可以繞過傳統藥物成藥性上的難點，對致病基因清晰而蛋白質水平

25、難以成藥的靶點具有獨特的臨床優勢。 2022 年 6 月 13 日 10 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 6：基因治療和傳統藥物的作用環節不同 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 基因治療的研發優勢，體現在一旦解決遞送方式，研發難度反而較傳統藥物更低。無論是在體外還是體內進行基因改造，基因治療的三大共性步驟包括：核酸序列的設計與合成、將目標序列遞送至細胞中（體內或體外）和工業化生產。其中，核酸序列的設計與合成難度較小分子靶向藥和單抗藥物更低，因此一旦研發出一個安全高效的遞送系統，基因治療產品的研發難度反而更低、研發成功率更高。遞送方式包括病毒載體和非病毒載體兩

26、大類，非病毒載體的工業化級別放大相對容易，病毒載體的規?；a仍面臨一定的瓶頸，本報告將在第二章和第三章詳細闡述。 圖表 7：基因治療藥物和傳統藥物的對比 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 1.2 曲折中前行，基因治療未來已來 經蛋殼研究院匯總梳理，基因治療的發展可分為初期探索、狂熱發展、曲折前行、再度繁榮 4 個階段。 基因治療藥物小分子藥物抗體藥物分子量中，7000-14000Da小，100000Da作用層面DNA蛋白質蛋白質靶點數量較多，在傳統藥物“不可成藥”靶點潛力巨大較多相對較少作用周期較長，以月計較短，以小時計中等，以周計作用類型堿基互補配對靜電力吸附蛋白相互作用先導分子研發難度較小

27、；測序得到病變基因，據此合成治療基因；程序設計較大；結構選擇相對盲目；高通量篩選+計算輔助優化較??；靶蛋白特異性抗原表位；噬菌體展示+高通量測活平臺2022 年 6 月 13 日 11 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 初期探索（1960-1990s） 1963 年，美國分子生物學家、諾貝爾生理學或醫學獎獲得者 Joshua Lederberg 首次提出“基因交換和基因優化”概念，標志著基因治療的起點。 1970年，美國醫生Stanfield Rogers試圖通過注射含有精氨酸酶的乳頭瘤病毒來治療一對姐妹的精氨酸血癥，這是首例人體試驗，試驗以失敗告終。 1984年

28、，Cepko團隊成功設計逆轉錄病毒載體系統，高效將外源基因導入哺乳動物細胞。 狂熱發展（1990-1999） 1990年，“基因治療之父”William French Anderson醫生領銜開展了全球首例針對重癥聯合免疫缺陷病的基因治療，患者為一名美國4歲女孩。接受治療后，其機體產生腺苷脫氨酶的能力有所提高，病情得到緩解，該患者目前仍然存活。 兩年后又有一例基因治療臨床試驗取得成功。自此，患者、醫生和科學家的熱情迅速被點燃，行業進入狂熱發展的階段，10年間開展了上千例臨床試驗。 1996年，ZFN基因編輯技術發明。 曲折前行（1999-2012） 1999年，美國男孩Jesse Gelsin

29、ger參與了賓夕法尼亞大學的基因治療項目，接受治療4天后因病毒引起的強烈免疫反應導致多器官衰竭而死亡。該事件是基因治療發展的轉折點。 2003年，FDA暫時中止了所有用逆轉錄病毒來改造血液干細胞基因的臨床試驗，但經過3個月嚴格審核權衡后，又允許基因治療臨床試驗繼續進行。 2011 年，TALEN 基因編輯技術發明。 再度繁榮（2012 至今） 2012 年，美國科學家 Jennifer Doudna 及法國科學家 Emmanuelle Charpentier 發明了CRISPR/Cas9 基因編輯技術，這是基因治療領域革命性的事件。 2012 年 11 月，EMA 批準了首款基因治療產品，un

30、iQure 公司的 Glybera，用于治療脂蛋白脂肪酶缺乏癥 LPLD，定價高達 120 萬美元。 2016 年 5 月，EMA 批準了第二款基因治療產品 Strimvelis，用于治療腺苷脫氨酶 ADA 突變導致的重度聯合免疫缺陷癥(ADA-SCID)，定價仍高居 66.5 萬美元，且 ADA-SCID 極為罕見，每年歐洲僅新增 15 例患者，因此截至 2017 年，僅 2 名患者接受治療。 2017 年 10 月，Glybera 因銷售情況堪憂（由于歐盟市場患者僅 150-200 人，且保險尚未2022 年 6 月 13 日 12 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告

31、尾頁。 完善，上市后僅 1 名患者接受治療），被迫退市。 2017 年 12 月，FDA 批準了全球首款基因治療產品 Luxturna，用于治療雙等位 RPE65 基因突變導致的 2 型先天性黑蒙癥 LCA。2017 年被稱為基因治療“元年”。 2018 年 4 月，GSK 將 Strimvelis 出售給 Orchard，當時僅 5 例患者接受了該治療。 2019 年 5 月，FDA 批準了諾華公司的 Zolgensma 產品，用于治療 2 歲以下的脊髓性肌肉萎縮癥 SMA。Zolgensma 定價高達 212.5 萬美元，被稱為“全球最昂貴藥物”。但銷售可觀，獲批當年 2019 年銷售額

32、3.61 億美元，2020 年達 9.2 億美元，增速達 151%。2021 年銷售額 13.51 億美元，增速 47%。2022Q1 銷售額 3.63 億美元，增速 18%。 2019 年 6 月，EMA 有條件批準了 Bluebird 公司的基于慢病毒基因療法的 Zynteglo 產品，采用體外基因治療途徑，全球首款治療 12 歲及以上的非 0 /0 基因型輸血依賴性 -地中海貧血(TDT)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-珠蛋白基因的修飾形式的功能性拷貝（A-T87Q-globin 基因）添加到患者自身造血干細胞中，恢復血紅蛋白生成功能。這也是目前全世界

33、第二昂貴的藥物，售價高達 177 萬美元（約合 1100 萬人民幣），僅次于諾華公司的 Zolgensma。 2020 年 10 月，CRISPR/Cas9 基因編輯技術發明者獲得諾貝爾化學獎。法籍微生物學家Emmanuelle Charpentier 博士和美國國家科學院院士 Jennifer A. Doudna 博士獲得了 2020年諾貝爾化學獎，這兩位女科學家共同發現了 Cas9 的切割作用和 crRNA 的定位作用，并將 crRNA 與 tracrRNA 可以融合成單鏈引導 RNA（sgRNA）。 2021 年 2 月，Bluebird 公司由于參與 LentiGlobin 一期臨床試

34、驗的鐮刀狀細胞貧血癥（SCD）患者發生急性髓細胞白血?。ˋML）和骨髓細胞異常增生癥（MDS），而不得不叫停這一藥物的 1/2 期（HGB-206）和 3 期（HGB-210）臨床研究。2021 年 3 月 10 日，在經過了近一個月的調查后，藍鳥生物宣布其 LentiGlobin 基因療法“極不可能（very unlikely）”導致接受治療的鐮狀細胞病患者出現急性髓細胞白血?。ˋML），因此重新恢復臨床試驗。此前獲批的 Zynteglo，由于使用的是 LentiGlobin 同款的慢病毒載體，也因為潛在的安全性問題而暫停銷售。 2021 年 7 月，EMA 批準了 Bluebird 公司用

35、 Lenti-D 慢病毒載體的 Skysona 產品，是歐盟批準的首個也是唯一一個用于治療 CALD（一種罕見的神經退行性疾?。┑囊淮涡曰虔煼?。用于治療 18 歲以下、攜帶 ABCD1 基因突變、沒有 HLA 匹配的同胞造血干細胞（HSC）供體可用、早期腦性腎上腺腦白質營養不良癥（CALD）。Skysona 利用 Lenti-D 慢病毒載體，在體外將 ABCD1 基因的功能性拷貝導入到患者自身的造血干細胞（HSC）中，而不需要從外人獲得供體 HSC，再輸回到患者體內產生 ALD 蛋白（ALDP），從而促進 VLCFAs 的分解。ALDP 的表達及 Skysona 的治療作用有望終身有效。Sk

36、ysona 治療目標是阻止 CALD的進展，并盡可能保留神經功能，包括保留患者的運動功能和溝通能力。 2021 年 8 月，Bluebird 公司宣布其治療腎上腺腦白質營養不良（ALD）的慢病毒基因治療臨床試驗暫停，原因是一名患者在治療過程中出現了骨髓增生異常綜合癥（MDS），該綜合征易導致白血病。此外，還有兩名患者出現骨髓細胞異常，可能會發展為骨髓增生異常2022 年 6 月 13 日 13 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 綜合癥（MDS）。 2021 年 12 月，FDA 授予 Bluebird 公司的 Skysona 產品優先審查，此前 FDA 已授予Sk

37、ysona 治療 CALD 的孤兒藥資格（ODD）、罕見兒科疾病資格（RPDD）、突破性藥物資格（BTD）。 圖表 8：全球基因治療發展歷程全覽 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 1.3 政策助力，資本狂熱，基因治療前景廣闊 1.3.1 政策助力基因治療領域健康發展 政策助力基因治療領域健康發展。無論是“十四五”規劃將基因組學研究納入重點發展領域，罕見病相關政策紅利推動疾病診療，還是監管政策對 CRISPR-Cas9 等基因編輯工具的具體2022 年 6 月 13 日 14 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 規范要求，都讓基因治療領域的發展更有跡可循。 2021 年

38、 3 月， 中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要 （“十四五”規劃） ，將基因組學研究應用，遺傳細胞和遺傳育種、合成生物、生物藥等技術創新列為重點發展領域?；虔煼ㄊ腔蚪M學研究應用的核心新興領域。 2019 年 2 月， 罕見病診療指南（2019 年版） ，公布第一批罕見病目錄，積極探索進一步提升罕見病保障水平的可行路徑。國家層面對于健康中國的建設直接推動罕見病的防治，包括建立罕見病診療協作網、頒布首部罕見病診療指南、對罕見病藥物實行減稅、對臨床急需孤兒藥實行臨床豁免等，一系列罕見病政策紅利將不斷提高孤兒藥可及性。 2020 年 9 月， 基因治療產品

39、藥學研究與評價技術指導原則（征求意見稿） 中，對CRISPR-Cas9 的相關監管提出了專門的要求。政策摘錄：“對于 CRISPR-Cas9 等編輯工具相關的基因治療的產品，由于當前的認知和檢測手段較為有限，研究應對此類產品進行更全面的安全性評估信息，包括編輯系統的選擇，序列設計等上游構建的安全考慮，潛在脫靶位點的評估和檢測數據的確認，編輯技術對細胞促瘤/成瘤的篩選風險、編輯系統組分的免疫原性等，應對潛在的風險建立相應的安全控制策略和檢測方法?！?同時，近年中國政府在倫理性角度，發布的關于基因治療生產、質控等全流程技術指導原則，體現出基因治療生產要求的逐漸規范化以及業界對于基因治療的理解不斷深

40、入。 2019 年 6 月，國家藥典委員會發布人用基因治療制品總論（公示稿） ，對基因治療制品生產制造、產品檢定、質量控制等各環節做出要求。包括生產過程中使用的菌毒種和動物細胞基質應符合生物制品生產檢定用菌毒種管理規程和生物制品生產檢定用動物細胞基質制備及檢定規程的相關要求。使用的原材料和輔料應符合“生物制品生產用原材料及輔料質量控制規程”的相關要求等。 2020 年 9 月，國家藥品審批中心發布基因治療產品藥學研究與評價技術指導原則（征求意見稿） ，對基因治療產品的生產用材料、制備工藝與過程控制、質量研究與質量控制、穩定性研究等方面提出指導意見。 2021 年 3 月，國家衛健委發布涉及人的

41、生命科學和醫學研究倫理審查辦法（征求意見稿） ，所有涉及人的生命科學和醫學研究活動均應當接受倫理審查。 2021 年 4 月， 上海市人民政府辦公廳關于促進本市生物醫藥產業高質量發展的若干意見 ，支持基因治療、細胞治療等高端生物制品；鼓勵通過合同生產組織或合同研發生產組織方式，委托開展研發生產活動。 2022 年 1 月， 十四五醫藥工業發展規劃 ，重點開發細胞治療和基因治療藥物等新型生物藥的產業化制備技術。 2022 年 6 月 13 日 15 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 9：基因治療相關政策發布 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 1.3.2 基因治療

42、領域資本狂熱 全球細胞與基因治療投融資火熱。隨著 2017 年 FDA 批準 Luxturna，Kymriah 和 Yescarta以來，CGT 行業的快速發展吸引了大量資本的流入，據 alliancerm 披露，全球 CGT 領域投融資總額從 2014 年約 50 億美元快速增長至 2021 年的約 230 億美金。 圖表 10：2014-2021 年全球 CGT 領域投融資情況 資料來源：alliancerm 官網，蛋殼研究院 05010015020025020142015201620172018201920202021VCIPOFPOPEcorperate partners2022 年

43、6 月 13 日 16 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 國內基因治療領域多家企業頻獲融資，助推創新發展。無論是基因治療藥物研發的基因增補還是基因編輯領域，近年多家企業獲得大額融資。例如武漢紐福斯生物，杭州嘉因生物，至善唯新，博雅輯因，瑞風生物，輝大基因，正序生物，銳正基因等，單輪即獲億元融資，另外，朗信生物累計獲數億元融資。同時，近年為 CGT 提供 CDMO 服務的企業也融資頻繁，例如 2022 年 3 月 22 日科創板上市的和元生物，以及金斯瑞，宜明細胞，派真生物等，均獲單輪數億元融資。 圖表 11：國內基因治療領域頻獲融資 細分領域企業名稱融資輪次融資時

44、間融資金額投資方C輪2021-11-224億人民幣招銀國際、國投招商、紅杉資本中國基金、陽光人壽B輪2021-02-094億人民幣惠遠資本、國方資本、園豐資本、紅杉資本中國基金、晟富華新投資、元禾控股、北極光創投A輪2020-04-081.3億人民幣紅杉資本中國基金、復星星未來、北極光創投股權融資2019-12-17未披露復星醫藥天使輪2018-04-03未披露薄荷天使基金、奇跡之光基金、北極光創投Pre-A輪2020-06-12未披露雙湖資本天使輪2019-06-21未披露成都市貝瑞和康基因技術股份有限公司，夏爾巴，北極光創投未公開2018-06-197000萬人民幣夏爾巴投資、極創金源、貝

45、瑞和康Pre-A輪2021-10-15未披露正心谷創新資本，IDG資本，濟峰資本，高瓴創投，上海臨港藍灣私募基金管理，蘇州千驥康睿投資中心（有限合伙），上海泰澤中匯生物科技合伙企業（有限合伙）天使輪2020-07-16未披露IDG資本，杏澤資本B+輪2021-06-05數千萬美元Temasek、博遠資本、清池資本、CPE源峰、高瓴資本、濟峰資本B+輪2021-02-02數千萬美元洲嶺資本、君聯資本、凱泰資本、高瓴創投、博遠資本、險峰旗云B輪2020-08-03數千萬美元君聯資本、凱泰資本、泰福資本、博遠資本、險峰旗云A輪2019-08-311000萬美元凱泰資本、聯想之星、險峰旗云A輪2022

46、-03-251億人民幣華醫資本、盈科資本、龍磐資本、雋賜投資Pre-A輪2020-12-287000萬人民幣荷塘創投領投，隆門資本、云石環球、普華資本、葦渡資本跟投天使輪2019-03-061000萬人民幣同創偉業領投，普華資本、奇倫創投、首科開陽基金等跟投種子輪2018-07-20未披露海創菁英A輪2021-02-09數億人民幣晨興創投、正心谷創新資本、德聯資本、磊梅瑞斯資本、君實生物、四川人才基金天使輪2018-11-28數千萬人民幣天府國際、生物城投資、Korea Investment Partners、四川雙創基金新泰達股權投資2020-01-081.1億人民幣灌漿島紐福斯生物信念醫藥

47、天澤云泰至善唯新北京中因嘉因生物基因增補2022 年 6 月 13 日 17 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 B+輪2021-04-214億人民幣夏爾巴投資、博遠資本、昆侖資本、正心谷創新資本、雅惠投資、紅杉資本中國基金、IDG資本、禮來亞洲基金、華蓋資本、三正健康投資B輪2020-10-134.5億人民幣雅惠投資、紅杉資本中國基金、IDG資本、松禾資本、禮來亞洲基金、華蓋資本、三正健康投資、昆侖互聯網智能基金Pre-B輪2019-09-178150萬人民幣IDG資本、禮來亞洲基金Pre-B輪2019-02-117000萬人民幣IDG資本、松禾資本、禮來亞洲基金

48、Pre-B輪2018-08-131億人民幣禮來亞洲基金領投，華蓋資本、IDG資本、美國中經合集團、龔虹嘉、嘉道谷投資、海松醫療基金跟投A輪2021-04-126000萬人民幣華控基金、恩然創投、Emerging Technology Partners、隆門資本、英諾天使基金Pre-A輪2020-03-091000萬人民幣凱旋創投天使輪2019-06-26未披露賽賦醫藥研究院A+輪2021-09-13數億人民幣光大控股、博遠資本、元生創投、招商證券、創新工場A輪2020-11-02近億人民幣雅惠投資領投，聯想之星、聯想控股、葦渡資本跟投Pre-A輪2020-01-19未透露聯想控股天使輪2019

49、-01-01未透露聯想之星C輪2022-05-12數億人民幣夏爾巴投資，辰德資本，昆侖資本B輪2021-05-174億人民幣未披露A輪2019-12-021億人民幣夏爾巴投資、藥明康德、雅惠投資、惠每資本、辰德資本天使輪2018-11-013000萬人民幣夏爾巴投資B輪2022-01-056000萬美元啟明創投、藍海資本、尚珹資本、元禾控股Pre-B輪2020-11-23未透露嵐湖資本、清松資本A+輪2020-04-03數千萬人民幣聚明創投、元禾控股A輪2018-08-061700萬人民幣清松資本、啟明創投、盛鼎投資天使輪2016-12-22未透露國壽尚信資本、東土盛唐A輪2020-05-19

