基因治療通過(guò)操作遺傳物質(zhì)來(lái)干預(yù)疾病的發(fā)生、發(fā)展或者進(jìn)程，基因治療有望從根本上治愈一些現(xiàn)有的常規(guī)療法不能解決的疾病。現(xiàn)階段基因治療主要被研究用于治療癌癥、遺傳病和傳染病等。其中罕見(jiàn)病成為基因治療行業(yè)的又一強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)因素，全球罕見(jiàn)病患病總?cè)藬?shù)已經(jīng)超過(guò)了艾滋病與癌癥，但是超過(guò)90%的罕見(jiàn)病缺乏有效的治療手段，罕見(jiàn)病的治療成為國(guó)際難題。基因治療為罕見(jiàn)病的治愈帶來(lái)了巨大希望。
傳統(tǒng)的藥物治療是采取生化反應(yīng)來(lái)殺死人體內(nèi)有害的病毒、細(xì)菌、真菌以及癌細(xì)胞，傳統(tǒng)的手術(shù)治療是直接切除病變的組織，而基因治療提供了一種更加的高級(jí)方法，生物都擁有遺傳物質(zhì)，可以說(shuō)生物存在的意義就是遺傳物質(zhì)的延續(xù)，基因是生物與自然界的交互方式，基因通過(guò)變異來(lái)跟上自然環(huán)境不斷變化的節(jié)奏，然而現(xiàn)實(shí)中的基因進(jìn)化是殘酷的，因?yàn)椴环献匀画h(huán)境的基因?qū)?huì)被淘汰。
生病的本質(zhì)可以說(shuō)是人體與周?chē)沫h(huán)境無(wú)法適應(yīng)，或者是人體自身無(wú)法協(xié)調(diào)，拿癌癥來(lái)說(shuō)，在接受了同樣的外界刺激之后，每個(gè)人得癌癥的幾率是不同的，在不同物種之間患癌癥的幾率也是不同，有的生物物種甚至幾乎不會(huì)患癌癥嗎，例如裸鼴鼠，迄今為止科學(xué)界沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一只野生裸鼴鼠患癌癥。如果人類(lèi)能夠弄明白其中的機(jī)制，或許可以終結(jié)癌癥。
傳統(tǒng)常規(guī)的治療方法針對(duì)的是因基因異常而導(dǎo)致的各種癥狀，基因治療針對(duì)的是疾病的根源——異常的基因本身。
自20世紀(jì)70年代基因治療的概念首次被提出，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，基因治療衍生出了新的內(nèi)涵，例如與免疫技術(shù)結(jié)合，賦予T細(xì)胞抗腫瘤的新功能；跟基因編輯工具結(jié)合，精準(zhǔn)修復(fù)突變的基因，治療遺傳疾病。
2010年是基因治療歷史的分割線，2010年之后基因治療翻開(kāi)新紀(jì)元，其中一個(gè)里程碑事件是2012年荷蘭基因治療公司UniQure的基因治療藥物Glybera在歐盟獲批上市。Glybera用于治療一種極其罕見(jiàn)的脂蛋白酯酶缺乏癥，是世界上第一個(gè)遺傳疾病的基因治療藥物。同時(shí)，其一次注射費(fèi)用125萬(wàn)歐元，也刷新了整個(gè)醫(yī)藥領(lǐng)域的價(jià)格紀(jì)錄。
2016年，傳統(tǒng)藥物巨擘葛蘭素史克（GSK）與意大利San Raffaele Telethon基因治療研究中心合作開(kāi)發(fā)的基因治療藥物Strimvelis再次在歐盟獲批，它用于治療一種罕見(jiàn)的重度聯(lián)合免疫缺陷癥（ADA-SCID），也即著名的“氣泡男孩癥”。這是一種罕見(jiàn)的先天免疫缺乏癥，與一個(gè)名為IL2rg的基因發(fā)生突變有關(guān)，相關(guān)基因突變會(huì)影響骨髓造血功能，產(chǎn)生不正常的血細(xì)胞進(jìn)而造成免疫缺陷。
2017年底，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)將Spark Therapeutics公司的Luxturna作為RPE65突變的視網(wǎng)膜疾病的基因治療藥物。Luxturna是美國(guó)FDA批準(zhǔn)的第一個(gè)遺傳疾病的基因治療藥物。Glybera、Strimvelis及Luxturna的上市證明，遺傳疾病不再是不可治愈的疾病。人類(lèi)第一次可以通過(guò)改變自身的基因治療疾病。
在基因治療的發(fā)展歷程中，曾因?yàn)槿狈⒛康幕蚋咝?dǎo)入細(xì)胞的載體而停滯不前，直到逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的出現(xiàn)。
