基因治療行業(yè)人才壁壘

基因治療行業(yè)人才壁壘

基因治療行業(yè)人才壁壘基因治療藥物的構(gòu)建、工藝開發(fā)和臨床研究等環(huán)節(jié)難度大，制約因素多、控制復(fù)雜，需要大量具備良好技術(shù)、工藝、臨床醫(yī)學(xué)或項(xiàng)目管理等背景經(jīng)驗(yàn)的復(fù)合型人才。近年來，隨著基因治療行業(yè)的整體快速發(fā)展，對(duì)于復(fù)合型人才的需求大幅增加，但受限于全球基因治療藥物的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)經(jīng)驗(yàn)有限且尚不成熟，該等人才在全球范圍內(nèi)均屬于稀缺性較高的人力資源。因此，對(duì)于行業(yè)新進(jìn)入者而言，短期內(nèi)建設(shè)完善且具有良好競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合型人才團(tuán)隊(duì)將是巨大的行業(yè)壁壘。基因治療行業(yè)編輯技術(shù)定向精準(zhǔn)，功能強(qiáng)大前述已經(jīng)介紹基因編輯技術(shù)的技術(shù)路徑以及發(fā)展歷程。目前，在基因編輯領(lǐng)域，研發(fā)管線集中于CRISPR/Cas9技術(shù)。CRISPR/Cas9的三位發(fā)明者奠定其成為基因編輯領(lǐng)域三巨頭的基礎(chǔ)，EmmanuelleCharpentier教授，JenniferDoudna教授，以及張鋒教授，分別創(chuàng)立全球領(lǐng)先的基因編輯公司CRISPR，Intellia，Editas。國(guó)內(nèi)基因編輯管線整體仍處于臨床早期階段。進(jìn)展最快的是博雅輯因的體外療法ET-01，處于臨床1期，體外療法還有瑞風(fēng)生物的RM001。體內(nèi)療法包括本導(dǎo)基因的BD111，北京中因的ZVS203e，以及輝大基因的HG-203。博雅輯因的ET-01產(chǎn)品用于治療輸血依賴性β地中海貧血癥（TDT）?；蛑委熜袠I(yè)下游下游是各類罕見病/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），β-地中海貧血（TDT），A/B型血友病，遺傳性視網(wǎng)膜病變等。近年來隨著覆蓋藥品研發(fā)和生產(chǎn)服務(wù)的CDMO模式逐漸興起，基因治療領(lǐng)域的CRO/CDMO企業(yè)也逐漸興起，成為協(xié)助基因治療藥物研發(fā)的中堅(jiān)力量?；蛑委煔v史發(fā)展歷程1962年，Szybalski等人發(fā)現(xiàn)Ca2﹢有刺激DNA轉(zhuǎn)入細(xì)胞的作用，Ca2＋能使細(xì)胞膜磷脂雙分子層形成液晶結(jié)構(gòu)，促使細(xì)胞外膜與內(nèi)膜間隙中的部分核酸酶解離開來，離開所在區(qū)域，誘導(dǎo)細(xì)胞成為感受態(tài)細(xì)胞，細(xì)胞膜出現(xiàn)間隙，DNA可以通過間隙進(jìn)入細(xì)胞，為人工轉(zhuǎn)移遺傳物進(jìn)入細(xì)胞邁出第一步。1967年，Nirenberg提出遺傳工程用于人類基因治療，基因治療的想法誕生。1968年，Burnett等用DEAE協(xié)同轉(zhuǎn)移的方法將病毒導(dǎo)入培養(yǎng)細(xì)胞，為病毒作為遺產(chǎn)物質(zhì)的載體做鋪墊。1972年，Grahant等對(duì)磷酸鈣介導(dǎo)的DNA轉(zhuǎn)移過程進(jìn)行詳細(xì)的研究，使這一技術(shù)得到普遍的接受和應(yīng)用。1973年，美國(guó)科學(xué)家和幾名醫(yī)生在德國(guó)進(jìn)行首次基因治療實(shí)驗(yàn)。