50、未披露東方富海，歌斐資產Pre-A輪2018-06-14未披露華潤醫藥天使輪2016-06-21未披露東方富海，紫竹小苗基金，德寶股權投資，上海通銳投資管理A輪2021-11-083億人民幣泰福資本、紅杉資本、中國基金、博裕投資顧問有限公司、禮來亞洲基金、萬物資本、聯新資本天使輪2020-12-304000萬人民幣泰福資本、紅杉資本中國基金、萬物資本、聯新資本銳正基因種子輪2021-09-09數千萬美元Cormorant Asset Management、君聯資本正序生物本導基因邦耀生物瑞風生物輝大基因克?；虿┭泡嬕蚧蚓庉?022 年 6 月 13 日 18 / 70 本報告版權屬于蛋殼研

51、究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 資料來源：動脈橙數據庫，公開信息，蛋殼研究院 1.3.3 基因治療飛速發展，前景廣闊 全球基因治療市場規模：根據Frost & Sullivan數據與預測，2020年全球基因治療市場規模達20.8億美元，2016-2020年CAGR為153.3%，預計到2025年全球基因治療市場規模將達到305.4億美元，2020-2025年CAGR高達71.2%。 中國基因治療市場規模：根據Frost & Sullivan數據與預測，2020年中國基因治療市場規模為2380萬元，2016-2020年CAGR僅為12.2%。隨著近年來國內CGT臨床試驗的大量開展、基因治療產品

52、的陸續獲批上市及相關產業政策支持，預計中國基因治療市場規模將迅速擴大，到2025年將達到178.9億元，2020-2025年CAGR達276.0%。 IPO2022-03-2213.23億人民幣公開發行C+輪2020-12-07未披露騰訊投資C輪2020-09-233億人民幣正心谷資本、晨興集團、臨港科創投、 夏爾巴資本、昆侖資本、金浦投資、博遠資本Pre-C輪2020-07-072億人民幣倚鋒資本、正心谷創新資本、浦東科創、張江科投、金浦投資、盛山資產、喬貝創投、復容投資、豐航投資B+輪2020-03-061億人民幣金浦投資，華睿投資，倚鋒資本新三板定增2017-10-252100萬人民幣上

53、海張江科技創業投資有限公司, 中信證券, 國金證券, 東北證券, 招商證券, 華睿投資, 個人投資者新三板2016-12-16未披露公開發行A輪2015-05-202000萬人民幣華睿投資, 海越創投IPO2015-12-306.03億港元公開發行天使輪2009-06-011500萬美元貝祥投資集團、KPCB凱鵬華盈中國B輪2021-09-162億人民幣IDG資本、毅達資本、中關村啟航基金、方富資本、同創偉業、聚明創投、華蓋資本A輪2020-12-161.2億人民幣中關村啟航基金、方富資本、同創偉業、聚明創投、華蓋資本天使輪2019-10-211000萬人民幣同偉創業、奇輪天佑Pre-C輪20

54、21-04-07數億人民幣招銀國際、凱泰資本、凱輝基金、廣州聚觀股權、紅杉資本、中國基金、元禾原點、德誠資本B+輪2020-10-24未透露凱輝基金、紅杉資本中國基金、元禾原點、德誠資本B輪2020-08-12數千萬人民幣凱輝基金、元禾原點A輪2020-03-09未透露騰業創投Pre-A輪2019-07-26未透露凱泰資本金斯瑞宜明細胞派真生物CGT CDMO和元生物2022 年 6 月 13 日 19 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 12：全球基因治療市場規模及增速 資料來源：Frost & Sullivan，蛋殼研究院 圖表 13：中國基因治療市場規模

55、及增速 資料來源：Frost & Sullivan，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 20 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 2 基因治療有效治愈罕見病，病毒載體是基因治療的關鍵鑰匙 2.1 兩大技術路徑：基因增補相對成熟，基因編輯“功能強大”+“定向精準” 我們在第一章已經對基因治療進行了清晰的定義，包括基因增補和基因編輯兩大技術路徑。從之前基因治療發展歷程的梳理中，我們發現，2012 年，當 EMA 已經批準首款基因治療產品 Glybera 之際，CRISPR/Cas9 基因編輯技術才剛剛誕生。目前，基因增補技術相對成熟，已有 6 款產品獲 FDA/

56、EMA 批準上市，為罕見病患者的治療提供希望，在研管線也非常豐富，海外不少產品已進入擬上市/上市申請或臨床后期階段?；蚓庉?，作為定向精準且功能更為強大的技術，目前向臨床的轉化大多處于早期階段，尚無產品上市，但多個臨床試驗正在進行中，且臨床效果不錯。長遠來看，基因編輯在未來十年將迎來更加快速的發展，逐步也將有產品上市。 2.1.1 基因增補技術相對成熟，已有數款上市產品 目前獲批的基因治療產品集中在罕見病領域。從 2012 年至 2021 年，FDA 批準了 2 款產品，EMA 批準了 6 款產品（2 款是 FDA 先批準） 。 FDA 批準了 2 款產品，均基于腺相關病毒 AAV 載體。20

57、17 年批準的 Spark 公司的Luxturna 產品，用于治療雙等位 RPE65 基因突變導致的 2 型先天性黑蒙癥 LCA，以及 2019年批準的諾華的 Zolgensma 產品，用于治療 2 歲以下的脊髓性肌肉萎縮癥 SMA。 EMA 批準了 6 款產品。除了 FDA 率先批準的上述兩款產品，還有 2012 年批準的 uniQure公司的 Glybera 產品，也是基于 AAV 載體，是 EMA 批準的首款基因治療產品，用于治療脂蛋白脂肪酶缺乏癥 LPLD，但由于定價高達 120 萬美元，銷售情況堪憂，被迫于 2017 年10 月退市。2016 年，EMA 批準了第二款基因治療產品，G

58、SK 公司的 Strimvelis，基于逆轉錄病毒載體，用于治療腺苷脫氨酶 ADA 突變導致的重度聯合免疫缺陷癥(ADA-SCID)，定價仍高居 66.5 萬美元，且 ADA-SCID 極為罕見，每年歐洲僅新增 15 例患者，因此截至2017 年，僅 2 名患者接受治療，2018 年 4 月，GSK 將 Strimvelis 出售給 Orchard，當時僅5 例患者接受了該治療。2019 年和 2021 年，EMA 先后批準了 Bluebird 公司基于慢病毒載體的 Zynteglo 和 Skysona 產品，分別用于治療 12 歲及以上的非 0 /0 基因型輸血依賴性-地中海貧血(TDT)，

59、和早期腦性腎上腺腦白質營養不良（CALD） 。 2022 年 6 月 13 日 21 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 14：當前獲批上市的基因增補產品 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 （1）Luxturna，FDA 首款基因增補產品，有效治愈 2 型先天性黑蒙癥 LCA 2017 年 12 月，FDA 批準了全球首款基因治療產品 Luxturna，用于治療雙等位 RPE65 基因突變導致的 2 型先天性黑蒙癥 LCA（遺傳進行性視網膜罕見?。?。 致病機理：已有研究發現了 19 個與 LCA 相關的致病基因，其中由 RPE65 基因純合子突變導致的 L

60、CA 稱為 LCA I I 型，約占 LCA 的 16%。RPE65 基因的產物 RPE65（視網膜色素上皮特異性蛋白 65kDa）是一種類維生素 A 異構酶，其功能是將全反式視黃酯轉換為 11-順式視黃醛，從而完成視色素的循環再生。RPE65 基因突變導致 RPE65 蛋白失去異構酶活性，缺乏 RPE65 將導致視黃酯的局部堆積，從而引起光感受器細胞的進行性萎縮，不能對光發生反應，患兒出生后即開始出現視力的逐步受損，最終導致視力喪失。 治療機制：Luxturna 以 AAV2 為載體，遞送正常的 RPE65 基因，直接注射到視網膜色素上皮（RPE）細胞中，使視網膜細胞重新獲得合成全反式規黃酯

61、異構酶的能力，逐漸恢復視覺感光能力。 商業化現狀：患者只需單次注射一支即可達到治療效果，Luxturna 每支價格 42.5 萬美元，雙眼治療費 85 萬美元。2018 年，銷售額 2700 萬美元，截至 2019 年 9 月，銷售額2800 萬美元（2019 年 10 月羅氏收購 Spark 后未披露）。 給藥途徑產品名稱企業名稱 獲批時間及機構上市地區適應癥遞送基因片段病毒載體GlyberauniQure2012.11（EMA）歐洲脂蛋白脂肪酶缺乏癥（LPLD）LPLDAAV1Luxturna羅氏/Spark2017.12（FDA）2019（EMA）美國，歐洲，澳大利亞，加拿大雙等位RPE

62、65基因突變導致的2型先天性黑蒙癥（LCA）RPE65AAV2Zolgensma諾華/AveXis2019.05（FDA）2020（EMA）美國，歐洲，日本，澳大利亞，加拿大，以色列，中國臺灣，韓國2歲以下的脊髓性肌肉萎縮癥（SMA）SMN1AAV9StrimvelisOrchard/GSK2016.05（EMA）歐洲腺苷脫氨酶ADA突變導致的重度聯合免疫缺陷癥(ADA-SCID)ADARVZyntegloBluebird2019.06（EMA）歐洲12歲及以上的非0 /0基因型輸血依賴性-地中海貧血(TDT)珠蛋白基因LVSkysonaBluebird2021.07（EMA）歐洲早期腦性腎上

63、腺腦白質營養不良（CALD）ABCD1LV體內體外2022 年 6 月 13 日 22 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 15：Luxturna 基因治療產品的作用機制 資料來源：Gene therapy beyond luxturna: a new horizon of the treatment for inherited retinal disease，蛋殼研究院 （2）Zolgensma，FDA 批準“全球最昂貴藥物”，有效治愈脊髓性肌肉萎縮癥 SMA 2019 年 5 月，FDA 批準了諾華公司的 Zolgensma 產品，用于治療 2 歲以下的脊

64、髓性肌肉萎縮癥 SMA。2018 年 5 月，SMA 被列入國家衛健委等部門聯合制定的第一批罕見病目錄 。 致病機理：SMA 是一種運動神經元性疾病，嬰幼兒時期發病，由存活運動神經元 1（SMN1）基因突變導致。該基因編碼存活運動神經元（SMN）蛋白，這是一種遍布全身的蛋白質，對于稱為運動神經元的特異神經細胞的維持和功能至關重要，大腦和脊髓中的運動神經元控制整個身體的肌肉運動。由 SMN1 基因突變引起的 SMA 通常根據發病年齡和嚴重程度分為幾種亞型。嬰兒期發病的 SMA 是最嚴重和最常見的亞型?；加羞@種疾病的兒童抬頭、吞咽和呼吸都有問題。這些癥狀可能在出生時出現，也可能在 6 個月后出現。

65、在新生兒中，SMA 發病率為六千分之一至一萬分之一，預計國內 SMA 患者約 1200-2000人。常規人群中，約每 40 人50 人就有 1 個是 SMA 致病基因攜帶者。 2022 年 6 月 13 日 23 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 治療機制：Zolgensma 以 AAV9 為載體，能夠透過血腦屏障，將 SMN1 基因遞送到中樞神經系統。 商業化現狀：Zolgensma 是全球最昂貴的藥物，定價高達 212.5 萬美元，不過患者只需接受一次靜脈注射給藥，就能在細胞中長期表達 SMN 蛋白，實現長期緩解甚至治愈。目前Zolgensma 已經在全球近

66、40 個國家和地區獲批，2019 年獲批當年銷售額 3.61 億美元，2020 年 Zolgensma 的銷售額達 9.2 億美元，同比增長 151%。2021 年銷售額 13.51 億美元，增速 47%。2022Q1 銷售額 3.63 億美元，增速 18%。2020 年 5 月，Zolgensma 被納入日本醫保，患者只需支付 30%費用，2021 年 3 月 Zolgensma 被納入英國國家醫療服務體系。 圖表 16：SMA 致病機理 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 （3）基因增補在研管線豐富，海外不少產品已進入擬上市/上市申請或臨床后期階段 海外基因增補產品的在研管線豐富。經蛋殼研究院

67、匯總整理，2022 年即將有 3 款擬上市產品，以及 6 款擬提交上市申請 BLA 的產品，以及十幾款已經進入臨床 3 期的在研管線?？v觀海外基因增補技術的在研管線，我們發現，產品以體內基因治療為主，且基于 AAV 載體；體外治療大多基于 LV 載體，包括 Bluebird 公司的兩款擬上市產品 beti-cel 和 eli-cel，PDUFA 目標日期分別為 2022 年 8 月 19 日和 2022 年 9 月 16 日。不少產品目前 beti-cel 療法已獲 FDA 優先審評資格，如果獲得 FDA 的批準，預計該療法會成為潛在的美國首個針對地中海貧血患者的慢病毒載體基因療法。此前 FD

68、A 曾授予 Instiladrin 產品快速通道資格，突破性療法認定和優先審評資格，并接收遞交的 BLA。如果 2022 年獲得批準，該療法將為對 BCG 無反應的 NMIBC 患者提供一個有希望的選擇。OTL-103 產品已獲得 FDA 授予的孤兒藥資格和罕見兒科疾?。≧PD）資格。Etranacogene dezaparvovec 產品可能是潛在的第一個為血友病 B 患者提供持久、功能性治療益處的基因療法。BMN270 產品獲得了 FDA 和EMA 的孤兒藥指定，用于治療重度血友病 A。 2022 年 6 月 13 日 24 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。

69、圖表 17：海外擬上市/擬提交 BLA 的基因增補產品 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 給藥途徑產品名稱企業名稱管線進度適應癥遞送基因片段病毒載體注射方式beti-cel擬上市（2022年8月19日）地中海貧血球蛋白基因LV靜脈注射eli-cel擬上市（2022年9月16日）18歲以下攜帶ABCD1基因突變的早期腦性腎上腺腦白質營養不良患者（CALD）ABCD1LV靜脈注射體內InstiladrinFerGene（Ferring）擬上市（預計2022年）對卡介苗（BCG）響應不佳的晚期高級非肌層浸潤性膀胱癌（high grade NMIBC）干擾素-2b（IFN2b）基因AdV膀胱壁細胞（

70、膀胱灌注）KB103Krystal Biotech擬提交BLA（2022年上半年）營養不良性大皰性表皮松解癥（DEB）表達VII型膠原蛋白（COL7）HSV-1皮膚注射EB-101Abeona Therapeutics擬提交BLA（2022年底或2023年初）隱性遺傳性營養不良性大皰性表皮松解癥（RDEB）COL7A1膠原蛋白基因RV皮膚注射OTL-103Orchard Therapeutic擬提交BLA（2022年上半年）Wiskott-Aldrich綜合征Wiskott-Aldrich綜合征（WAS）基因LV靜脈注射AMT-061uniQure/CSL Behring擬提交BLA（2022

71、年上半年）中重度至重度B型血友病FIX PaduaAAV5靜脈注射BMN270BioMarin Pharmaceutical重新提交BLA（2022年Q2）A型血友病凝血因子FVIIIAAV5靜脈注射PTC-AADCPTC Therapeutics擬提交BLA（2022年Q2）芳香族L-氨基酸脫羧酶缺乏癥（AADCD）人類多巴脫羧酶（DDC）基因AAV2腦內輸注體外Bluebird體外體內2022 年 6 月 13 日 25 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 18：海外臨床 3 期的基因增補產品 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 （4）國內基因增補管線整體

72、進展較慢，適應癥集中于眼科遺傳病及血友病 國內基因增補管線整體進展較慢，多處于臨床 1 期，適應癥集中于眼科遺傳病和血友病。進展較快的管線包括紐福斯生物的 NR082（NFS-01） ，信念醫藥的 BBM-H901，朗信生物的 LX101，天澤云泰的 VGB-R04，杭州嘉因生物的 EXG001-307，以及北京中因的ZVS101e 等。 縱觀國內基因增補技術的在研管線，我們發現，產品基本為體內途徑，且基于 AAV 載體，僅本導基因基于 LV 平臺有相關管線。數家國內研發藥企的管線獲得 FDA 的孤兒藥認定（ODD） ，包括紐福斯生物的 NR082（NFS-01） ，天澤云泰的 VGB-R04

73、，北京中因的ZVS101e。 給藥途徑產品名稱企業名稱管線進度適應癥遞送基因片段病毒載體注射方式體外bb1111Bluebird Bio臨床3期鐮刀型細胞貧血癥-A-T87Q珠蛋白基因LV靜脈注射AMT-061uniQure臨床3期B型血友病FIXAAV5靜脈注射SB-525(PF-07055480)Sangamo/輝瑞臨床3期A型血友病AAV2/6靜脈注射SPK-9001（PF-06838435）Spark/輝瑞臨床3期B型血友病FIXAAV靜脈注射AMT-061uniQure臨床3期B型血友病FIXAAV5靜脈注射BIIB111（NSR-REP1）Nightstar Therapeutic

74、s臨床3期無脈絡膜癥CHMCHMAAV2視網膜下注射GS010（AAV2-ND4）GenSight Biologics臨床3期由ND4引起的Leber遺傳病視神經病變ND4AAV2玻璃體內注射BIIB112（AAV8-RPGR）Nightstar Therapeutics（渤?。┡R床3期X-連鎖視網膜色素變性RPGRAAV8視網膜下注射AAV-RPGRMeiraGTx臨床3期X-連鎖視網膜色素變性RPGRAAV2/5視網膜下注射SRP-9001sarepta/Roche臨床3期杜氏肌營養不良癥（DMD）micro-dystrophiAAVrh74靜脈注射PF-06939926輝瑞臨床3期杜氏肌