基因治療發(fā)展中出現(xiàn)的兩次重大危機(jī)，也都和載體技術(shù)直接關(guān)聯(lián)，一次是因?yàn)槭褂昧嗣庖咴詮?qiáng)的腺病毒載體，在病人體內(nèi)引起了過(guò)度的免疫反應(yīng)導(dǎo)致病人死亡；另一次是由于逆轉(zhuǎn)錄病毒整合突變效應(yīng)激活了原癌基因，導(dǎo)致接受基因治療的20名病人中5位出現(xiàn)了白血病病征。所以基因治療的未來(lái)必定與載體息息相關(guān)。
目前基因治療最常用的兩種載體分別是腺病毒載體（AAV）和慢病毒載體。其中AAV是臨床上最常用的載體技術(shù)，雖然AAV被認(rèn)為免疫原性低，但是免疫反應(yīng)仍然是限制其廣泛應(yīng)用的巨大挑戰(zhàn)。60%左右的人群存在針對(duì)AAV衣殼蛋白的中和抗體。中和抗體會(huì)組織AAV載體進(jìn)入細(xì)胞，并可能引起嚴(yán)重的免疫毒性。免疫反應(yīng)是AAV載體未來(lái)需要克服的最關(guān)鍵的問(wèn)題。
除了AAV載體，慢病毒載體是目前臨床應(yīng)用最廣泛的載體，與AAV不同，慢病毒載體是整合型病毒載體，優(yōu)點(diǎn)是可以保持非常長(zhǎng)的療效，缺點(diǎn)是整合的同時(shí)可能會(huì)激活原癌基因，導(dǎo)致癌癥。
基因編輯工具的選擇很多，遞送功能工具十分有限，體內(nèi)遞送主要依賴于AAV載體，利用AAV載體遞送基因編輯酶，基因編輯酶將會(huì)在體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留甚至永久性表達(dá)，實(shí)際上只需要數(shù)天的時(shí)間基因編輯酶就能完成任務(wù)，基因編輯酶在體內(nèi)的長(zhǎng)時(shí)間停留表達(dá)只會(huì)造成不可預(yù)測(cè)的脫靶風(fēng)險(xiǎn)以及免疫反應(yīng)，如何保證基因編輯的安全性，是未來(lái)基因編輯技術(shù)需要在載體上取得的突破。
蛋白質(zhì)藥物是使用成熟的細(xì)胞系制造的，一批蛋白質(zhì)或者單抗是相當(dāng)均勻一致的，我們可以通過(guò)分析整個(gè)批次以確定其特性和質(zhì)量。但是用于基因治療的病毒載體卻不是如此，兩到四個(gè)質(zhì)粒必須轉(zhuǎn)染每個(gè)細(xì)胞，并產(chǎn)生一個(gè)結(jié)構(gòu)適合封裝轉(zhuǎn)基因并能產(chǎn)生病毒載體的衣殼蛋白。沒(méi)有穩(wěn)定的細(xì)胞系可以產(chǎn)生同樣的病毒載體。每一個(gè)細(xì)胞都必須被一系列質(zhì)粒復(fù)合物轉(zhuǎn)染才能產(chǎn)生病毒載體。這就導(dǎo)致失敗的概率和誘導(dǎo)異質(zhì)性的程度非常高。
所以改善基因治療生產(chǎn)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)一致的、可以擴(kuò)展的平臺(tái)，以提高生產(chǎn)產(chǎn)量。低產(chǎn)量問(wèn)題可以通過(guò)改善轉(zhuǎn)染技術(shù)和載體設(shè)計(jì)來(lái)解決，以提高細(xì)胞系和病毒包裝的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，更高細(xì)胞密度工藝的發(fā)展、改進(jìn)的下游純化工藝以及更好的關(guān)鍵原料控制將提高生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。
目前實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健工業(yè)生產(chǎn)的另一個(gè)障礙是缺乏快速的分析方法。如果沒(méi)有快速的檢測(cè)，完全了解所有相關(guān)工藝參數(shù)，及其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量屬性影響的能力就很有限。這阻礙了穩(wěn)健工藝的發(fā)展。
許多用于制造基因治療產(chǎn)品的過(guò)程借用了基于貼壁細(xì)胞的傳統(tǒng)抗體生產(chǎn)過(guò)程，導(dǎo)致滴度非常低。許多用于基因治療的分析方法也都是傳統(tǒng)的病毒分析方法。這些檢測(cè)方法都需要大量的時(shí)間。例如：目前的效能、功效和其他特性的檢測(cè)都是以細(xì)胞為基礎(chǔ)的，可能需要長(zhǎng)達(dá)三周的時(shí)間。