病人是一對(duì)體內(nèi)缺乏一種稀有酶的姐妹研究人員將一種攜帶有可使病人本身的酶分泌恢復(fù)正常的的病毒-肖普化乳頭瘤病毒注入患者體內(nèi)。實(shí)驗(yàn)無療效也無副作用。1990年，被稱為基因治療之父的WilliamFrenchAnderson醫(yī)生領(lǐng)銜進(jìn)行一項(xiàng)長(zhǎng)期臨床試驗(yàn)，治療患有腺苷脫氨酶（ADA）缺乏性重度聯(lián)合免疫缺陷癥（ADA-SCID）的兒童。使用逆轉(zhuǎn)錄病毒將ADA基因轉(zhuǎn)移到分離的T細(xì)胞中，然后將這些基因修飾的T細(xì)胞回輸至患者體內(nèi)，以求向ADA-SCID患者中引入健康的ADA基因。令所有人高興的是，臨床試驗(yàn)觀察到兒童健康狀況的顯著改善。表明基因治療可以用來治療病人。1991年，中國(guó)復(fù)旦大學(xué)的研究人員進(jìn)行成纖維殘暴基因治療血友病B項(xiàng)目，此外還開展針對(duì)腫瘤和血液病的基因治療。1999年，基因治療的進(jìn)展遭遇滑鐵盧，18歲的JesseGelsinger患有鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶缺陷（OTC），他參與一項(xiàng)由賓夕法尼亞大學(xué)開展的臨床試驗(yàn)，研究人員用腺病毒將缺失的基因傳遞到他體內(nèi)。4天后，Gelsinger死于強(qiáng)烈免疫反應(yīng)導(dǎo)致的多器官衰竭。首例受試者的死亡給基因治療發(fā)展史蒙上一層陰影，同時(shí)也是一個(gè)警醒，提醒人們注意風(fēng)險(xiǎn)。FDA隨即暫停幾項(xiàng)基因治療臨床試驗(yàn)?；蛑委熜袠I(yè)市場(chǎng)情況前述提及基因治療，基因治療包括基因增補(bǔ)和基因編輯兩大技術(shù)路徑。目前，基因增補(bǔ)技術(shù)相對(duì)成熟，已有數(shù)款產(chǎn)品獲FDA/EMA批準(zhǔn)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(chǎn)品已進(jìn)入擬上市/上市申請(qǐng)或臨床后期階段。基因編輯，作為定向精準(zhǔn)且功能更為強(qiáng)大的技術(shù)，目前向臨床的轉(zhuǎn)化大多處于早期階段，尚無產(chǎn)品上市，但多個(gè)臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，且臨床效果良好。Gendicine被認(rèn)為是第一款商品化的基因治療藥物，由深圳市賽百諾公司研發(fā)，主要用于治療頭頸部鱗狀細(xì)胞癌，是全球首個(gè)抗腫瘤基因治療產(chǎn)品。通過攜帶有野生型p53基因的重組復(fù)制缺陷型人5型腺病毒，可通過表達(dá)抑癌基因p53，刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)，上調(diào)多種抗癌基因和下調(diào)多種癌基因活性，從而增強(qiáng)抑癌作用，特異地引起腫瘤細(xì)胞程序性死亡，從而實(shí)現(xiàn)殺傷腫瘤的目的。目前，全球獲批的基因治療產(chǎn)品達(dá)到20余種，市場(chǎng)價(jià)格高昂，藍(lán)鳥公司的基因療法Zynteglo（定價(jià)210萬美元），諾華公司的Zolgensma更是開出高達(dá)280萬美元的價(jià)格，我國(guó)已上市的CAR-T產(chǎn)品定價(jià)分別是120萬（益基利侖賽注射液）與129萬人民幣（基奧侖賽注射液），但為罕見和遺傳性疾病以及無法治愈疾病帶來巨大的希望。