75、營養不良癥（DMD）mini dystrophiAAV9靜脈注射RGX-314Regenxbio臨床3期濕性年齡相關性黃斑變性（AMD）VEGFAAV8視網膜下注射GenerxAngionetics臨床3期難治性心絞痛FGF-4AAV5心臟注射（導管）體內2022 年 6 月 13 日 26 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 紐福斯生物的 NR082（NFS-01）產品用于治療 ND4 突變引起的 Leber 遺傳性視神經病變（ND4-LHON） 。2021 年 3 月 30 日，獲得中國 IND，2022 年 1 月 19 日，獲得美國臨床批件。國內首個獲得臨床

76、試驗許可的眼科體內基因治療藥物，并已于 2020 年 9 月獲得美國FDA 孤兒藥認定（ODD） 。2022 年 1 月 24 日，獲歐洲藥品管理局（EMA）孤兒藥品委員會（COMP）授予孤兒藥身份（ODD） 。2022 年 5 月 25 日，NR082（rAAV2-ND4，研發代號 NFS-01） ，用于治療 ND4-LHON 的/期臨床試驗進展順利，基于該試驗的安全性和有效性數據，與國家藥品監督管理局（NMPA）藥品審評中心（CDE）在期臨床試驗結束會議（EOP2）上就擬進行的期臨床試驗方案可行性達成一致意見。NFS-02 產品用于治療 ND1 突變引起的 Leber 遺傳性視神經病變（N

77、D1-LHON） ，處于 Pre-IND（IND 申報準備）階段。2022 年 1 月 19 日，獲美國食品藥品監督管理局（FDA）的孤兒藥認定（ODD） 。 信念醫藥的 BBM-H901 產品用于治療 B 型血友病。2021 年 8 月 6 日獲得 IND，2021 年12 月 30 日完成首例給藥。國內第一個獲批進入注冊臨床試驗的血友病 AAV 基因治療藥物，也是國內第一個全身給藥的罕見病基因療法用藥。 朗信生物的 LX101 產品用于治療 RPE65 雙等位基因突變的先天性黑矇 LCA。2022 年 4 月19 日獲得 IND。 天澤云泰的 VGB-R04 產品用于治療 B 型血友病。2

78、022 年 4 月 20 日獲得 IND，完成首例給藥。2021 年 12 月獲得美國 FDA 的孤兒藥認定（ODD） ，這是首個中國自主研發用于血友病 B 的體內基因治療產品獲得該認定。 杭州嘉因生物的 EXG001-307 產品用于治療 1 型脊髓型肌萎縮（1 型 SMA） 。2022 年 3 月28 日的臨床試驗申請已獲得 CDE 受理，預計很快獲得 IND 批件。該產品在浙江大學醫學院附屬兒童醫院開展的臨床研究完成首例受試者給藥，迄今為止其安全性及耐藥性均表現良好，接受治療的患兒在臨床醫護人員的精心治療與護理下，已順利出院。 北京中因的 ZVS101e 產品用于治療 CYP4V2 突變

79、導致的結晶樣視網膜變性 BCD，處于Pre-IND 階段。2021 年 8 月獲得美國 FDA 孤兒藥資格授權。 還有一些處于臨床前研究階段（包含研究者發起的臨床 IIT）的管線，包括至善唯新的ZS801 產品用于治療 B 型血友病，2022 年 2 月，據國家科學技術部政務服務平臺官網顯示，由至善唯新合作發起的“ZS801 項目”AAV（腺相關病毒）載體表達人凝血因子 IX 基因治療技術在血友病 B 患者中的安全性和有效性的臨床研究，即將在中國醫學科學院血液病醫院開展。輝大基因的 HG-004 用于治療 2 型先天性黑蒙癥 LCA，以及本導基因的 BD211（體外）和 BD311 產品，分別

80、用于治療地中海貧血和濕性老年性黃斑變性（wAMD） 。慢病毒載體轉導自體 CD34+造血干細胞治療輸血依賴型 -地中海貧血，已完成 2 例 IIT 人體臨床，這是國內首次基于慢病毒載體基因轉導技術治療中重型地中海貧血的成功案例?；?BDlenti 技術平臺開發的基因編輯治療濕性老年性黃斑變性（BD311） ，已完成 1 例 IIT 人體臨床 。 2022 年 6 月 13 日 27 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 19：國內的基因增補產品管線 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 2.1.2 基因編輯技術定向精準，功能強大 基因編輯工具“定向精準”修復，較

81、基因增補路徑優勢凸顯。 （1）功能強大：相較于基因增補技術只能介導基因的增補，基因編輯技術作為“基因剪刀”，可實現“基因敲除”和“基因插入”?；蚯贸阂曰蚯贸秊槟康臅r，可以利用 Cas9-sgRNA 對 DNA 進行切割產生雙鏈斷裂，隨后細胞出于自我修復，通過非同源末端連接 (Non homologous End Joining，NHEJ）方式修復 DNA，在此過程中，將隨機引入堿基的缺失或增加，基因發生移碼突變，導致編碼基因的敲除?；虿迦耄阂曰蚯萌牖蛱鎿Q為目的時，需要借助同源重組（Homologous Recombination, HR）原理。CRISPR/Cas9 系統中的 Cas

82、9-sgRNA 在靶位點進行切割產生 DNA 雙鏈斷裂，在模板 DNA 存在時，細胞通過同源重組方式修復 DNA，而模板 DNA 可以被人為設計成需要插入的基因或需要修復的基因，實現目標基因的插入。（2）定向精準：基因增補技術主要通過腺相關病毒 AAV 或 LV 載體遞送目標基因，這個過程存在一定的隨機性。AAV 載體由于 AAV 病毒基因組不整合進宿主細胞，因此隨著細胞分裂、死亡等原因，AAV 遞送的目標基因會不斷被稀釋，面臨耐久性問題；而 LV 載體由于LV 病毒會插入宿主基因組，雖穩定性和耐久性更好，但隨機插入的方式，面臨激活基因組中的癌變基因的風險，Bluebird 公司幾款基于慢病毒

83、載體的產品在臨床階段發生過此類事件。而基因編輯技術能夠做到定點整合修復突變基因，可以刪除基因編碼區部分序列達到基因失活的效果, 還能作用于基因的啟動子序列來增強或者減弱基因表達。比如目前最強大給藥途徑產品名稱企業名稱管線進度適應癥遞送基因片段病毒載體 注射方式NR082（NFS-01）臨床2期ND4突變引起的Leber遺傳性視神經病變（ND4-LHON）ND4AAV2玻璃體腔注射NFS-02Pre-INDND1突變引起的Leber遺傳性視神經病變（ND1-LHON）ND1AAV2玻璃體腔注射BBM-H901信念醫藥臨床1期B型血友病FIXAAV靜脈注射LX101朗信生物臨床1期RPE65雙等位

84、基因突變的先天性黑矇LCARPE65AAV眼內注射VGB-R04天澤云泰臨床1期B型血友病FIXAAV靜脈注射EXG001-307嘉因生物Pre-IND1型脊髓型肌萎縮（ 1型 SMA ）SMN1AAV靜脈注射ZVS101e北京中因Pre-INDCYP4V2突變導致的結晶樣視網膜變性BCDCYP4V2AAV視網膜下注射ZS801至善唯新臨床前（IIT）B型血友病FIXAAV8HG-004輝大基因臨床前2型先天性黑蒙癥LCARPE65AAV9視網膜下注射體外BD211臨床前（IIT）地中海貧血珠蛋白基因LV靜脈注射體內BD311臨床前（IIT）濕性老年性黃斑變性（wAMD）抗血管內皮生長因子的抗

85、體基因非整合LV 眼底注射本導基因紐福斯生物體內2022 年 6 月 13 日 28 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 的基因編輯系統 CRISPR 技術，通過 Cas9 蛋白的堿基互補配對到達靶基因部位進行精確的基因編輯。 （1）CRISPR/Cas9 是革命性的基因編輯技術 基因編輯工具的兩大結構：定位+切割。ZFN 和 TALEN 通過蛋白定位，CRISPR 通過sgRNA 定位；ZFN 和 TALEN 通過 FOK1 核酸內切酶切割，CRISPR 通過 Cas 蛋白切割。CRISPR/Cas9 的核心優勢在定位方式，sgRNA 的合成較蛋白容易很多，因此具

86、有高效便捷、成本低廉的優勢。 2012 年，CRISPR/Cas9 技術的誕生標志著基因編輯領域的革命性突破，一改此前面臨的高昂研發成本的問題，CRISPR 的技術的開發使得基因編輯變得簡單、高效、便宜，契合市場需求?；仡櫥蚓庉嫾夹g的發展歷程，我們發現，早在 1996 年，第一代基因編輯技術ZFNs 鋅指核酸酶技術已經面世，但由于 Sangamo Therapeutics 公司壟斷了鋅指蛋白設計、篩選、優化、實驗室及臨床應用相關的數個關鍵專利，且 ZFNs 研發成本高昂，合成困難，涉及到蛋白篩選體系，因此基因編輯行業的臨床轉化停滯多年。直到 2011 年，第二代基因編輯技術 TALEN 轉錄

87、激活樣效應因子核酸酶技術誕生，其工作原理與 ZFNs 基本類似，雖然 TALEN 的識別技術較 ZFNs 設計更加簡便，操作更加靈活，但其每次針對不同靶點需重復構建融合蛋白，工作繁瑣仍阻礙了發展。2012 年，Jennifer Doudna 以及美籍華人科學家張峰發明了 CRISPR/Cas9 基因編輯技術，這是基因治療領域革命性的事件。2020 年10 月，CRISPR/Cas9 基因編輯技術發明者法籍微生物學家 Emmanuelle Charpentier 博士和美國國家科學院院士 Jennifer A. Doudna 博士獲得 2020 年諾貝爾化學獎，這兩位女科學家共同發現了 Cas9

88、 的切割作用和 crRNA 的定位作用，并將 crRNA 與 tracrRNA（輔助切割）融合成單鏈向導 RNA（sgRNA）。 ZFNs 和 TALEN 的基因編輯技術相對簡單，可以理解為“基因剪刀”切割特定 DNA 序列的限制酶。這些經過人工改造后的核酸酶/限制酶，可以定向切割特定位點的靶向序列，并配合 DNA 修復系統修復過程中產生的隨機突變或定制的序列，從而實現基因定點改造。ZFN 技術的目的基因特異性識別基于鋅指蛋白，DNA 切割依賴于 Fok I 核酸內切酶。每個鋅指蛋白可識別并結合一個特異的三聯體堿基，通過鋅指蛋白的排列，可實現對 DNA 序列的靶向性。TALEN 工作原理與 Z

89、FN 基本類似，DNA 切割同樣依賴于 Fok I 核酸內切酶，但其目的基因特異性識別基于 TALEN 轉錄激活因子效應物，每兩個氨基酸組合對應一個特定的堿基。 CRISPR/Cas9 是目前應用最廣泛的基因編輯工具，基于細菌獲得性免疫系統，防御病毒入侵的機制。這種機制在細菌和古細菌中普遍存在，在生命的進化史上，細菌為了避免病毒將病毒 DNA 整合到自己 DNA 序列上，衍生出的一種能夠將病毒基因切除的特有免疫系統。2012 年，科學家們利用這種系統的作用機制，開發了 CRISPR/Cas9 基因編輯工具并運用于哺乳動物中。CRISPR/Cas9 系統由兩部分組成，有核酸內切酶活性的 Cas9

90、 蛋白和單鏈的guide RNA（single-guide RNA，sgRNA），其原理是核酸內切酶 Cas9 蛋白通過向導 RNA（guide RNA, gRNA）識別特定基因組位點，并對雙鏈 DNA 進行切割，造成 DNA 雙鏈斷裂，并根據需求實現基因的定向敲除或插入。 2022 年 6 月 13 日 29 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 20：ZFNs（圖 AB）和 TALEN（圖 CD）基因編輯技術 資料來源：ZFN, TALEN, and CRISPR/Cas-based methods for genome engineering，蛋殼研究院

91、圖表 21：CRISPR/Cas9 技術原理 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 30 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 22：基因編輯技術對比 資料來源：基因組編輯技術的原理及應用，蛋殼研究院 （2）海外基因編輯管線基本由“三巨頭”包攬 在基因編輯領域，研發管線集中于 CRISPR/Cas9 技術。CRISPR/Cas9 的三位發明者奠定了其成為基因編輯領域“三巨頭”的基礎，Emmanuelle Charpentier 教授，Jennifer Doudna 教授，以及張鋒教授，分別創立了全球領先的基因編輯公司 CRISPR，In

92、tellia，Editas。其中，CRISPR 公司的 CTX001 是全球進展最快的體外基因編輯療法，計劃在 2022 年底提交 BLA，用于治療輸血依賴性 地中海貧血癥（TDT）和鐮狀細胞貧血（SCD） ，已獲得美國 FDA 授予再生醫學高級治療產品（RMA） 、快速通道資格（FTD）和孤兒藥資格（ODD） ，獲得歐盟委員會授予 ODD。Intellia 公司的 NTLA-2001 是全球最值得期待的體內基因編輯療法，采用 LNP 遞送全核酸基因編輯藥物（Cas9 mRNA+sgRNA），用于治療遺傳性轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變性合并多發性神經?。ˋTTRv PN），2021 年 10 月，N

93、TLA-2001 獲得 FDA 授予的孤兒藥資格（ODD）。Editas 公司的AGN-151587（EDIT-101）是全球首個基于體內 CRISPR 的基因編輯技術，用于治療 Leber先天性黑蒙癥 10 型（LCA10），然而，早期臨床結果雖證實了安全性，在疾病癥狀改善方面卻不盡人意。 基因編輯技術ZFNsTALENCRISPR/Cas9釋義鋅指核酸酶技術類轉錄激活因子核酸酶技術成簇規律性間隔的短回文重復序列技術發明時間1996年2011年2012年地位臨床轉化和開發被壟斷的第一代基因編輯技術臨床應用發展較為滯后的第二代基因編輯技術突破性的第三代基因編輯技術底物來源存在于植物、動物和微生

94、物中來自植物病原體黃單胞菌屬來自細菌和古生菌針對外源DNA的適應性免疫系統靶點識別模式鋅指蛋白ZFP-DNA識別TALEN蛋白-DNA識別sgRNA-DNA識別DNA切割依賴Fok I核酸內切酶Fok I核酸內切酶Cas9蛋白編輯特點單位點編輯單位點編輯多位點編輯體內治療遞送AAVAAVAAV，慢病毒，LNP遞送難度難難易優勢無基因、序列、細胞、物種限制，通過二聚體起作用。無基因、序列、細胞、物種限制，實驗設計簡單準確，而且周期短，特異性高。序列、細胞、物種限制少，sgRNA合成容易、價格經濟、實驗設計靈活簡便，而且周期短，適用于高通量實驗，無需構建融合蛋白。劣勢蛋白篩選和工程化困難、耗時長、

95、價格貴、細胞毒性。且部分三聯堿基對尚未發現對應鋅指，依賴性強，影響特異性。由于針對不同靶點，每次都需重復構建融合蛋白，工作繁瑣。脫靶效應較高，因為向導RNA序列比ZFN或TALEN所靶點的大部分序列更短。2022 年 6 月 13 日 31 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 23：國外基因編輯產品管線 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 （3）CTX001全球進展最快的體外基因編輯療法 目前，全球進展最快的體外基因編輯療法是 CTX001。由諾獎獲得者 Emanuelle Charpentier 于 2013 年創立的 CRISPR Therapeutics

96、 公司和 Vertex Pharmaceuticals 公司合作研發，用于治療輸血依賴性 地中海貧血癥（TDT）和鐮狀細胞貧血（SCD） 。CTX001治療 TDT 和 SCD 已獲得美國 FDA 授予再生醫學高級治療產品（RMA） 、快速通道資格（FTD）和孤兒藥資格（ODD） ，獲得歐盟委員會授予 ODD。Vertex 計劃在 2022 年底提交 CTX001 用于治療這兩種適應癥的全球（包括美國 FDA）生物制品許可申請（BLA）。 TDT 和 SCD 都是由于編碼血紅蛋白的基因發生突變而造成的血液疾病。 BCL11A 基因指導胎兒到成人血紅蛋白的過渡，BCL11A 是一種轉錄因子，負責

97、抑制胎兒血紅蛋白（HbF）表達。嚴重患者通常需要經常接受血紅細胞輸入進行治療，不但給患者帶來不便，而且長期血紅細胞輸入會帶來鐵元素過載等副作用。 給藥途徑產品名稱企業名稱管線進度適應癥基因靶點遞送方式注射方式CTX001CRISPR Therapeutics/Vertex Pharmaceuticals臨床3期。預計2022年底提交BLA。輸血依賴性地中海貧血癥（TDT）和鐮狀細胞貧血（SCD）BCL11A電穿孔靜脈注射OTQ923 / HIX763Intellia/諾華臨床1/2期鐮狀細胞貧血(SCD)BCL11ALNP靜脈注射EDIT-301Editas Medicine臨床1/2期輸血依

98、賴性地中海貧血癥（TDT）和鐮狀細胞貧血（SCD）HBG電穿孔（Cas12a）靜脈注射ST-400/BIVV003Sangamo/Sanofi臨床1/2期輸血依賴性地中海貧血癥（TDT）和鐮狀細胞貧血（SCD）BCL11AAAV （ZFN）靜脈注射NTLA-2001Intellia Therapeutics/再生元（Regeneron）臨床1期遺傳性轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變性合并多發性神經?。ˋTTRv PN）TTRLNP靜脈注射NTLA-2002Intellia Therapeutics臨床1/2期成人遺傳性血管水腫（HAE）KLKB1LNP靜脈注射AGN-151587（EDIT-101）Ed