下游純化后的感染研究 (TCID50) 對(duì)于確認(rèn)衣殼蛋白結(jié)構(gòu)也很重要，但它們可能需要長(zhǎng)達(dá)一周的時(shí)間。為了開(kāi)發(fā)一個(gè)堅(jiān)實(shí)的制藥生產(chǎn)工藝，實(shí)時(shí)檢測(cè)很重要。為了開(kāi)發(fā)真正優(yōu)化的流程，并對(duì)是否推進(jìn)一批生產(chǎn)做出有效決策，需要快速得到結(jié)果。
缺乏優(yōu)化的流程和及時(shí)的檢測(cè)是造成基因療法成本高的巨大因素。使問(wèn)題更加復(fù)雜的是，目前許多分析方法所得的結(jié)果是可變的。有些方法的正 / 負(fù)差異為 50%。擁有堅(jiān)實(shí)的、接近實(shí)時(shí)的、易于使用的、可重復(fù)的檢測(cè)方法對(duì)基因療法的進(jìn)一步發(fā)展至關(guān)重要。
自動(dòng)化和數(shù)據(jù)分析的進(jìn)步有可能減少分析耗時(shí)。完全集成的系統(tǒng)可以在多孔板中制備樣品，自動(dòng)將樣品放入儀器中進(jìn)行分析，然后無(wú)縫地將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到分析軟件中，這將簡(jiǎn)化分析，同時(shí)提高一致性和準(zhǔn)確性。
病毒載體生產(chǎn)過(guò)程中的滴度低導(dǎo)致了對(duì)檢測(cè)所需樣品量的挑戰(zhàn)。比如:在一項(xiàng)研究中，賽諾菲發(fā)現(xiàn)，用于早期臨床試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)批次單抗生產(chǎn)了 2003 瓶，其中 664 瓶被用于測(cè)試，剩下的 1339 瓶用于臨床研究?；蛑委煹纳a(chǎn)批量要小得多，然而，如果是全身性的治療，那么需要檢測(cè)的數(shù)量將會(huì)更高。
低產(chǎn)量和蛋白濃度僅在 0.01 mg/mL 數(shù)量級(jí)是一個(gè)復(fù)雜的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫€存在分析方法不成熟和對(duì)產(chǎn)品了解有限的因素?！暗彤a(chǎn)量就需要有戰(zhàn)略性的方法來(lái)減少檢測(cè)量。由于蛋白質(zhì)濃度低和一般的安全要求，基因療法的分析需要更加靈敏。
目前中國(guó)基因治療行業(yè)尚未形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈，多數(shù)基因治療產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)與臨床前、臨床申報(bào)項(xiàng)目等。從全球來(lái)看，病毒載體供需有很大缺口，基因治療企業(yè)需要側(cè)重于采用和實(shí)施創(chuàng)新技術(shù)放大工藝。
由于基因治療產(chǎn)品的復(fù)雜性，產(chǎn)品外包將成為趨勢(shì)。一方面，中國(guó)細(xì)胞和基因療法熱度顯現(xiàn)，龍頭企業(yè)紛紛布局，小型企業(yè)大量涌現(xiàn)，但基因治療研發(fā)生產(chǎn)的瓶頸始終存在。藥企不僅尚未積累足夠的細(xì)胞治療研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也沒(méi)有配套的生產(chǎn)廠房，因此在基因療法和細(xì)胞療法研發(fā)領(lǐng)域，對(duì)于利用專業(yè)的CDMO團(tuán)隊(duì)以降低成本的需求很高。而CDMO不僅具備定制研發(fā)能力，同時(shí)具備生產(chǎn)能力，能夠提供從臨床前研 究到商業(yè)化生產(chǎn)的一體化服務(wù)，可明顯縮小研發(fā)投入。另一方面，CDMO作為一種新型研發(fā)生產(chǎn)外包模式，可提供的服務(wù)包括載體選擇與優(yōu)化服務(wù)、載體構(gòu)建和病毒包裝服務(wù)、質(zhì)量檢測(cè)服務(wù)、臨床階段小規(guī)模生產(chǎn)服務(wù)以及后期商業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)。
來(lái)源：佰傲谷BioValley