從2012年至2021年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)2款產(chǎn)品，EMA批準(zhǔn)6款產(chǎn)品（2款是FDA先批準(zhǔn)）。FDA批準(zhǔn)的2款產(chǎn)品，均基于腺相關(guān)病毒AAV載體。2017年批準(zhǔn)的Spark公司的Luxturna產(chǎn)品，用于治療雙等位RPE65基因突變導(dǎo)致的2型先天性黑蒙癥LCA，以及2019年批準(zhǔn)的諾華的Zolgensma產(chǎn)品，用于治療2歲以下的脊髓性肌肉萎縮癥SMA。EMA批準(zhǔn)了6款產(chǎn)品。除FDA率先批準(zhǔn)的上述兩款產(chǎn)品，還有2012批準(zhǔn)的uniQure公司的Glybera產(chǎn)品，也是基于AAV載體，是EMA批準(zhǔn)的首款基因治療產(chǎn)品，用于治療脂蛋白脂肪酶缺乏癥LPLD。目前海外基因增補(bǔ)產(chǎn)品的在研管線豐富。2022年即將有3款擬上市產(chǎn)品，以及6款擬提交上市申請(qǐng)BLA的產(chǎn)品，以及十幾款已經(jīng)進(jìn)入臨床3期的在研管線?？v觀海外基因增補(bǔ)技術(shù)的在研管線，產(chǎn)品以體內(nèi)基因治療為主，且基于AAV載體；體外治療大多基于LV載體。國(guó)內(nèi)基因增補(bǔ)管線整體進(jìn)展較慢，多處于臨床1期，適應(yīng)癥集中于眼科遺傳病和血友病。縱觀國(guó)內(nèi)基因增補(bǔ)技術(shù)的在研管線，產(chǎn)品基本為體內(nèi)途徑，且基于AAV載體，僅本導(dǎo)基因基于LV平臺(tái)有相關(guān)管線。數(shù)家國(guó)內(nèi)研發(fā)藥企的管線獲得FDA的孤兒藥認(rèn)定（ODD），包括紐福斯生物的NR082用于治療Leber遺傳性視神經(jīng)病變，天澤云泰的VGB-R04用于治療先天性凝血因子IX缺乏引起的血友病B，北京中因的ZVS101e用于治療結(jié)晶樣視網(wǎng)膜色素變性?；蛑委熜袠I(yè)概念基因支持著生命的基本構(gòu)造和性能。其有兩個(gè)重要的屬性，一個(gè)是基因的物質(zhì)性，另一個(gè)重要屬性是信息性，信息的屬性離不開傳遞，而一旦傳遞中途發(fā)生變故，誤差的基因會(huì)導(dǎo)致生物體不能適應(yīng)環(huán)境或者導(dǎo)致自身的毀壞?；蛑委煟╣enetherapy）實(shí)際上就是DNA分子中核苷酸種類、數(shù)量和順序的改變，導(dǎo)致遺傳信息的改變而致病。由于癌變及遺傳性疾病等是因體內(nèi)某種基因缺乏、缺陷或突變引起的，因此對(duì)這種基因進(jìn)行替代、修復(fù)和增補(bǔ)，就能治療這些疾病，從而控制這些疾病的發(fā)生，故稱基因治療?；蛑委熓侵笇⒄５幕蛘哂兄委熥饔玫耐庠椿虿迦氲桨屑?xì)胞中，修復(fù)靶細(xì)胞中有缺陷的基因，或者替代有缺陷的基因，從而達(dá)到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)技術(shù)?；蛑委煻x有廣義和狹義之分，狹義的概念是指用具有正常功能的基因置換或增補(bǔ)患者體內(nèi)有缺陷的基因，從而達(dá)到治療的目的。廣義的概念指把某些遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到患者體內(nèi)，使其在患者體內(nèi)表達(dá)，最終達(dá)到治療某種疾病的方法。隨著科學(xué)家對(duì)遺傳物質(zhì)的作用機(jī)理的了解，科學(xué)家開始考慮如何人為干預(yù)遺傳和表達(dá)的過程，基于基因技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)已可以在分子水平對(duì)基因進(jìn)行改造和修正。