99、itas Medicine/Allergan臨床1/2期Leber先天性黑蒙癥10型（LCA10）CEP290AAV5（Cas12a）視網膜下注射hLB-001LogicBio Therapeutics臨床1/2期甲基丙二酸血癥（MMA）MMUTAAV3靜脈注射EBT-101Excision BioTherapeutics臨床1期HIV感染HIVAAV9靜脈注射體外體內2022 年 6 月 13 日 32 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 CTX001 采用體外基因編輯療法，利用 CRISPR 技術，通過電轉在體外對患者的造血干細胞進行改造后再回輸?；颊呤紫冉邮芨?/p>

100、細胞動員和清血采集，得到的造血干細胞和祖細胞（HSPCs）經 CRISPR-Cas9 制備成 CTX001，接下來在白消安清髓后，患者接受 CTX001輸注。CRISPR 技術的 sgRNA，靶向 BCL11A 基因，該基因在人體內與胎兒血紅蛋白的表達密切相關。上述兩種貧血的患者在嬰兒期沒有明顯癥狀，就是因為體內還有較多的胎兒血紅蛋白，尚未轉變成成年患者體內的異常血紅蛋白。通過 CRISPR-Cas9 基因編輯患者的自體造血干細胞，降低 BCL11A 基因的表達，促進紅細胞中重新產生高水平的胎兒血紅蛋白（HbF）。HbF 是攜帶氧氣的血紅蛋白的一種形式，在出生時自然存在，隨著嬰兒的長大，血液中

101、的血紅蛋白轉換為成人形式的血紅蛋白。因此，通過 CTX001 治療，可以提高 HbF 水平，緩解 TDT 患者的輸血需求，并減少 SCD 患者的疼痛和使人衰弱的血管閉塞性危象（VOC） 。 圖表 24：BCL11A 基因（左圖），CRISPR/Cas9 在 CTX001 的作用機制（右圖） 資料來源：CRISPR/Cas9 Gene Editing for Sickle Cell Disease and -Thalassemia，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 33 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 25：CTX001 治療的作用機制，通過基因編

102、輯提高胎兒血紅蛋白的表達 資料來源：CRISPR Therapeutics，CTX001 Clinical Data Update，ASH 2020，蛋殼研究院 圖表 26：CTX001 體外治療過程 資料來源：CRISPR Therapeutics，CTX001 Clinical Data Update，ASH 2020，蛋殼研究院 2020 年 11 月，CRISPR Therapeutics 和 Vertex Pharmaceuticals 共同宣布了 CTX001 在 1/2期臨床試驗中的研究成果。ASH 年會的摘要包括 5 名 TDT 患者和 2 名 SCD 患者的臨床結果。所有患者

103、在接受 CTX001 輸注之后，血液中 HbF 和總血紅蛋白水平都有所提升。而且所有 TDT 患者在接受 CTX001 治療 2 個月之后，均沒有再接受輸血治療，他們的隨訪時間分別為 15、6、4、4、和 3 個月。兩名 SCD 患者在接受 CTX001 治療后，均沒有發生過血管閉塞性危象（隨訪時間分別為 12 個月和 3 個月） 。接受治療前，他們平均每年發生 7 次血管閉塞性危象（VOCs） 。 2022 年 6 月 13 日 34 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 27：CTX001 治療 5 名 TDT 患者和 2 名 SCD 患者的臨床結果 資料來

104、源：CRISPR Therapeutics and Vertex Pharmaceuticals Announce Priority Medicines (PRIME) Designation Granted by the European Medicines Agency (EMA) to CTX001 for the 2022 年 6 月 13 日 35 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 Treatment of Sickle Cell Disease CRISPR Therapeutics 和 Vertex Pharmaceuticals 在歐洲血液學協會（

105、EHA）年會上公布了 22 名患者（15 名 TDT 患者和 7 名 SCD 患者）的臨床結果（截至 2021 年 3 月 30 日） 。隨訪時間至少為 3 個月，從 4 個月到 26 個月不等，接受 CTX001 治療顯示出一致和持續的效果。所有 15 名 TDT 患者在 CTX001 輸注后均不依賴輸血，所有 7 名 SCD 患者在 CTX001 輸注后均未出現血管閉塞危象（VOCs） 。其中，5 名 TDT 患者和 2 名 SCD 患者有超過一年的隨訪，顯示出對治療的穩定和持久的效果。 EHA 報告的 15 名 TDT 患者是在 CTX001 給藥后達到至少三個月隨訪的患者，因此可以評估

106、初始安全性和有效性。有效性：所有 15 名患者均表現出相似的結果，總血紅蛋白、胎兒血紅蛋白和輸血獨立性快速且持續增加。所有 15 名患者均不依賴輸血，在 CTX001 輸注后 4 至 26 個月的隨訪范圍內，最后一次就診時總血紅蛋白從 8.9 至 16.9 g/dL 和胎兒血紅蛋白從 67.3% 至 99.6% 有臨床意義的改善。從 10 名至少隨訪 6 個月的患者中收集的骨髓等位基因編輯數據，其中 5 名患者至少隨訪 12 個月，1 名患者至少隨訪 24 個月，顯示出持久的效果。安全性：所有 15 名患者的安全性數據與自體干細胞移植和清髓性預處理基本一致。在一名患者中報告了四項被認為或可能與

107、 CTX001 相關的嚴重不良事件 (SAE)：頭痛、噬血細胞性淋巴組織細胞增多癥 (HLH)、急性呼吸窘迫綜合征和特發性肺炎綜合征。所有四個 SAE 均發生在 HLH 的背景下并已得到解決。大多數非嚴重不良事件被認為是輕度至中度。 EHA 報告的 7 名 SCD 患者是在 CTX001 給藥后達到至少三個月隨訪的患者，因此可以評估初始安全性和有效性。有效性：所有 7 名患者都表現出相似的結果，總血紅蛋白和胎兒血紅蛋白快速且持續增加，同時 VOC 也被消除。所有 7 名患者在 CTX001 輸注后 5 至 22 個月的隨訪范圍內均保持無 VOC，并且在最后一次訪問時總血紅蛋白從 11 至 15

108、.9 g/dL 和胎兒血紅蛋白水平從 39.6% 至 49.6% 有臨床意義的改善。從至少有 6 個月隨訪的 4 名患者（其中 2 人有 12 個月的隨訪）收集的骨髓等位基因編輯數據顯示出持久的效果。安全性：所有 7 名患者的安全性數據與自體干細胞移植和清髓性預處理基本一致。沒有被認為與 CTX001 相關的 SAE，并且大多數非嚴重不良事件被認為是輕度至中度。 圖表 28：CTX001 治療 15 名 TDT 患者和 7 名 SCD 患者的臨床結果 （1a）TDT：臨床意義上的 HbF 和總 Hb 在早期達到并維持 2022 年 6 月 13 日 36 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。

109、各項聲明請參見報告尾頁。 （1b）TDT：CTX001 后輸血獨立的持續時間 （2a）SCD：臨床意義上的 HbF 和總 Hb 在早期達到并維持 （2b）SCD：CTX001 之后無 VOC 的持續時間 資料來源：CRISPR Therapeutics 官網，Creating transformative gene-based medicines for serious diseases，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 37 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 （4）NTLA-2001體內基因編輯 在體內基因編輯領域，NTLA-2001 有望成為首個治療

110、 ATTR 淀粉樣變性疾病的療法，用LNP 遞送全核酸基因編輯藥物（Cas9 mRNA+sgRNA）。由 Intellia Therapeutics 公司(NTLA.US)和再生元（Regeneron）公司(REGN.US)聯合研發，用于治療遺傳性轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變性合并多發性神經?。ˋTTRv PN）。2020 年 10 月，Intellia Therapeutics 宣布，MHRA 授權該公司啟動 1 期臨床試驗，將評估其基因編輯療法 NTLA-2001 的安全性和有效性。2021 年 10 月，NTLA-2001 獲得 FDA 授予的孤兒藥資格（ODD）。 轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變性，

111、或 ATTR 淀粉樣變性，是一種危及生命的罕見進行性的遺傳病。在老年人中，遺傳性淀粉樣變性基因（TTR）突變會導致甲狀腺功能異常。這些錯誤折疊的轉甲狀腺素蛋白（TTR）在體內堆積形成淀粉樣蛋白，導致心臟、神經和消化系統等多個組織出現嚴重并發癥。ATTRv 淀粉樣變性主要表現為多發性神經?。ˋTTRv PN） ，可導致神經損傷，或心肌?。ˋTTRv-CM） ，可導致心力衰竭。據估計，全球大約有 5 萬名患者，大部分患者從出現癥狀起預期生命僅為 2-15 年。 NTLA-2001 是第一個通過靜脈注射的基于 CRISPR/Cas9 的療法。通過脂質納米顆粒（LNP）遞送載體，將攜帶靶向治病 TTR

112、 基因的 sgRNA 和優化的 spCas9 蛋白的 mRNA 序列（后者執行精準編輯），遞送至肝臟，特異性敲除 TTR 基因，旨在通過降低血清中 TTR的濃度來治療 ATTR 淀粉樣變。 NTLA-2001 治療過程包含以下三個步驟： A、NTLA-2001 靜脈輸液：NTLA-2001 LNP(脂質納米顆粒)包裹：TTR-specific sgRNA(TTR基因向導 RNA)、Complementary sequence to TTR gene(TTR 基因互補序列)、streptococcus pyogenes Cas9 mRNA(化膿性鏈球菌-Cas9 信使 RNA)。脂質體 LNP

113、表面布滿 ApoE 蛋白質，用于和肝細胞表面結合，促進肝細胞吞噬；通過肝動脈快速進入肝臟。 B、NTLA-2001 LNP 肝細胞吸收過程：NTLA-2001 LNP 經毛細血管，越過 disse 腔，ApoE蛋白質特異性結合肝細胞表面的低密度脂蛋白受體(LDL receptor)，NTLA-2001 LNP 被肝細胞內吞形成內涵體(Endosome)，NTLA-2001 LNP 破裂，Cas9 信使 RNA 和 TTR 基因互補序列進入細胞質，Cas9 信使 RNA 被翻譯成 Cas9 核酸內切酶，并與 TTR 基因互補序列形成Cas9-向導 RNA 核糖核蛋白，然后進入細胞核。 C、Cas

114、9 核酸內切酶對 TTR 基因的切除：Cas9-向導 RNA 核糖核蛋白促使 DNA 雙鏈解旋，精準定位 TTR 基因。Cas9 核酸內切酶有兩個功能結構域：RuvC 和 HNH，當兩個結構域激活時，HNH 核酸酶結構域剪切互補鏈，RuvC 結構域剪切非互補鏈，在基因組上產生雙鏈斷裂，以此達到切除 TTR 基因的目的。 2022 年 6 月 13 日 38 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 29：NTLA-2001 的作用機制 資料來源：CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidosi

115、s，蛋殼研究院 2021 年 06 月 26 日，國際頂尖醫學期刊新英格蘭醫學期刊NEJM 發表了 CRISPR 體內基因組編輯療法 NTLA-2001 在 1 期臨床試驗中獲得積極結果，這是首個支持體內 CRISPR 基因編輯安全性和有效性的臨床數據。6 名接受治療的患者中，3 名患者接受 0.1mg/kg 劑量，3 例患者接受 0.3mg/kg 劑量。有效性方面，接受治療 28 天后，患者血清 TTR 的水平表現出依賴性降低，0.1 mg/kg 劑量組的患者平均降低 52%，0.3 mg/kg 劑量組平均降低了87%，并且較大劑量組有一名患者的 TTR 水平甚至降低了 96%，而標準治療則

116、往往帶來約80%的 TTR 降低效果。安全性方面，接受 NTLA-2001 治療的 6 名患者表現出良好的耐受性，2022 年 6 月 13 日 39 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 到治療的第 28 天均未發生嚴重的不良反應和肝臟受損情況，值得肯定的是，研究人員使用原代人類肝細胞評估治療劑量的 NTLA-2001 并未產生基因編輯領域的嚴重安全性問題“脫靶效應”。 圖表 30：NTLA-2001 臨床 1 期 6 名患者的臨床結果 資料來源：CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidos

117、is，蛋殼研究院 2022 年 3 月 1 日，Intellia Therapeutics 和再生元（Regeneron Pharmaceutical）公布了其體內基因組編輯候選療法 NTLA-2001 的最新期臨床試驗數據。此次公布的中期數據包括四個單劑量遞增隊列中治療的 15 名遺傳性 ATTR 淀粉樣變性伴多發性神經?。ˋTTRv-PN）患者。有效性方面，通過靜脈輸注單劑量給予 0.1 mg/kg、0.3 mg/kg、0.7 mg/kg 和 1.0 mg/kg 的 NTLA-2001，并測量每位患者血清甲狀腺素（TTR）蛋白基線值的變化。NTLA-2001 治療導致血清 TTR 的劑量依

118、賴性降低，并在第 28 天達到最大降低，0.1 mg/kg、0.3 mg/kg 和 0.7 mg/kg 劑量組的三名患者平均降低分別為 52%、87%和 86%，1.0 mg/kg 劑量組的六名患者平均降低為 93%。隨后，研究人員們評估了他們血清中 TTR 蛋白相較基線的水平變化，發現 TTR 蛋白的降低水平與劑量相關。安全性方面，在所有的四個劑量組中，NTLA-2001 的總體耐受情況良好，大多數不良事件的嚴重程度較輕，73%（n=11）的患者報告的最高不良事件嚴重程度為 1 級，最主要的不良反應包括頭疼、輸注相關的反應、背痛、皮疹、以及惡心，沒有觀察到臨床重要的肝臟發現。 2022 年

119、6 月 13 日 40 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 31：NTLA-2001 臨床 1 期 15 名患者的臨床結果 資料來源：Intellia 公司官網，蛋殼研究院 （5）國內基因編輯管線整體仍處于臨床早期階段 國內基因編輯管線整體仍處于臨床早期階段。進展最快的是博雅輯因的體外療法 ET-01，處于臨床 1 期，體外療法還有邦耀生物的 BRL101，瑞風生物的 RM001。體內療法包括本導基因的 BD111，北京中因的 ZVS203e，輝大基因的 HG-203，以及銳正基因的相關管線。 博雅輯因的 ET-01 產品用于治療輸血依賴性地中海貧血癥（TDT

120、） 。2021 年 1 月 18 日，獲得 IND，2021 年 9 月 8 日，完成首例患者入組。國內首個獲國家藥監局批準開展臨床試驗的基因編輯療法產品和造血干細胞產品。 邦耀生物的 BRL-101 產品用于治療-地中海貧血。2022 年 5 月 31 日，CDE 官網顯示，BRL-101 自體造血干祖細胞注射液的臨床申請獲得受理。BRL101 是基于邦耀生物自主研發的 ModiHSC造血干細胞平臺開發的造血干細胞基因療法。ModiHSC造血干細胞平臺是利用 CRISPR 相關編輯系統，慢病毒載體等技術對患者的造血干細胞進行基因修飾，修飾后的造血干細胞回輸到患者體內，通過自我更新和分化重建修

121、飾細胞群體，從而達到治療血液系統疾病的目的。 瑞風生物的 RM001 產品用于治療地中海貧血癥，處于臨床前階段。2022 年 5 月 6 日報道，瑞風生物將在 2022 EHA 年會上首次公開報道 -地中海貧血基因編輯治療產品 RM-001 的初步臨床研究成果。這是全球范圍內首次報道的基因編輯修飾 -珠蛋白啟動子的地貧臨床研究，同時也是中國藥企首次在國際會議和 EHA 上報道的地貧基因編輯臨床結果。 本導基因的 BD111 產品用于治療單純皰疹病毒性角膜炎（HSV） ，處于 Pre-IND 階段?；?BDmRNA 遞送專利技術開發的基因編輯治療病毒性角膜炎（BD111） ，已完成 3 例 I

122、IT 人體臨床，是全球唯一慢病毒遞送 Cas9 mRNA 技術，世界第二例人體 CRISPR-Cas9 基因編輯治療的人體臨床研究項目。本導基因研究團隊通過基因編輯和遞送技術的融合，全球首2022 年 6 月 13 日 41 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 創基因治療遞送載體類病毒體-mRNA（VLP-mRNA） ，并利用該遞送技術進行了CRISPR 基因編輯治療病毒性角膜炎的臨床前研究，實現了從角膜到三叉神經節的逆行運輸，終于將潛藏在神經節的 HSV-1 病毒庫清除。 北京中因的 ZVS203e 產品用于治療 Rhodopsin 基因突變導致的常染色體顯性遺傳

123、視網膜色素變性(adRP)，處于臨床前階段。 輝大基因的 HG-203 產品用于治療濕性老年性黃斑變性（wAMD） ，處于臨床前階段。國內唯一一家擁有自主知識產權 CRISPR-Cas 基因編輯工具的企業，使用 AAV9 載體攜帶 RNA編輯工具，通過玻璃體腔注射，敲低 VEGFA 基因的 mRNA。 銳正基因的體內基因編輯療法，基于 CRISPR 技術，采用 LNP 載體遞送。公司主要聚焦于細胞內包括細胞核內靶點，基于新一代安全、高效、靶向性優異的基因編輯、RNA 編輯和遞送技術，行業領先算法的脫靶效應分析手段，以及經過行業驗證的 CMC 工藝開發、GMP 生產和商業化經驗和能力，致力于為全

124、球患者提供能夠治療嚴重甚至危及生命的先天性遺傳疾病和后天獲得性疾病的創新藥物和治療方案。 圖表 32：國內基因編輯的產品管線 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 2.2 基因治療的遞送方式 基因治療研發的核心是遞送方式，病毒載體由于其天然轉導效率高的優勢被廣泛應用，其中，腺相關病毒載體 AAV 是全球目前臨床研究和使用最多的載體。通過前文闡述基因治療的具體定義及技術路徑，我們發現，基因治療過程中必不可少的關鍵步驟就是外源基因的導入，即“遞送方式”。目前遞送方式可分為兩大類，一類是病毒載體（生物學方法） ，一類給藥途徑產品名稱企業名稱管線進度適應癥基因靶點遞送方式注射方式ET-01博雅輯因臨床1

125、期輸血依賴性地中海貧血癥（TDT）BCL11A電轉靜脈注射BRL-101邦耀生物Pre-IND-地中海貧血珠蛋白基因LV靜脈注射RM001瑞風生物臨床前-地中海貧血HBG電轉靜脈注射BD111本導基因Pre-IND單純皰疹病毒性角膜炎（HSV）UL8/UL29（病毒HSV-1）LV視網膜下腔注射ZVS203e北京中因臨床前Rhodopsin基因突變導致的常染色體顯性遺傳視網膜色素變性(adRP)RHOAAV視網膜下腔注射HG-203輝大基因臨床前濕性老年性黃斑變性（wAMD）VEGFAAAV9玻璃體腔注射體內體外2022 年 6 月 13 日 42 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲

126、明請參見報告尾頁。 是非病毒載體（物理和化學法） 。經人工改造失去致病能力的病毒載體是當前被廣泛應用的遞送方式，關鍵優勢在于其天然轉導效率高。重組腺相關病毒載體 rAAV 是臨床應用最廣泛的載體，因為 AAV 是目前最安全的病毒載體，不僅免疫原性低，非致病性，同時具備不整合宿主基因組保障安全性和組織靶向特異性的優勢。 2.2.1 病毒載體是基因治療的關鍵鑰匙 基因治療的一大核心是遞送方式，理想的遞送方式需具備多項要素。前文已經詳細闡述基因治療的作用機制，理論上，只要將目標基因精準遞送到患者的靶細胞即可起到治療效果，但實際上，基因達到靶細胞的效率，即“遞送效率”并不理想，例如眼科疾病的遞送效率僅

127、20-40%，而腦科疾病甚至低于10%。因此，從需求出發，理想的基因治療載體需具備如下特征：首先能夠剔除自動復制自身載體的能力，具有高轉導效率，能感染分裂和非分裂的細胞；能靶向特定的細胞，且可以長期穩定表達轉基因；同時具有較低的免疫原性或致病性，不會引起炎癥；具備足夠的空間來遞送大片段的治療基因；從商業化角度，需具備大規模生產（穩定可純化易制備）的工藝等優點。 經人工改造失去致病能力的病毒載體是當前被廣泛應用的遞送方式，關鍵優勢在于其天然轉導效率高。目前基因治療的遞送方式可分為兩大類，一類是病毒載體（生物學方法） ，一類是非病毒載體（包括物理和化學法） 。病毒載體具備轉導效率高、具有靶向組織特

128、異性的核心優勢，但存在免疫原性較高，慢病毒隨機插入基因組致癌風險等安全性問題，以及規?；糯笊a的瓶頸有待突破，代表性的病毒載體包括腺相關病毒 AAV，慢病毒 LV，逆轉錄病毒 RV，腺病毒 AdV 等。非病毒載體免疫原性低，可搭載外源基因容量較大，且操作簡單，成本低，但存在轉染效果差，遞送效率低，靶向性差等癥結問題，代表性品種包括質?；蚵懵兜?DNA，脂質體 LNP，以及物理電穿孔法等。因此，目前人工改造的病毒是基因治療中最常用的載體，根據 ASGCT 數據，89%在研 CGT 項目采用病毒載體作為遞送系統。 圖表 33：基因治療的遞送方式 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 2.2.2 AAV

129、 是最常用的病毒載體 天然病毒本身具備強感染性及天然將自身基因導入靶細胞的優勢，因此病毒載體一旦經人遞送方式優勢劣勢代表性品種免疫原性高腺相關病毒AAV隨機插入基因組致癌的風險（RV/LV)慢病毒LV成本高，生產放大難度高逆轉錄病毒RV可搭載外源基因容量有限（小于8kb）腺病毒AdV操作簡單，成本低轉染效果差，遞送效率低質?；蚵懵禗NA免疫原性低，安全性高靶向性差脂質體LNP可搭載外源基因容量較大（幾十kb）細胞毒性（LNP，電穿孔法）電穿孔法病毒載體遞送效率高具有靶向組織特異性非病毒載體2022 年 6 月 13 日 43 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 工改

130、造，剔除其“致病能力”，即可在利用病毒“強感染性”進行外源基因導入的同時，避免病毒本身致病性給患者帶來的安全隱患。以逆轉錄病毒為例，病毒感染細胞并表達基因的過程：病毒先與細胞表面的受體結合，通過內吞進入細胞，病毒逆轉錄酶將病毒 RNA 逆轉錄為 DNA 并插入宿主基因組中，因此病毒的遺傳信息可以永久性地存在于宿主細胞中，并隨細胞的分裂傳遞給子代細胞。因此，基因治療的過程即，首先經人工改造得到低毒性、復制缺陷的工程病毒載體，利用基因重組技術將目標基因添加到病毒載體基因組中，再利用病毒感染患者細胞并表達自身基因組的天然能力，在細胞內表達患者自身缺失基因的功能性拷貝，并產生相應功能性蛋白，達到治療目

131、的。 病毒載體是否整合進宿主細胞基因組，決定了藥物的應用場景?；仡櫸覀兦拔氖崂淼囊勋@批上市的基因增補產品，可以發現，當前獲批的三款體內基因治療產品 Glybera、Luxturna和 Zolgensma 均采用腺相關病毒 AAV 載體，而獲批的三款體外基因治療產品 Strimvelis、Zynteglo 和 Skysona 分別采用逆轉錄病毒載體 RV 和慢病毒載體 LV（第二代逆轉錄病毒） 。這是因為，逆轉錄病毒載體 RV、慢病毒載體 LV 由于能整合進宿主細胞基因組這一特性，常用于體外 CGT 將目的基因導入造血干細胞或 T 細胞（細胞治療 CAR-T）中，實現基因的長期表達；而腺相關病毒

132、載體 AAV 和腺病毒載體 AdV 由于感染過程溫和、表達長效等優勢，常用于體內 CGT，避免外源基因隨機插入致癌的風險。 AAV和LV是CGT領域最常用的病毒載體。常見的病毒載體包括逆轉錄病毒載體RV，慢病毒載體LV，腺相關病毒載體AVV和腺病毒載體AdV。 逆轉錄病毒載體 RV：逆轉錄病毒 RV 呈球形，是具有囊膜的單鏈 RNA 病毒，直徑為 80-130nm。RV 由兩條相同的單鏈 RNA、逆轉錄酶以及包裹其外的核衣殼和包膜組成。第一代逆轉錄病毒以 -retrovirus 和 C-type retrovirus 為代表，其中 -逆轉錄病毒載體能整合到宿主細胞基因組中，1990 年作為第一

133、個被 FDA 批準的病毒載體用于針對 ADA-SCID 的臨床試驗中。優劣勢：逆轉錄病毒 RV 雖具備長期穩定的基因表達，感染細胞譜系廣的優勢，但面臨著潛在基因毒性，基因插入突變的風險，同時不具有組織靶向特異性，以及僅感染分裂細胞（對神經細胞等終末分化細胞導致的基因疾病無用）等劣勢。2000 年代，就有患者在接受逆轉錄病毒基因治療后患上白血病，FDA 也因此停止了數十項逆轉錄病毒基因治療臨床試驗。相關研究表明，RV 整合目標位點的選擇不是隨機的，病毒載體優先靶向某些區域，產生原癌基因的順式激活或抑癌基因的抑制，以及內源性基因與病毒蛋白相互作用的反激活。 慢病毒載體 LV：由于第一代逆轉錄病毒

134、RV 存在的安全性問題，第二代逆轉錄病毒應運而生，代表性產品如慢病毒載體 LV。慢病毒載體 LV 來源于 HIV-1 型病毒，也是具有囊膜的單鏈 RNA 病毒。優劣勢：相較于逆轉錄病毒 RV，慢病毒載體 LV 能夠轉染分裂或非分裂細胞，在適應癥的拓展上更具優勢，同時，慢病毒 LV 基因插入方式，使得誘發癌病的風險降低，提升安全性（因為慢病毒的基因組隨機插入宿主細胞基因組的編碼區，專一性不強，避免集中插入癌癥基因附近、激活原癌基因，因此誘癌風險降低）。不過，慢病毒作為第二代逆轉錄病毒，仍面臨著潛在基因毒性，基因插入突變的風險，同時不具有組織靶向特異性等弊端?；仡櫟谝徽聦蛑委煱l展歷程的闡述，B

135、luebird 公司的兩款基于慢病毒載體 LV 的基因治療產品 LentiGlobin 和 Skysona，分別于 2021 年 2 月和 8 月因安全性問題（患者出現急性髓細胞白血?。ˋML）和骨髓細胞異常增生癥（MDS）被暫停臨床試驗。但經調查，雖然 LV 整合了患者的 VAMP4 基因，但無證據表明 VAMP4 基因與 AML 或基因2022 年 6 月 13 日 44 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 組穩定性相關，因而，2021 年 12 月，FDA 授予 Skysona 產品優先審查。 腺相關病毒載體 AAV：AAV 是微小病毒科家族成員之一，是一類無

136、法自主復制、無被膜的20 面體微小病毒，其直徑僅 18-26nm，含有 4.7kb 左右的線狀單鏈 DNA 作為基因組。臨床采用的重組腺相關病毒載體（recombination adeno-associated virus, rAAV）是在非致病的野生型 AAV 基礎上改造而成的基因載體，rAAV 已成為基因治療的主要遞送載體。 rAAV 只需保留 ITRs，將原基因組替換為目標基因實現重組載體的構建。野生型的 AAV 基因組包括 Rep 基因（AAV 復制和包裝蛋白）和 Cap 基因（AAV 外殼蛋白） ，兩側有兩個末端反向重復序列(ITRs)。重組載體 rAAV 攜帶的衣殼蛋白與野生型 A

137、AV 基本相同，但 rAAV衣殼內的基因組中編碼病毒蛋白的部分被刪除，被替換為治療性轉基因（GOI） 。值得一提的是，AAV 基因組中唯一被保留的部分是 ITRs，只有 145 bp 的 ITRs 對于 rAAV 的增殖是必要的，ITRs 引導基因組的復制和病毒載體組裝，在載體生產和確保在細胞中持久轉導發揮重要作用。移除 96%的 AAV 基因組，不僅最大化 rAAV 攜帶目標基因的容量，同時降低病毒載體的免疫原性和細胞毒性。 研究表明 AAV 通過在細胞表面結合主受體和共受體感染靶細胞，從而觸發其內吞進入內小體。AAV 病毒粒子從核內體中釋放并在細胞核周圍區域積累。AAV 病毒粒子一旦進入細

138、胞核，就會脫殼并釋放其單鏈基因組，并將其轉化為雙鏈 DNA (dsDNA)模板，在雙鏈 DNA模板上進行轉基因的轉錄和翻譯。 2022 年 6 月 13 日 45 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 34：rAAV 載體轉導過程 資料來源：Engineering adeno-associated virus vectors for gene therapy，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 46 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 35：野生型和重組 AAV 圖示 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 AAV 核心優勢：安

139、全性，不整合宿主基因組，靶向組織特異性。AAV 是目前最安全的病毒載體，免疫原性低，非致病性。因為 AAV 缺乏獨立復制能力，只有當輔助病毒（腺病毒、單純皰疹病毒）存在時才能復制、感染并裂解宿主細胞，否則只能達到溶源性潛伏感染（感染宿主細胞并潛伏，但不會裂解宿主細胞） 。AAV 相較于逆轉錄病毒和慢病毒的核心優勢還體現在兩方面，不整合宿主基因組和組織靶向性。一是不整合宿主基因組避免致癌風險，同時能做到長期穩定，盡管 AAV 沒有基因組的整合，但 AAV 基因組進入體內后，跟組蛋白結合，形成一個類似染色體的結構，非常穩定不會被降解。目前人體內的數據比較有限，但在狗的 B 型血友病實驗中，給藥 1

140、3 年以后效果依然非常好。二是組織靶向性提高特異性，目前己發現 AAV 至少有 12 種天然血清亞型及 120 多種變型，每一種 AAV 血清型具有不同的組織趨向性，可靶向不同的組織。不過，AAV 由于自身基因組小，可搭載的外源基因有限，而且 AAV 不整合宿主基因組，因此其搭載的外源基因可能隨著細胞的分裂而稀釋。 圖表 36：AAV 不同血清型的組織靶向特異性不同 血清型組織親和性AAV1肌肉，心臟，骨骼肌(包括心肌)，神經組織AAV2中樞神經，肌肉，肝臟，腦組織，眼，AAV3肌肉，肝臟，肺，眼AAV4中樞神經，肌肉，眼，腦AAV5肺，眼，中樞神經，關節滑膜，胰腺AAV6肺，心臟AAV7肌肉

141、，肝臟AAV8肝臟，眼，中樞神經，肌肉AAV9心臟，肌肉，肺(肺泡)，肝臟，中樞神經DJ肝臟，視網膜，肺，腎臟DJ/8肝臟，眼，中樞神經，肌肉RH10肺，心臟，肌肉，中樞神經，肝臟2022 年 6 月 13 日 47 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 圖表 37：AAV 不同血清型對相同的組織和細胞具有不同的感染效率 備注：AAV-2 作為標準，感染效率為 100，ND =未檢測。 資料來源：In vitro and in vivo gene therapy vector evolution via multispecies int

142、erbreeding and retargeting of adeno-associated viruses，蛋殼研究院 腺病毒載體AdV：AdV是無包膜的雙鏈DNA病毒，直徑7090nm，和AAV一樣不整合宿主基因組。優劣勢：AdV雖然也提供組織靶向特異性，但免疫原性高，系統給藥可導致全身炎癥反應，已有致死病例記錄，且AdV在機體內表達持續時間僅3周，較AAV載體過于短期。目前常用的AdV亞型為5型和2型。我國目前有兩款已上市的腺病毒載體藥物，深圳賽百諾的重組人P53腺病毒注射液（今又生）和上海三維的重組人5型腺病毒注射液（安柯瑞）。 CELL LINEAAV-1AAV-2AAV-3AAV-

143、4AAV-5AAV-6AAV-8AAV-9HUH-7131002.500.1100.70HEK293251002.50.10.150.70.1HELA310020.16.710.20.1HEPG2310016.70.31.750.3NDHEP1A201000.210.110.2091117100110.20.1170.1NDCHO100100141.433350101COS33100333.351420.5MEWO10100200.36.71010.2NIH3T3101002.92.90.3100.3NDA5491410020ND0.5100.50.1HT118020100100.10.333

144、0.50.1MONOCYTES1111100NDND1251429NDNDIMMATURE DC2500100NDND2222857NDNDMATURE DC2222100NDND3333333NDND2022 年 6 月 13 日 48 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 38：各種病毒載體的基本參數及優劣勢對比 資料來源：Entering the Modern Era of Gene Therapy，和元生物官網，蛋殼研究院 AAV 是全球臨床研究和使用最多的載體?；?AAV 的細胞與基因治療臨床試驗，是臨床試驗中使用最多的病毒載體。 病毒載體 逆轉錄病

145、毒載體RV 慢病毒載體LV 腺相關病毒載體AAV 腺病毒載體AdV模式圖簡述1990年，第一個被FDA批準的病毒載體，用于針對ADA-SCID的臨床第二代逆轉錄病毒，來源于HIV-1型病毒，在拓展轉染細胞類型及降低致癌風險上有所改進AAV無法獨立復制，是目前最安全的病毒載體，免疫原性低，非致病性免疫原性高導致安全性低，且基因表達持續時間短核酸類型單鏈ssRNA單鏈ssRNA單鏈ssDNA雙鏈dsDNA病毒直徑80-130nm80-100nm18-26nm70-90nm搭載容量6-7kb8kb5kb7-8kb靶細胞僅轉染分裂細胞分裂/非分裂細胞分裂/非分裂細胞分裂/非分裂細胞轉導效率 -70%7

146、0%100%免疫原性一般一般弱強安全性低，不可接受的致命疾??；高風險的插入性癌發生可接受的致命疾??；存在插入性癌發生的風險高低，系統給藥可導致全身炎癥反應，已有致死病例記錄基因整合隨機整合并穩定遺傳 隨機整合并穩定遺傳不整合不整合表達豐度及速度高水平表達，細胞水平72h表達高水平表達，細胞水平72h達到穩定，在體水平約表達較差，約需要96h表達低水平表達，細胞水平需要7天左右，動物水平需要表達2周高水平表達，細胞水平36h可達到高峰，在體水平約72h達到高峰表達持續時間穩定表達，有被沉默風險穩定表達穩定表達6個月以上3周優勢長期穩定基因表達；感染細胞譜系廣長期穩定的基因表達；可感染所有細胞不整

147、合宿主基因，免疫原性低，非致病性；血清型可直接提供組織靶向性血清型可直接提供靶向性劣勢病毒載體自我復制；潛在基因毒性；基因插入突變；不具有靶向性；僅感染分裂細胞（神經細胞等終末分化細胞無用）病毒載體會自我復制；潛在基因毒性；基因插入突變；不具有靶向性可搭載目的基因片段較??；缺乏持久的基因表達，目的基因可能被稀釋較強的免疫原性；基因表達持續時間短代表產品Strimvelis，YescartaZynteglo，Skysona， KymriahGlybera，Luxturna，ZolgensmaGendicine（今又生），Oncorine（安柯瑞）2022 年 6 月 13 日 49 / 70 本

148、報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 39：技術公開的基因療法交易（左圖） ，全球 CGT 臨床試驗載體占比（右圖） 資料來源：An Analysis Of The Gene Therapy Viral Vector Landscape，蛋殼研究院 全球采用 rAAV 的基因治療臨床試驗數量激增。根據 Nature Reviews Drug Discovery 披露，從 2003 年到 2019 年，使用 AAV 作為載體的臨床研究逐年增多，就目前來看，大多數研究處于臨床早期階段。2003-2019 年合計登記 149 項臨床試驗。每年啟動的試驗數量從2010 年的 5 項