常規(guī)治療一般是針對(duì)基因異常而導(dǎo)致的各種癥狀，治標(biāo)不治本，而基因治療是針對(duì)遺傳疾病的根源-異常的基因本身，基因的異常是遺傳疾病的本質(zhì)，將異常的基因修正，或者用正?；蛉〈腥毕莸幕?，那么外在的癥狀也將迎刃而解。目前，基因治療根據(jù)治療途徑可以分為體外基因治療和體內(nèi)基因治療。具體表現(xiàn)為基因增補(bǔ)和基因編輯。基因增補(bǔ)：利用遞送載體，將外源基因?qū)氩∽兗?xì)胞，其表達(dá)產(chǎn)物能修飾缺陷細(xì)胞的功能或加強(qiáng)原有功能。或是與相應(yīng)的基因結(jié)合，影響原有基因的功能。是目前獲批上市和臨床在研階段產(chǎn)品中，最主要的基因療法技術(shù)路徑?；蚓庉嫞壕_修飾特定目標(biāo)基因，從而破壞有害基因或修復(fù)變異基因，包括ZFNs，TALEN以及2020年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的CRISPR/Cas9技術(shù)。以CRISPR/Cas9技術(shù)為例，Cas9蛋白在sgRNA的導(dǎo)向下，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，到達(dá)不同的靶部位，通過切割靶基因，對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行定點(diǎn)精確編輯，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)患者原有基因組錯(cuò)誤基因的改變與修正?；蚓庉嬒到y(tǒng)向臨床的轉(zhuǎn)化正處于早期階段，目前尚無產(chǎn)品上市?；蛑委熜袠I(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析基因治療產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游，中游和下游。上游是病毒載體的生產(chǎn)廠商。病毒載體的生產(chǎn)步驟包括：目的基因制備，病毒載體構(gòu)建，重組病毒培養(yǎng)，重組病毒純化，質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)涉及多種設(shè)備及試劑耗材。中游是基因治療的制藥企業(yè)，包括基因增補(bǔ)，基因編輯兩類藥企。下游則是各類罕見病/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），β-地中海貧血（TDT），A/B型血友病，遺傳性視網(wǎng)膜病變等。基因治療行業(yè)技術(shù)路徑與機(jī)制基因編輯技術(shù)主要經(jīng)歷了三代發(fā)展，從重組核酸酶介導(dǎo)的技術(shù)向以RNA引導(dǎo)的基因編輯技術(shù)發(fā)展，成本逐步降低，周期縮短，靶向修飾效率不斷提高。ZFNs技術(shù)是第一代基因組編輯技術(shù)，是由天然DNA轉(zhuǎn)錄因子衍生而來，其功能實(shí)現(xiàn)基于特異性識(shí)別DNA的鋅指蛋白（ZFP）和FokI內(nèi)切酶的核酸酶結(jié)構(gòu)域組成。每個(gè)鋅指蛋白可識(shí)別3個(gè)堿基序列，研究者可通過鋅指蛋白的排列組合進(jìn)行不同靶向指定編輯。通常使用的鋅指蛋白篩選手段是噬菌體展示，以達(dá)到高通量篩選的目的。從2001年開始，ZFN開始被陸續(xù)用于不同物種的基因編輯。