149、增加到 2017 年的 26 項。 AAV 亞型中，AAV2 最常用，AAV8 和 AAV9 近年增多。從臨床試驗來看，AAV 主要用于眼部、大腦、肌肉和肝臟疾病的治療中。據 Dmitry A. Kuzmin 等統計，AAV2 血清型使用最多，其最具安全性和有效性。2015 年以來，AAV8 和 AAV9 逐步成為治療中樞神經系統疾病 CNS 的臨床選擇。 圖表 40：采用 rAAV 臨床數量激增（左圖） ，AAV 不同血清型的臨床數量（右圖） 資料來源：Nature Reviews Drug Discovery，The clinical landscape for AAV gene ther

150、apies，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 50 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 3 CGT CDMO 解決病毒載體規?；a的瓶頸，助推商業化進程 基因治療產業鏈的中游即基于基因增補和基因編輯技術路徑，進行基因治療藥物研發的藥企，而上游是病毒載體的生產制備廠商，為基因治療的實施提供基礎保障，下游則是各類罕見病/遺傳病患者。第二章，我們已經闡述基因治療的兩大技術路徑以及相關產品細節，發現基因治療藥物的價格普遍極其高昂，2019 年 FDA 批準的諾華的 Zolgensma 產品用于治療 2 歲以下的 SMA，定價高達 212.5 萬美元，有“全球最昂

151、貴藥物”之稱。而 EMA 于2012 年和 2016 年批準的兩款基因治療產品 Glybera 和 Strimvelis，均因商業化銷售堪憂，分別于 2017 年被迫退市和 2018 年被 GSK 出售。因此本章，我們著眼于基因治療產業鏈的上游 CGT CDMO，解決病毒載體規?；a的瓶頸，降低生產成本，助推基因治療的商業化進程。 3.1 基因治療產業鏈的上游主導病毒載體的生產，是基因治療商業化的核心 基因治療產業鏈可分為上游，中游和下游。 上游是病毒載體的生產廠商。病毒載體的生產步驟包括：目的基因制備，病毒載體構建，重組病毒培養，重組病毒純化（層析&過濾等） ，質量控制等環節，各環節涉及多

152、種設備及試劑耗材。海外企業例如賽默飛，思拓凡等基本覆蓋了病毒載體生產的全流程，國內企業在各環節上有所側重，例如主營病毒載體構建的企業包括和元生物，藥明生基，金斯瑞，諾唯贊等，重組病毒培養與純化的企業包括宜明細胞等。 中游是基因治療的制藥企業，包括基因增補，基因編輯兩類藥企?；蛟鲅a的國外企業包括已有產品上市的羅氏（Spark） ，諾華（AveXis） ，Orchard（GSK） ，Bluebird，uniQure 等，基因增補的國內企業包括紐福斯生物，信念醫藥，天澤云泰，朗信生物，北京中因，至善唯新，本導基因，輝大基因等?；蚓庉嫷膰馄髽I包括 CRISPR 發明者創立的 CRISPR，Int

153、ellia，Editas，基因編輯的國內企業包括博雅輯因，本導基因，北京中因，瑞風生物，輝大基因，克?；?，邦耀生物，正序生物等。 下游是各類罕見病/遺傳病患者。包括 2 型先天性黑蒙癥（LCA），脊髓性肌肉萎縮癥（SMA），-地中海貧血（TDT），A/B 型血友病，遺傳性視網膜病變等。 2022 年 6 月 13 日 51 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 41：基因治療產業鏈及參與企業 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 病毒載體的規?；a是基因治療合理商業化定價的核心。第一章我們已經闡述，基因治療的研發優勢，體現在一旦解決遞送方式，研發難度反而較傳統

154、藥物更低。第二章也闡述了，病毒載體由于其天然轉導效率高的優勢，已經成為基因治療的主流遞送方式。然而，病毒載體的規?；a面臨諸多瓶頸，不僅導致產能供需缺口大，同時反映到基因治療終端產品的商業化定價極其高昂。來自加拿大國家研究委員會人類健康治療研究中心的科學家們在Cell & Gene Therapy Insights上發表的文章中指出，“穩健且經濟的病毒載體生產是細胞和基因治療商品化的核心挑戰之一”。 首先，基因治療產品的商業化定價普遍極其高昂?；仡櫟诙率崂淼囊焉鲜挟a品，其中，2019 年 FDA 批準諾華的 Zolgensma 產品，定價高達 212.5 萬美元（合人民幣 1400 萬元）

155、/次，有“全球最昂貴藥物”之稱，其余幾款產品的平均治療費用也在 100 萬美元以上。此前，EMA 于 2012 年和 2016 年批準的兩款基因治療產品 Glybera 和 Strimvelis，均因商業化銷售堪憂，分別于 2017 年被迫退市和 2018 年被 GSK 出售。究其原因，除了罕見病適應癥患者基數本身較少以外，基因治療研發及生產成本過高導致的終端商業化定價極其高昂，且保險支付體系欠缺，導致實際有支付能力的患者寥寥無幾。 2022 年 6 月 13 日 52 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 42：基因治療藥物定價極其高昂，單位（萬美元） 資料來

156、源：公開資料，蛋殼研究院 控制病毒載體的生產成本是基因治療產品合理定價的關鍵。一來，根據紐約時報的報道，基因治療研發費用中 1/3 用于上游病毒載體的生產制備，降低病毒載體的生產成本能有效控制終端定價；二來，隨著基因治療給藥范圍的擴大，對病毒載體的需求量呈指數級增長，帶來終端定價的顯著攀升。從終端產品的商業化定價，我們發現，Luxturna 采用視網膜下腔注射，定價 85 萬美元，而全身靜脈注射的 Zolgensma 售價高達 212 萬美元。因為從局部的眼部注射，到大腦，再到肌肉，甚至全身血液注射，每個患者所需的病毒載體數量呈指數級差異。 圖表 43：基因治療所需 AAV 數量隨系統性給藥呈

157、指數級增長 資料來源：Nature Reviews Drug Discovery，蛋殼研究院 3.2 病毒載體的規?；a存在諸多壁壘，產能極度短缺 病毒載體的生產涉及多項工藝，步驟繁瑣。病毒載體生產的上游（USP）主要包括病毒構建（轉染）和細胞擴增培養，下游（DSP）則包括細胞裂解、澄清、濃縮、洗濾、層析純化、精制及除菌過濾等多項工藝。 遞送部位 對病毒載體的需求量（vg） 眼睛 1011 大腦 1012 肝臟 1014 肌肉 1015 血液 1015 2022 年 6 月 13 日 53 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 44：病毒載體的生產步驟繁瑣 資

158、料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 rAAV 最常用的生產方式是經典的 HEK293 細胞/三質粒共轉染系統。由于 AAV 缺乏獨立復制能力，需要在輔助病毒存在的情況下，才能增殖子代病毒。但生產制備過程中，難以清除輔助病毒顆粒，造成細胞基因毒性。因此目前，重組 rAAV 的生產不采用輔助病毒，而是采用 pHelper 質粒。經典的 HEK293 細胞/三質粒共轉染系統（Helper-free AAV 包裝系統） ，通過將 3 個質粒共轉染到 HEK293 細胞中，然后從細胞裂解物和培養基中分離純化AAV。rAAV 的三質粒系統：包含目的基因 GOI 的質粒，與復制 REP 和衣殼 CAP 有關的

159、AAV 血清型質粒，以及 AAV 輔助質粒（提供從腺病毒中分離的輔助基因）。 質粒DNA是AAV的核心原材料和主要成本來源。根據Polyplus公司披露，GMP級別質粒占AAV生產成本的40-60%。質粒價格約為10-30萬美元/g，在貼壁培養方式中占成本的20%，在懸浮培養中則達到38%。質粒用量大約為1g/106個細胞。對于病毒載體生產，每升生物反應器大約平均需要0.5mg質粒DNA進行瞬時轉染細胞，各廠家依據所用轉染試劑的不同，每升生物反應器的質粒需求量也有所差異。 圖表 45：HEK293 細胞/三質粒共轉染系統（左圖） ，病毒載體生產成本（右圖） 資料來源：International

160、 Journal of Hematology，Polyplus，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 54 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 病毒載體的生產面臨諸多工藝壁壘及人才壁壘。病毒載體生產的上游（USP）難點包括：質粒是 AAV 的主要成本來源，如何減少瞬時轉染所需的質粒數量以及提高轉染效率；如何提高細胞培養密度，擴大產能。下游（DSP）主要難點在層析純化環節，目前病毒載體DSP 整體收率僅 20-30%，難點在于 USP 中存在的空殼病毒（不含有治療基因但會引起免疫反應） ，如何降低空殼率。正是由于病毒載體的工藝開發難度大，國內具備良好病毒經驗、工

161、藝背景和豐富生產管理經驗的復合型人才極度稀缺。 病毒載體的生產有很高的資金壁壘。CGT CDMO 需重資產投入（數億美元） ，才能建立符合 cGMP 標準的廠房及設備。下圖列示了病毒載體生產的各環節需要的各類設備及試劑耗材，設備包括生物反應器，離心機，層析柱等，試劑耗材包括質粒、培養基、HEK293 細胞等。然而，病毒載體生產所需的設備和試劑耗材基本依靠進口，成本更為高昂。 圖表 46：病毒載體的生產各環節所需設備及試劑耗材 資料來源：公開信息，蛋殼研究院 全球病毒載體的產能極度短缺，且短期無法解決產能瓶頸。目前市場上能夠大規模生產質粒 DNA 和病毒載體的 CDMO 公司相對較少，大多數具備

162、生產能力的 CDMO 公司都處于供不應求的狀態。據 L.E.K.統計，CGT CDMO 全球平均等待時間長達 16 個月，甚至 2 年。據Roots Analysis 分析，病毒載體產能至少需要增加 1-2 個數量級，未來才能滿足產品需求。 3.3 CGT CDMO 解決病毒載體的生產瓶頸，產業鏈上必不可少的參與者 前文，我們已經闡述了基因治療產業鏈的上游主導病毒載體的生產，是基因治療商業化的核心。然而，病毒載體的規?；a面臨諸多瓶頸，門檻極高，當前面臨產能極度短缺的現狀。和傳統創新藥研發產業鏈類似，CGT 領域也衍生出了一類提供生產研發外包服務的CDMO 企業，幫助藥企降本增效，提升研發效

163、率。 病毒載體的生產門檻高，大量初創平臺缺乏上游生產線的配置實力。根據沙利文，CGT 在臨床前和臨床階段的研發費用是傳統藥物的 1.2-1.5 倍，因為 CGT 病毒載體生產成本高，各類活性及安全性測試繁瑣?；仡?3.1 和 3.2 小節，基因治療產業鏈上游的病毒載體的生產制備步驟繁瑣、工藝難度大、制備周期長，且需要多種設備及相關試劑耗材的支持。然而，這些上游設備及試劑目前仍主要依靠進口，國產化率不到 10%。同時，CGT 基礎研究和技2022 年 6 月 13 日 55 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 術孵化往往源自高校、科研院所、醫療機構、初創型技術公司，盡

164、管其在基因功能研究、基因編輯技術和疾病模型等方面具有扎實的學術背景，但對產業化和商業化知之甚少。更重要的是，對于大量初創型的研發平臺來說，并不具備大額投入固定資產建設全套生產裝置的能力。而對于大型藥企，更應當將資源側重于藥物研發和臨床試驗本身，而無需重復建設符合 cGMP 的生產設備及配套的純化、質檢設備。 圖表 47：CGT 與傳統藥物的研發費用對比（百萬美元） 資料來源：沙利文，蛋殼研究院 CGT CDMO降本增效，其生產外包滲透率遠高于傳統藥物。據J.P.Morgan統計，基因治療的外包滲透率超過65%，遠超傳統生物制劑的35%。2021年，CRB對150家基因治療企業的調研顯示，僅23

165、%的企業選擇完全自主搭建產線，絕大多數企業選擇完全（20%）或部分（57%）外包給CDMO生產。究其原因，藥企選擇CDMO外包的主要原因是缺乏GMP級的生產產能（占54%），另外18%和12%的企業從研發成本和研發周期角度考慮。另外，根據CRB調查，高達81%的公司表示未來5年可能發生研發技術的更換，而FDA要求產品申報IND時必須明確生產工藝，一旦有重大變更需重新申報，因此CDMO為藥企提供了多樣化工藝的靈活選擇，避免了藥企由于技術變更導致的生產工藝變更的轉換成本。 圖表 48：CGT 企業生產模式（左圖），CGT 企業選擇 CDMO 的原因（右圖） 資料來源：CRB：Cell and Ge

166、ne Therapy Industry Report - Final (19Oct2020)，蛋殼研究院 發現階段 臨床前階段 臨床期 臨床期 臨床期 傳統藥物 400-450 200-250 70-80 180-200 400-500 CGT 藥物 900-1100 800-1200 2022 年 6 月 13 日 56 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 49：CGT 企業更換技術意愿（左圖） ，CGT 企業技術更換時間（右圖） 資料來源：CRB：Cell and Gene Therapy Industry Report - Final (19Oct202

167、0)，蛋殼研究院 CGT CDMO 市場快速擴容。據沙利文，全球 CGT CDMO 市場規模從 2016 年 7.67 億美元增長至 2020 年 17.19 億美元，年復合增長率 22.4%。預計 2025 年市場規模達 78.66 億美元，2020 年至 2025 年復合增長率達 35.5%。中國 CGT CDMO 從 2018 年至 2022 年，市場規模由 8.7 億人民幣預計增至 32.6 億人民幣，預計 2027 年市場規模達 197.4 億人民幣。CGT CDMO 將迎來黃金期，未來將有更多公司通過并購或擴張布局這一領域。 圖表 50：全球 CGT CDMO 市場規模及增速 資料

168、來源：Frost & Sullivan，蛋殼研究院 圖表 51：中國 CGT CDMO 市場規模及增速 資料來源：Frost & Sullivan，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 57 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 4 三維度剖析基因治療的挑戰及趨勢展望（技術+生產+商業化） 4.1 基因治療面臨技術&生產&商業化的多重挑戰 4.1.1 技術挑戰 基因治療的兩大技術路徑，基因增補和基因編輯雖然在治療罕見病等遺傳病領域展現出巨大潛力，但依舊存在各自的技術挑戰。例如，由于目的基因的制備相對容易，因此基因增補的技術挑戰集中于遞送載體本身，包括如何提升轉導

169、效率，提高靶向組織特異性，AAV載體容量小，以及可能面臨的免疫障礙（適應性免疫反應和先天免疫反應）等。而基因編輯面臨的最大技術挑戰即脫靶效應CRISPR 編輯系統對體內非目標區域的 DNA 雙鏈進行了錯誤切割可能引發的安全性問題。 （1）遞送載體的技術挑戰 （A）轉導效率：第二章已經闡述，基因治療的一大核心就是轉導效率，即目標基因到達靶細胞的效率，轉導效率越高，目標基因才能更好地發揮治療作用。 （B）靶向組織特異性：研究表明，特異性表達是基因治療的核心，在脫靶組織或細胞類型中的基因表達可能導致毒性或觸發不必要的免疫反應。由于不同適應癥的患病部位不同，比如眼部，肌肉，腦組織等，提高轉基因過程的靶

170、向組織特異性有助于提升治療效果。AAV 進入細胞的過程依賴于細胞表面糖基化受體識別 AAV 衣殼蛋白，因此 AAV 衣殼蛋白決定了其靶向組織特異性。不過，自然發現的 AAV 品種有限，前文已經列示，目前已分離和研究的自然血清型為 12 個。 （C）AAV 載體容量?。篈AV 作為微小病毒科家族成員之一，病毒基因組小，能搭載的目標基因容量只有 4.7kb，無法搭載過大的基因片段，比如編碼肌營養不良蛋白的基因(治療杜氏肌萎縮癥所需的基因)，FVIII(用于治療血友病 A)和視網膜特異性磷脂轉運 ATP 酶ABCA4(用于治療視網膜變性疾病如黃斑變性疾病)等。 （D）免疫障礙：宿主免疫反應是 AAV

171、 載體基因治療能否有效轉導并長期表達的重要障礙。臨床數據顯示，AAV 載體在低劑量給藥時，免疫反應不強烈，但在高劑量給藥時可能引起較為強烈的炎癥免疫反應，對組織器官表現出毒性效應，同時免疫反應還會抑制藥效。免疫反應主要包括適應性免疫反應(adaptive immunity)如 CTL 應答、中和抗體 NAbs，以及對 AAV 轉導后的先天免疫反應（innate immunity） 。CTL 應答：在 rAAV 轉導過程中，衣殼的特異性細胞毒性 T 淋巴細胞(CTL)應答會清除 rAAV 轉染的靶細胞，導致治療失敗，而 CTL 反應的水平依賴于靶細胞上呈現的衣殼特異性抗原的水平，這和器官移植手術

172、中的急性免疫排斥類似。中和抗體 NAbs：中和抗體(NAbs)結合到腺相關病毒(AAV)載體病毒粒子的表面，以防止 AAV 病毒粒子與靶細胞相互作用并進入靶細胞，并阻止 AAV 病毒粒子在細胞核內的有效的細胞內運輸和脫殼。流行病學分析表明，約 40-80%的人血清抗 AAV抗體呈陽性反應，這表明人源性衣殼可能并不是最理想的基因治療載體。因為已經存在的AAV 衣殼免疫，可能面臨還未遞送目標基因，就被免疫系統消滅的風險，從而降低轉導效2022 年 6 月 13 日 58 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 率。同時，AAV 中和抗體的存在也可能影響基因治療多次給藥的治療

173、效果，已發表的研究表明，約 50%的人感染 AAV 后可能有中和抗體，尤其對于需全身使用 AAV 載體才能成功治療的患者，例如患有神經系統疾病和肌肉紊亂的患者，NAbs 尤其成問題。先天免疫反應：研究顯示，在 rAAV 轉導成功后，衣殼和基因表達盒均能引起先天免疫反應，主要是由于衣殼在核內體中被降解之后，AAV 基因盒暴露出來，被 TLR 受體識別。會產生類似移植手術中的慢性免疫排斥反應，導致基因治療藥物在體內發生長期毒性、表達量無法控制，并很快在體內沉默 。 圖表 52：影響 rAAV 基因治療的免疫學障礙 備注：（1）中和抗體(NAbs)結合到腺相關病毒(AAV)載體病毒粒子的表面，以防止