但是由于技術(shù)研發(fā)成本較高、專利壟斷嚴(yán)重，造成以技術(shù)平臺(tái)發(fā)展緩慢，直接導(dǎo)致應(yīng)用和普及的滯后。特別是在第二、第三代基因編輯技術(shù)被開發(fā)出來之后，鋅指蛋白的研究和臨床使用頻率大為減少。TALENs是與ZFNs結(jié)構(gòu)類似但更加靈活和高效的第二代靶向編輯技術(shù)，核心蛋白由AvrBs3蛋白衍生而來。與ZFNs不同的是，該技術(shù)使用兩個(gè)氨基酸組合來識(shí)別單個(gè)堿基序列，從而大大減少ZFNs容易脫靶的問題。得益于其低脫靶率，TALEN技術(shù)常被細(xì)胞治療平臺(tái)用于體外細(xì)胞堿基的編輯，特別是在嵌合抗原受體T細(xì)胞治療平臺(tái)開發(fā)中。可是依然高昂的研發(fā)費(fèi)用限制該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。CRISPR/Cas技術(shù)是基于原核生物抵御外來病毒及質(zhì)粒DNA的一種適應(yīng)性免疫系統(tǒng)開發(fā)而來的第三代基因編輯技術(shù)。通過人工設(shè)計(jì)的sgRNA（guideRNA）來識(shí)別目的基因組序列，并引導(dǎo)Cas蛋白酶進(jìn)行有效切割DNA雙鏈，最終達(dá)到對(duì)基因組DNA進(jìn)行修飾的目的。其中Cas9蛋白和Cpf1蛋白是最為常用的蛋白酶。作為當(dāng)今最為廣泛使用的基因編輯技術(shù)，CRISPR/Cas平臺(tái)有著ZFNs和TALENs無法匹敵的低價(jià)格、高靈活性、多靶向等優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)促使該產(chǎn)品從科研到臨床的快速轉(zhuǎn)化。當(dāng)今，CRISPR/Cas技術(shù)廣泛應(yīng)用于體外分子診斷、基因標(biāo)記、單堿基編輯等領(lǐng)域。以CrisprTherapeutics和EditasMedicine為代表的一大批新型醫(yī)藥公司正在傳染病、罕見病癌癥等領(lǐng)域進(jìn)行大量基于此技術(shù)的臨床試驗(yàn)。CRISPR/Cas作為革命性的基因編輯技術(shù)，優(yōu)勢(shì)明顯；相較于ZFNs和TALENs，CRISPR/Cas的開發(fā)周期更短，成本較低，靶向效率更高：①低廉的開發(fā)價(jià)格、較短的開發(fā)周期、簡(jiǎn)便的開發(fā)過程加速了基因編輯技術(shù)的迭代，促成CRIPSR/Cas技術(shù)的廣泛使用。②簡(jiǎn)易的多重編輯、高靶向效率使CRIPSR/Cas成為基因工程研究的加速器，為臨床轉(zhuǎn)化奠定基礎(chǔ)。自2012首次應(yīng)用以來，CRIPSR/Cas已然成為基因編輯在科研和臨床應(yīng)用上的不二選擇。除常見的遺傳疾病領(lǐng)域的應(yīng)用，CRISPR/Cas也在其他疾病領(lǐng)域有豐富的在研臨床試驗(yàn)。CRISPR/Cas可編輯線粒體DNA、胚胎和RNA，在表觀遺傳標(biāo)記和基因阻截中也有廣泛應(yīng)用?；蛟鲅a(bǔ)目前的技術(shù)路徑主要通過各類載體的遞送。基因增補(bǔ)過程主要為將正常功能的基因片段插入到異常的細(xì)胞中。目前基因增補(bǔ)手段主要依賴核酸藥物，核酸藥物按照種類又可劃分為DNA藥物（裸質(zhì)粒等）、RNA藥物[干擾RNA（RNAi）等]及反義寡核苷酸藥物以及重組病毒類藥物，其作用原理是借助一定載體將核酸藥物傳送進(jìn)細(xì)胞內(nèi)并進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)錄繼而從基因?qū)用?/p>