174、 AAV 病毒粒子與靶細胞相互作用并進入靶細胞，并阻止 AAV 病毒粒子在細胞核內的有效的細胞內運輸和脫殼；（2）AAV 病毒粒子通過內吞作用進入細胞后，在核內體中降解，使 AAV 基因組或衣殼暴露于 toll 樣受體 9 (TLR9)或TLR2 等受體，通過 MYD88 驅動途徑觸發先天性免疫應答，需要注意的是，不同類型的細胞可能包含不同的先天免疫傳感器；（3）一些 AAV 病毒粒子能成功逃脫核內體進入細胞質，它們的衣殼在蛋白酶體中被2022 年 6 月 13 日 59 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 泛素化并降解為小肽和表位；（4）這些小肽和表位被裝載在 M

175、HC I 類分子上，呈現在靶細胞表面，使細胞被識別，并最終被特異性細胞毒性 T 淋巴細胞(CTL)反應所消除；（5）AAV 病毒粒子到達細胞核并脫殼；（6）轉錄發生，正鏈和負鏈 RNA 由 AAV 基因表達盒的 ITRs 生成，并輸出到細胞質中形成雙鏈 RNA；（7）雙鏈 RNA 被 dsRNA 傳感器 MDA5/RIG-I 識別，（8）激活了先天免疫反應；（9）轉基因表達后，任何錯誤折疊的蛋白在蛋白酶體中被降解，（4）產生的小肽和表位再次結合 MHC I 類并觸發 CTL 對轉基因組的反應，以至于 AAV 轉導的靶細胞可被轉基因特異性 CTL 識別和清除；（10）最后，治療產物可被分泌到循環

176、中，并被抗原呈遞細胞吸收以激活 B 細胞，產生抑制劑，通過體液免疫反應中和治療蛋白。 資料來源：Engineering adeno-associated virus vectors for gene therapy，蛋殼研究院 （2）基因編輯的技術挑戰 （A）脫靶效應（Off-target effect） ：雖然 CRISPR 基因編輯系統理論上能夠，通過 sgRNA與目標 DNA 的堿基互補配對來識別需要編輯的位點，實現對任何基因組序列的精準定點修飾。野生型 Cas9 蛋白切割雙鏈 DNA 形成雙鏈斷裂（Double-strand Breaks，DSBs），從而增加脫靶效應的幾率。2022

177、年 3 月 2 日，發表在 Nature 的研究顯示，通過冷凍電鏡觀察到，當 sgRNA 在第 18-20 個堿基錯配時，此時配對結構較松散，但 Cas9 酶并沒有放棄前進，而是通過一個手指狀結構緊緊抓住錯配區，從而穩定了 RNA-DNA 雙鏈，使其表現地像正確配對，為 Cas9 對 DNA 的切割鋪平道路，從而導致嚴重的安全性問題“脫靶效應”即 CRISPR 編輯系統對體內非目標區域的 DNA 雙鏈進行了錯誤切割，導致染色體重排，要么切除了具有功能活性的基因，導致各種生理或信號異常；要么切除了抑癌基因，導致細胞癌變風險增加。 （B）Cas9 酶自身的大尺寸：CRISPR-Cas9 基因編輯技

178、術，除了面臨潛在的脫靶效應外，Cas9 酶自身的大尺寸也是限制其更廣泛應用的一大難題。目前廣泛使用的 Cas9 核酸酶具有較大的分子尺寸（通常大于 1000 個氨基酸） ，而廣泛應用于基因治療中的腺相關病毒（AAV）載體的承載容量卻十分有限，在容納 CRISPR 核酸酶與 sgRNA 的編碼序列之余往往難以承載更多其他功能元件，這嚴重限制了其在基因治療等領域的應用。 4.1.2 病毒載體的生產瓶頸 第三章，我們已經闡述了病毒載體的生產瓶頸。病毒載體生產的上游（USP）難點包括：如何減少瞬時轉染所需的質粒數量以及提高轉染效率，從而降低質粒成本（AAV 主要成本來源）；如何提高細胞培養密度，擴大產

179、能。 下游（DSP）主要難點在層析純化環節，尤其是去除空殼病毒。因為 AAV 常用于體內基因治療，對純度要求高。去除工藝相關雜質（細胞基質、培養基組分等）較容易，采用核酸酶、超濾、親和層析即可；但產品相關雜質如空殼病毒、降解產物等較難去除。目前病毒載體 DSP 整體收率僅 20-30%，難點在于上游 USP 粗液中大量存在的空殼病毒（占比高于70%） ，其不含有治療基因但衣殼蛋白本身會引起免疫原性風險。而且，空殼病毒會和完整病毒衣殼競爭感染患者細胞表面有限的受體，導致轉導效率降低，因此為了保證治療效果，空殼率越高需要越大的治療劑量，從而帶來高劑量副作用，尤其對于靶向大腦、脊髓等體積較小的組織。

180、 2022 年 6 月 13 日 60 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 4.1.3 商業化困境 回顧第一章我們對基因治療發展歷程的闡述，EMA 于 2012 年和 2016 年批準的兩款基因治療產品 Glybera 和 Strimvelis，均因商業化銷售堪憂，分別于 2017 年被迫退市和 2018 年被GSK 出售。 一方面，罕見病適應癥的患者基數本身較少。Glybera 用于治療脂蛋白脂肪酶缺乏癥 LPLD，該疾病過于罕見，發病率約為 1/100 萬且誤診率較高。上市期間僅 1 位患者接受了該治療。Strimvelis 用于治療腺苷脫氨酶 ADA 突變導致

181、的重度聯合免疫缺陷癥(ADA-SCID)，該疾病極為罕見，每年歐洲僅新增 15 例患者，因此截至 2017 年，僅 2 名患者接受治療。直到2018 年 4 月，GSK 將 Strimvelis 出售給 Orchard 時，僅 5 例患者接受了該治療。 另一方面，基因治療產品的商業化定價極其高昂。第三章我們已經闡述，基因治療的產品2019 年 FDA 批準諾華的 Zolgensma 產品，定價高達 212.5 萬美元（合人民幣 1400 萬元）/次，有“全球最昂貴藥物”之稱，其余幾款產品的平均治療費用也在 100 萬美元以上?；蛑委熝邪l成本過高導致的終端商業化定價極其高昂，加之保險支付體系欠

182、缺，導致實際有支付能力的患者寥寥無幾。 4.2 從技術&生產&商業化維度，展望基因治療發展趨勢 4.2.1 技術趨勢，提高基因治療的安全性、有效性及耐久性 （1）遞送載體的技術趨勢 由于 AAV 載體由基因組和衣殼蛋白兩部分組成，為了克服遞送載體的技術挑戰，往往從這兩部分著手。為提高轉導效率，采用“基因表達盒工程”。為提高靶向組織特異性，采用“衣殼工程”，因為 AAV 衣殼蛋白決定了其靶向組織特異性AAV 進入細胞的過程依賴于細胞表面糖基化受體識別 AAV 衣殼蛋白。針對 AAV 載體容量較小的問題，有兩類改進方案，一是將大體積的目的基因分包到兩個（或多個）載體，再利用 ITR 序列的同源重組

183、合并AAV 基因組，二是只截取保留目的基因的功能性片段。為克服機體的免疫障礙，也可以從“基因表達盒工程”和“衣殼工程”著手。 （A）為提高基因轉導效率，發展趨勢：利用“基因表達盒工程”，方法有三。（1）突變AAV 載體上的 ITRs（末端反向重復序列）：因為 ITRs 會啟動單鏈 AAV 基因組合成 dsDNA，導致 AAV 轉導效率受限。突變 ITRs 防止 Rep 蛋白剪切，產生特異性的自互補 AAV (scAAV)中間體。研究表明，由 scAAV 編碼的 GFP 或 FIX 比傳統單鏈 AAV 載體編碼的 GFP 或 FIX表達更快，表達水平更高。重磅產品 Zolgensma 的核心正是

184、 scAAV 載體。（2）使用組織特異性啟動子：因為啟動子與基因表達量和表達時限相關。過往 rAAV 載體使用的啟動子大多為單向通用型啟動子，但使用組織特異性啟動子可開啟一個更具細胞特異性和自然的表達譜，增加目標基因表達效能，并且不易沉默。另外，開發具備基因開關作用的誘導型啟動子，可能改變過往基因治療被認為永久性改變患者遺傳物質且無法被關閉或調整的風險。（3）優化轉基因密碼子：當前臨床使用的大多數治療性轉基因，來自未經密碼子優化的自然基因序列。研究表明，編碼 FVIII 的 rAAV 載體的密碼子優化序列比含有野生型2022 年 6 月 13 日 61 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各

185、項聲明請參見報告尾頁。 FVIII 序列的 rAAV 載體誘導的 FVIII 表達水平更高。而且，同一個基因經過不同供應商優化后，表達量會比野生型序列增加 2-9 倍不等。 （B）為提高靶向組織特異性，發展趨勢：利用“衣殼工程”改造得到新的 AAV 衣殼蛋白，方法有三。 （1）合理設計：一是將特定多肽序列嫁接在衣殼表面，讓它們可以與特定細胞表面的受體相結合。二是擾亂細胞對衣殼蛋白的降解過程，定點突變表面暴露的酪氨酸殘基，通過抑制蛋白酶體降解和促進細胞內轉運，促進靶細胞轉導。 （2）定向進化：即模擬自然進化機制，在衣殼蛋白中引入大量隨機突變，然后在選擇壓力下篩選出具有特定生物性質和特征的衣殼。

186、（3）生物信息學和計算機輔助設計：通過比較不同 AAV 的衣殼蛋白序列，推斷出衣殼蛋白的進化過程，并且發現衣殼蛋白上具備高度多樣性的區域。結合高通量測序，使用生物信息工具設計衣殼變異庫，以確定允許操作的高變異性區域。多家公司都已布局 AAV 衣殼蛋白發現平臺，包括 Sarepta、Roche/Spark、諾華/Avexis、武田和CRISPR Therapeutics。2021 年，哈佛大學 George Church 等人創立的 Dyno 獲得了近 1 億美元的 A 輪融，該公司通過機器學習和高通量篩選建立了 AAV 衣殼蛋白改造的平臺。最近發表的一項研究顯示，他們從 AAV2 野生型序列的

187、一個 28 個氨基酸片段獲得了 110,689 個工程衣殼，變種數超過了天然 AAV 序列的多樣性。 圖表 53：“衣殼工程”主要方式 資料來源：Adeno-associated virus vector as a platform for gene therapy delivery，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 62 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 （C）針對 AAV 載體容量小的問題，發展趨勢： （1）雙重 AAV 載體：即利用 ITR 序列的同源重組合并 AAV 基因組。將大體積的基因表達盒分到兩個或多個載體，運送到相同的細胞，病毒在細胞核中

188、脫殼后，片段之間同源重組形成完整的轉基因組。已在動物身上成功傳遞了 2-3 個獨立 AAV 載體，并成功表達了功能性肌萎縮蛋白。 （2）交叉包裝 AAV 基因組：將 AAV 基因組交叉包裝到其他細小病毒的衣殼中。 （3）基因片段剪切：對于較大的基因片段，只截取其有功能的區域，例如遞送 FVIII 基因，去除 B-domain；遞送 DMD 基因，保留 micro-DMD 片段等。 （D）針對免疫障礙，包括克服適應性免疫（CTL 應答，中和抗體 NAbs）和先天免疫反應兩方面。 （D1）為克服 CTL 應答，發展趨勢： （1）“基因表達盒工程”：使用組織特異性啟動子可限制 AAV 病毒粒子轉導到

189、靶細胞(例如在肌肉或肝臟中)，阻止其在抗原呈遞細胞中的表達，降低轉基因誘導的 CTL 反應?；蛞雰仍葱?miRNA 介導的調控機制，在抗原呈遞細胞中下調轉基因表達，降低基因表達 CTL 反應。 （2）“衣殼工程”：AAV 衣殼的磷酸化位點突變，以避免泛素化和蛋白酶體介導的衣殼降解，逃脫了衣殼特異性 CTL 介導的對轉導的靶細胞清除。 （D2）針對 AAV 中和抗體（NAbs）的存在，發展趨勢： （1）非人源性 AAV 衣殼：使用從非人靈長類動物以及其他脊椎動物中分離的 AAV 衣殼蛋白，已有證據表明，從非人靈長類動物和豬身上獲取的 AAV 衣殼不受人體 AAV 中和抗體影響，且轉導效率理想；

190、 （2）AAV 衣殼改造：基于對 AAV 病毒粒子如何與特異性單克隆抗體相互作用的理解，合理設計和定向進化 AAV 衣殼突變體，不僅能夠逃脫 NAb 活性，同時不影響轉導效率和組織特異性。AAV 顆粒上的 NAb 識別位點可能在進化上是保守的，并位于一個特定的區域，該區域殘基的合理突變可以使突變病毒規避 NAbs 的識別。例如 AAV2 單克隆抗體 A20 識別AAV2 衣殼的多個殘基，包括 VP1 的 265 殘基區域，并阻斷 AAV2 轉導，通過合理的設計，AAV2 衣殼被設計成 AAV2.5，它在 VP1 的 265 殘基處發生突變，使 A20 無法識別或阻止A20 對細胞的轉導。 （D

191、3）為克服先天免疫反應，發展趨勢：（1）基因表達盒工程：降低 TLR9 對其 CpG 位點的識別，如肌肉注射 CpG 缺失的 AAVrh32.33 載體后，在效應 T 細胞浸潤較少的情況下實現持久性轉基因表達。 （2）整合干擾 TLR 結合的寡核苷酸：基于某些寡核苷酸可以干擾TLR9-靶點結合的識別，整合寡核苷酸，如來自端粒的(TTAGGG)4 序列，進入 AAV 基因表達盒中，降低了小鼠 TLR9 介導的先天免疫應答，增加了 AAV 轉導效能。 （3）組織特異性啟動子：選擇合適的組織特異性啟動子降低先天免疫反應，有助于降低炎癥副反應，已有研究顯示，組織特異性啟動子可以避免 AAV 對視網膜的

192、組織破壞和炎癥反應的發生。 （2）基因編輯的技術趨勢 首先，基因編輯的大勢所趨是從體外到體內基因編輯，降低治療費用；從單基因到多基因編輯，為更廣泛的適應癥提供治療方案。以下，重點闡述為克服基因編輯系統的“脫靶效應”的相關發展趨勢。由于 CRISPR/Cas9 系統由 Cas 蛋白和 sgRNA 兩部分組成，當前大部分改進策略基于 Cas 蛋白，其中以 Cas9 的系列突變體居多，而基于 Cas13 的 RNA 單堿基編輯近年也成為研發的熱點。 2022 年 6 月 13 日 63 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 （A）基于 Cas 蛋白的改造策略 （A1）Cas

193、9 系列突變體：由于野生型 Cas 切割 DNA 雙鏈斷裂，為降低脫靶效應，可通過特定位點氨基酸的突變獲得單鏈靶向剪切功能的 Cas9 切刻酶（Cas9 nickase，Cas9n）或者全失活的 Cas9（dead Cas9，dCas9）等。 Cas9n（Cas9-nickase） ：切割單鏈斷裂（Single-strand Breaks，SSBs） 。通過使 Cas9 蛋白的 HNH 或 RuvC 核酸酶結構域失活實現。單鏈缺口會通過高保真的堿基切除修復以減少脫靶效應。CRISPR/Cas9-nickase 基因編輯技術的原理與 ZFN 和 TALEN 類似，兩個Cas9n/sgRNA 復合

194、物同時靶向一個位點，分別切割其中一條 DNA 鏈，實現雙鏈斷裂，誘導 NHEJ 或者 HR 修復。研究表明，該系統的脫靶效率最高降低近 4 個數量級。 圖表 54：CRISPR/Cas9-nickase 基因編輯技術 資料來源：基因編輯技術：進展與挑戰，蛋殼研究院 dCas9（dead Cas9） ：失活 Cas9，與抑制或激活因子融合，調控基因表達。由于脫靶效應是由于切割 DNA 產生，所以科學家利用不具備 DNA 切割能力，但仍然可以在 sgRNA 指導下與相應的 DNA 特異性結合的失活 Cas9(dCas9)，與轉錄抑制因子或者激活因子融合，實現靶基因的抑制與激活。 圖表 55：基于

195、CRISPR/dCas9 的轉錄調控技術 資料來源：基因編輯技術：進展與挑戰，蛋殼研究院 fCas9（dCas9-FokI）：dCas9+Fok核酸內切酶形成融合蛋白，實現切割。理論上dCas9/sgRNA 只能單純靶向引導，無法切割 DNA 斷裂，類似于 ZFN 或 TALEN 的 DNA 結2022 年 6 月 13 日 64 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 合結構域。啟發于前兩代基因編輯技術，通過引入 Fok核酸內切酶的切割結構域，與dCas9 連接成融合蛋白 fCas9，能夠實現切割。研究表明，fCas9 的特異性比野生型 Cas9高出 140 倍以上，

196、比 Cas9n 至少高出 4 倍。 圖表 56：CRISPR/dCas9-FoK基因編輯技術 資料來源：基因編輯技術：進展與挑戰，蛋殼研究院 基于 dCas9 的單堿基編輯（BE）技術。Cas9 的突變體 Cas9n、dCas9 不切割雙鏈 DNA，但可以靶向定位。啟發于 CRISPR/dCas9-FoK融合蛋白的設計，通過結合能夠催化特定堿基轉換的蛋白/結構域，構建 CRISPR/Cas9n/dCas9 導向的單堿基編輯技術。dCas9 相當于一種連接子（linker） ，通過蛋白融合嫁接不同生物活性的酶。例如， （1）Liu 課題組將源自大鼠的胞嘧啶脫氨酶（APOBEC1）與 dCas9

197、融合，發現其可以定點將 C 轉變為 U，然后在后續的 DNA 修復作用下實現 C：G 堿基對到 T：A 的轉變。隨后日本神戶大學的 Kondo 課題組及上海交通大學的常興課題組也報道了類似研究成果。 （2）為了實現 A：T 到 G：C 的轉換，Liu 課題組通過改造大腸桿菌的 tRNA 腺苷脫氨酶（TadA） ，獲得了第 7 代腺嘌呤堿基編輯器（adenine base editors，ABEs） 。即，C 到 T 以及 G 到 A 堿基之間的自由轉換已經實現，將來有可能做到 4 種堿基的任意轉換。 （3）2016 年，哈佛大學劉如謙實驗室將dCas9 與胞苷脫氨酶融合，在 sgRNA 指導下

198、不是切割基因而是糾正基因的單堿基突變。 圖表 57：基于 CRISPR/dCas9 的單堿基編輯技術 資料來源：基因編輯技術：進展與挑戰，蛋殼研究院 SuperFi-Cas9：基于 Cas9 脫靶機制的發現，大幅降低脫靶概率。為降低脫靶效應，研究者已經對 Cas9 蛋白進行多種突變體優化，不過突變體的切割速率同時也明顯降低。2022年 3 月 2 日，美國德州大學奧斯汀分校的研究團隊在 Nature 期刊發表“Structural basis for 2022 年 6 月 13 日 65 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 mismatch surveillance

199、 by CRISPRCas9 ”。研究團隊首先利用冷凍電鏡對 CRISPR-Cas9 產生脫靶效應的結構特征進行解析，發現了 Cas9 的手指狀結構導致了脫靶，并在此基礎上開發出了兼具低脫靶效應和高切割速率雙重優勢的 Cas9 突變體SuperFi-Cas9。SuperFi-Cas9 的手指狀結構部分被改造成遠離 DNA，從而在錯配時，不會用來穩定錯配結構。SuperFi-Cas9 的脫靶概率比原始版本 Cas9 要降低 4000 倍，而且編輯效率一樣高。 目前，研究團隊已經證明了 SuperFi-Cas9 在試管中對 DNA 的編輯，在活細胞中測試的實驗正在進行中。 （A2）Cas12a：需

200、要富含 T 堿基的 PAM 序列，與基于 Cas9（富含 G 堿基的 PAM 序列）的堿基編輯系統互補，使基因編輯應用面更為全面。由于 CRISPR 基于 PAM 序列識別提供靶向性，而 CRISPR/Cas9 受富含 G 堿基的 PAM 序列限制，不能實現任意序列的靶向。當前廣泛使用的 Cas9 家族核酸酶作為效應因子的 CRISPR/Cas9 屬于型 CRISPR/Cas 系統，而幾乎所有的古細菌和眾多的細菌都采用 CRISPR/Cas 機制進行免疫防御，例如在普氏菌和弗朗西斯氏菌屬（Prevotella 和 Francisella 1）中存在另一個類 CRISPR/Cas 系統，被歸為型

201、 CRISPR/Cas 系統。2015 年，張鋒團隊證實型系統中的 Cpf1（CRISPR from Prevotella and Francisella 1） （現稱“Cas12a”）能在人類細胞中介導有效的基因編輯。Cas12a 需要富含 T 堿基的 PAM 序列，有助于其在基因組富含 A/T 堿基的物種中使用。類似 fCas9，上?？萍即髮W的陳佳課題組將失活的 dCas12a 與大鼠源的胞嘧啶脫氨酶（APOBEC1）融合，研究證實其有效催化人類細胞中 C 到 T 堿基的轉換。 （A3）基于 Cas13 的 RNA 單堿基編輯，拓展基因編輯技術的應用領域。除了基于 DNA層面編輯，張鋒團隊

202、發現 CRISPR 蛋白家族的 C2c2（現稱 Cas13a）具有 RNA 靶向和編輯功能，包括 Cas13a/b/c/d。2017 年，張鋒團隊基于 Cas13 蛋白開發了更加高效的 RNA 單堿基編輯器。這些技術都獲得了大額的風險投資，成為當下熱門的賽道。 （B）sgRNA改造：由于sgRNA 結構和組成可能引起脫靶效應，研究表明，增加或減少2-3 個核苷酸的sgRNA 能減少錯配率，增加靶序列的專一性。通過創造新的sgRNA 設計規則并建立人體和小鼠的全基因庫，用基因庫設計出的sgRNA 能夠有效減少CRISPR/Cas9 系統的脫靶效應。 （C）PAM 序列的長度：研究顯示，較長的PA

203、M 序列能夠有效地減少脫靶效應。這表明更長的PAM 序列在全基因組中，特異性更高，潛在的脫靶位點少，幫助進一步增強靶序列的專一性。例如，金黃色釀膿葡萄球菌（Staphylococcus aureus）Cas9 蛋白（SaCas9） 識別的PAM 區為NNGRRT（NNGAAT、NNGAGT、NNGGAT 和NNGGGT），嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）Cas9 蛋白（StCas9） 的PAM 序列為NGGNG 和NNAGAAW，腦膜炎雙球菌（Neisseria meningitidis）Cas9 蛋白（NmCas9） 的PAM 序列為NNNNGATT。 （D

204、）針對 Cas 蛋白過大的問題，開發小型 Cas 酶。例如，斯坦福大學團隊于 2021 年 9 月在 Molecular Cell 期刊發表，設計了一款全新的迷你 CRISPR 系統CasMINI，它就像“瑞士軍刀”一般，小巧玲瓏卻又功能眾多，更容易傳遞到哺乳動物細胞中。同時，CRISPR 先驅、諾獎得主 Jennifer Doudna 教授共同創立的基因編輯公司 Mammoth Biosciences 也在開發小型 Cas 酶，包括 Cas14 和 Cas，該公司于 2021 年 9 月獲得 1.95 億美元新融資，估值超過 10 億美元。 2022 年 6 月 13 日 66 / 70 本

205、報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 4.2.2 病毒載體的生產優化趨勢，降成本+擴產能 第三章我們已經闡述，病毒載體生產的上游主要包括轉染和細胞擴增培養，其中，轉染方式包括瞬時轉染和穩定轉染，細胞擴增培養方式包括貼壁培養和懸浮培養。目前，轉染工藝以多質粒共轉染的瞬時轉染為主，目前約 70%產品使用貼壁細胞，包括 FDA 批準的兩款基因療法；而細胞擴增以貼壁培養工藝更為成熟應用。由于病毒載體的產能極度短缺，從提高產量并降低生產成本的商業化角度出發，未來“穩定轉染+懸浮培養”將占據主流趨勢，且二者本身互相驗證，穩定轉染通常更適應懸浮的細胞系。病毒載體生產的下游包含環節眾多，其中最核

206、心的環節是層析純化，當前面臨 DSP 回收率低的問題，未來應當從降低空殼率角度改進生產工藝，例如應用分析型超速離心技術（AUC）等。 （1）上游：穩定轉染+懸浮培養 穩定轉染的關鍵優勢在于，避免使用昂貴的質粒帶來的成本優勢。由于質粒是 AAV 生產中的核心原材料和主要成本來源。因此，降低質粒的使用量，能有效降低 AAV 的生產成本。 瞬時轉染，是指將含有目標基因的病毒質粒和用于輔助病毒增殖的質粒同時遞送給工具細胞來生產病毒載體的方式，常見即HEK293細胞/三質粒共轉染法。瞬時轉染，只要將遺傳物質遞送到細胞即可，無需整合進宿主細胞基因組。因此轉染的遺傳物質在細胞內停留的時間有限，并且不會轉移至

207、其他新的分裂細胞中。優劣勢：采用瞬轉生產病毒載體，工藝相對簡單，且收獲高效縮短研發時間。但生產過程需要昂貴的GMP級質粒用于多質粒轉染，而且下游還需要額外的純化步驟，以清除輔助質粒、細胞DNA和轉染試劑等。另外，瞬時轉染難以大規模懸浮培養細胞。 穩定轉染，是指通過基因修飾，改變細胞系的宿主基因組，獲得目標基因的持續穩定表達。需將目標基因和病毒包裝基因插入生產細胞系（293T細胞），以此構建穩定表達的生產重組病毒的細胞系。優劣勢：穩定轉染，通過前期的基因修飾使目標基因穩定表達，避免使用多質粒轉染步驟對昂貴質粒的高需求量，有效降低生產成本，使整個COG減少15-30%。另外，穩轉細胞系可以達到更高

208、的細胞密度，適合大規模的細胞懸浮培養。不過，建立穩轉細胞系，前期需投入較高的成本和時間（約1年）。 圖表 58：瞬時轉染和穩定轉染的圖示 資料來源：What is the Difference Between Transient and Stable Transfection，蛋殼研究院 2022 年 6 月 13 日 67 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 59：瞬時轉染和穩定轉染的對比 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 細胞懸浮培養的關鍵優勢在于，產能及成本優勢。一是易于放大至生物反應器生產規模，二是顯著提高單位體積的細胞培養密度，三是采用無血清培養基

209、，簡化下游純化步驟。前文已經闡述，基因治療對病毒載體的需求量隨給藥范圍的擴大呈指數級增長，因此規?；a成本更低的懸浮培養必將成為主流趨勢。目前大部分公司正在從貼壁培養技術過渡到懸浮培養技術，據CRB披露，約有65%的公司正在或即將建設懸浮細胞病毒載體生產平臺。 貼壁培養，是指細胞緊密附著于固相表面進行生長的方式，通常使用需要血清（FBS）的貼壁 HEK293T 細胞系。優劣勢：雖工藝成熟，但由于培養裝置表面積的大小直接限制了細胞擴增的數量，只能通過增加相同培養系統單元的數量或使用更大的設備來提升產量。因此在 GMP 條件下，貼壁培養難以執行大規模生產，不僅設備投資金額大，管理難度大幅增加，且

210、工藝放大時所需的質粒及轉染試劑用量大，成本高。同時貼壁培養依賴于動物源血清培養基，下游純化步驟較多。 懸浮培養，是指在不斷攪動或搖動的液體培養基里，培養單細胞和小細胞團的培養方式，用于非貼壁依賴性細胞（SF9 昆蟲細胞）培養，或某些經過馴化適應后的貼壁依賴性細胞（HEK293 細胞） 。優劣勢：相比于貼壁培養，懸浮培養易于從實驗室規模的搖瓶或轉瓶放大至生物反應器規模的生產，無需繁瑣的細胞附著和酶/機械解離。同時，懸浮培養細胞系基本可生長于無血清培養基，不僅降低成本，還能簡化下游純化的步驟。據 COG 測算，利用懸浮反應器的單位成本明顯較低，且隨著需求量的增加顯著減少。不過，懸浮培養需克服的難點

211、在于，細胞易成團，且馴化無血清懸浮細胞系的耗時較長（8-18 個月）。 含義優勢劣勢（1）遺傳物質在細胞內停留時間有限，且不會轉移至其他新的分裂細胞中。（2）需要昂貴的GMP級質粒用于多質粒轉染。（3）下游還需額外純化步驟，以清除輔助質粒、細胞DNA和轉染試劑等。（4）難以大規模懸浮培養細胞。（1）通過前期的基因修飾使目標基因穩定表達，避免使用多質粒轉染步驟對昂貴質粒的高需求量，有效降低生產成本。（2）穩轉細胞系可以達到更高的細胞密度，適合大規模的細胞懸浮培養。瞬時轉染將含有目標基因的病毒質粒和用于輔助病毒增殖的質粒同時遞送給工具細胞來生產病毒載體，常見HEK293細胞/三質粒共轉染法。（1）

212、只要將遺傳物質遞送到細胞即可，無需整合進宿主細胞基因組。工藝相對簡單，且收獲高效，縮短研發時間。穩定轉染通過基因修飾，改變細胞系的宿主基因組，獲得目標基因的持續穩定表達。（1）建立穩轉細胞系，前期需投入較高的成本和時間（約1年）。2022 年 6 月 13 日 68 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 圖表 60：貼壁培養和懸浮培養的細胞密度 資料來源：Pubmed，蛋殼研究院 圖表 61：細胞的貼壁培養與懸浮培養的對比 資料來源：公開信息，蛋殼研究院整理 培養方式培養設備收獲體積（L/單元）細胞密度10層細胞工廠CF10（0.6）2中空纖維生物反應器HF（2）5.

213、335104個細胞/cm2固定床反應器FB（66）、FB（133）、FB（333）100、200、5002105個細胞/cm2微載體生物反應器RMmc(60)、RMmc(120)、RMmc(240)、RMmc(600)50、100、200、500一次性攪拌罐生物反應器SUB（50）、SUB（100）、SUB(200)、SUB(500）、SUB（1000）50、100、200、500、10003.18105個細胞/mlSUB（50）20001.27106個細胞/ml貼壁（括號內為表面積，m2)懸?。ɡㄌ杻葹轶w積，L）含義優勢劣勢（1）培養裝置表面積直接限制了細胞擴增的數量，只能通過增加相同培養系

214、統單元的數量或使用更大的設備來提升產量。因此在GMP條件下，貼壁培養難以執行大規模生產，不僅設備投資金額大，且管理難度大幅增加。（2）工藝放大時所需的質粒及轉染試劑用量大，成本高。（3）貼壁培養依賴于動物源血清培養基，下游純化步驟較多。（1）懸浮培養易于從實驗室規模的搖瓶或轉瓶放大至生物反應器規模的生產，無需繁瑣的細胞附著和酶/機械解離。（2）懸浮培養細胞系基本可生長于無血清培養基，不僅降低成本，還能簡化下游純化的步驟。貼壁培養細胞緊密附著于固相表面進行生長的方式，通常使用需要血清（FBS）的貼壁HEK293T細胞系。（1）工藝成熟。懸浮培養在不斷攪動或搖動的液體培養基里，培養單細胞和小細胞團

215、的培養方式，用于非貼壁依賴性細胞（SF9昆蟲細胞）培養，或某些經過馴化適應后的貼壁依賴性細胞（HEK293細胞）。（1）細胞易成團，且馴化無血清懸浮細胞系的耗時較長（8-18個月）。2022 年 6 月 13 日 69 / 70 本報告版權屬于蛋殼研究院。 各項聲明請參見報告尾頁。 （2）下游：降低空殼率 降低空殼率是提升下游收率的關鍵。由于空殼病毒不僅會和完整病毒競爭感染患者細胞，導致治療劑量增加；而且空殼病毒本身的衣殼蛋白，存在引發過度免疫反應的風險。因此，降低空殼率是提升下游生產效率的關鍵。由于空殼病毒和完整病毒物理上高度相似，采用高通量、敏感準確的分析工具來檢測完整衣殼/空衣殼/部分完

216、整衣殼的表征差異，能夠有效識別各類病毒衣殼。目前精度較高的方法是應用分析型超速離心技術（AUC），AUC 可以表征 AAV 病毒顆粒的特性，精準測定 AAV 病毒載體空殼率。 4.2.3 商業化趨勢 前文已經分析，基因治療產品商業化失敗的案例，源于罕見病患者基數較少，以及商業化定價極其高昂兩方面原因。因此，為了解決商業化困境，一方面，基因治療的適應癥將逐漸從罕見病拓展至腫瘤以及慢性?。ㄒ腋?三高等）等常見病，另一方面，在病毒載體的生產工藝不斷優化，基因治療產品的研發成本降低的背景下，加之保險支付體系的完善，未來能夠負擔基因治療費用的患者將大幅提升，市場推廣前景更為廣闊。 一方面，適應癥從罕見病

217、拓展至常見病，實現“單次治療”。目前基因治療的適應癥主要集中于罕見病，但基因治療“從根治愈，單次給藥”的優勢具備巨大吸引力，隨著 AAV 病毒載體技術及生產工藝越發成熟，越來越多的基因治療在研管線的適應癥拓展至常見病。比如，Regenxbio 的 RGX-314 用于治療濕性年齡相關性黃斑變性 wAMD，RGX-501 用于純合子家族性高膽固醇血癥 HoFH，以及舒泰神的 STSG-0002 用于治療乙肝。針對 wAMD 的治療，目前雷珠單抗、阿柏西普等抗 VEGF 的重磅藥，每月高頻率眼內注射不夠便捷，而 RGX-314 基于 AAV8 載體，直接遞送 anti-VEGF fab 基因到眼內

218、，“單純治療”臨床結果顯示了良好的安全性和有效性。針對 HoFH 單基因病的治療，目前 RNAi 藥物 Inclisiran 基于 GalNac偶聯技術平臺遞送，而 RGX-501 基于 AAV8 載體，遞送 LDLR 基因到肝臟，“單次給藥”。針對乙肝的治療，目前強生和羅氏的兩款 RNAi 藥物 JNJ-2989 和 DCR-HBVS 也是基于GalNac 偶聯技術平臺遞送，而舒泰神的 STSG-0002 基于 AAV 載體，遞送靶向 HBV 基因組的 shRNA 序列。 另一方面，保險支付體系日趨完善。目前基因治療藥企大多與保險公司合作，推出“分期付款”模式，且按療效付款/無效退款。比如，

219、諾華允許部分保險公司在 5 年內以每年 42.5 萬美元對 Zolgensma 進行分期支付，美國的保險公司則推出“商業保險 CGT 專項保單”，實現商保全額覆蓋，參保者按月支付保費即可。比如 Bluebird 提出，患者可采用五次分期付款的支付模式，其中首次付款是在 Zynteglo 輸注時支付，當患者此后不再需要輸血治療 TDT的情況下，才分四年支付剩余的四次款項。此外，藍鳥生物與德國多家法定醫療保險公司簽訂支付協議，并且規定僅在治療有效的情況下支付治療費用。再比如，Spark Therapeutics 提出新的支付方式：第一年患者支付一定的預付款，如果 20 年后基因療法依然有效，患者將補全治療費用。