威斯騰診斷周勇：淺談基因治療藥物市場戰略投資展望

（本文是威斯騰診斷創始人周勇原創，轉載需注明出處）

基因治療（genetherapy）：指用（正常或野生型）基因導入人體的細胞，使其發揮生物學效應，從而達到治療疾病目的的技術方法。

基因治療是隨著20世紀七八十年代DNA重組技術、基因克隆技術等的成熟而發展起來的最具革命性的醫療技術之一，它是以改變人的遺傳物質為基礎的生物醫學治療手段，在重大疾病的治療方面顯示出了獨特的優勢。經過三十余年的發展，基因治療已經由最初用于單基因遺傳性疾病的治療擴大到6000多種疾病，如艾滋病、乙肝、癌癥、鐮刀貧血癥、血友病、黏多糖貯積癥III型、遺傳性精神病、感染性疾病、心血管疾病、自身免疫性疾病和代謝性疾病等。基因治療技術的突破使得基因治療入選Sicence2009年度十大突破之一，并發表了專欄文章“A Comeback for Gene Therapy”。

一般來說，治療用的基因并不能直接導入到人體細胞中，這個過程需要借助某種載體（工具）。常用的載體分為病毒載體和非病毒載體兩種。在當前的研究中，最常用的載體（工具）是病毒載體。所有的病毒都具備攻擊宿主細胞并將其體內的遺傳物質導入宿主細胞的能力。病毒的遺傳物質，即病毒的基因組，能夠“綁架”宿主細胞正常的蛋白表達系統優先對生產病毒蛋白，從而實現病毒快速自我復制的能力。

隨著技術的發展，現在基因治療臨床研究中主要使用腺相關病毒和反轉錄病毒為主。腺相關病毒被證明是一種對人體完全無害，且導致的免疫反應不明顯的病毒。這種病毒能夠將“治療基因”多如宿主細胞內，讓其長時間的表達，這種載體比較適合針對那些長期不分裂的細胞的基因缺陷治療，如基因變異導致的眼科疾病或者心血管疾病。反轉錄病毒能夠將“治療基因“整合進宿主基因組內，使“好基因”能夠傳遞到宿主細胞分裂或者分化的下一代細胞中。因此，反轉錄病毒載體往往用于對造血干細胞的基因改造，往往用于血液相關的遺傳疾病或者癌癥的治療。

1 基因治療的給藥方式和靶點細胞

當前基因治療的臨床研究均是針對體細胞的基因改造。從基因導入的途徑來看，分為體外導入和體內導入兩種途徑：

體外導入：是指將要需要進行基因改造的細胞(如造血干細胞、血細胞等)從患者體內提取出來，在體外與病毒載體混合，完成對提取細胞的基因改造。然后將改造過的細胞重新注入患者體內的方式。

體內導入：是指直接通過注射等方式將病種載體注入患者病變部位的方式。

從導入的靶點細胞來說又分為體細胞和生殖細胞兩種。針對體細胞的基因治療其效果只限制在患者本人，所改變的基因并不會遺傳給后代，在遺傳學、倫理學風險上具有一定的可控性。所以體細胞導入是現在主流的臨床研究手段。在美國，現在有超過600個關于體細胞導入的基因治療臨床試驗在進行中。大部分臨床試驗針對的都是一些單基因突變所導致的疾病，例如艾滋病、血友病、地中海貧血癥、囊腫性纖維化等。對生殖細胞的基因改造理論上來說可以更高效的解決患者的基因缺陷，并使得正常的基因可以遺傳給后代，但考慮到倫理問題以及技術的成熟度問題，在許多國家，例如澳大利亞、加拿大、德國、以色列、瑞士、荷蘭等都立法嚴格禁止對生殖細胞的基因治療。美國雖然沒有相關的立法，但當前的研究主要還是集中在對體細胞的基因治療領域。

2 癌癥的基因治療

基因沉默治療：RNA干擾(RNA interference，RNAi)是指在進化過程中高度保守的、由雙鏈RNA(double-stranded RNA，dsRNA)誘發的、同源mRNA高效特異性降解的現象。研究表明，一些重要的信號通路和基因在腫瘤的發生發展中起關鍵作用。因此，應用RNAi技術降低這些信號通路里的關鍵分子及一些重要的癌基因的表達水平，是一種非常有效的策略。RNAi可以特異性地抑制癌細胞內致癌基因表達，而不影響正常細胞的基因表達。其中小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)可以產生多基因沉默的效果，從發現到現在短短十幾年時間內，很多學者、生物公司和制藥公司已經開始廣泛利用siRNA治療腫瘤。2008年美國Calando Pharmaceuticals公司申請的治療實體腫瘤的siRNA藥物CALAA-01被FDA批準進入臨床一期實驗，是首例siRNA藥物治療癌癥的臨床試驗。2009年7月德國Silence Therapeutics公司開展的靶向實體瘤的RNA干擾的臨床一期試驗結果顯示：24名患者經過Atu027藥物多次治療后，9名患者病情穩定，6名有較好的療效，其余患者正在接受治療。

抑癌基因治療：抑癌基因(tumor suppress gene)也稱為抗癌基因，在被激活的情況下它們具有抑制細胞增殖的作用，但在一定情況下被抑制或丟失后可減弱甚至消除抑癌作用。目前已分離克隆出20余種抑癌基因，例如p53基因。

免疫基因治療腫瘤：最常用的腫瘤免疫基因治療是將細胞因子導入體細胞，制造利于提高抗腫瘤免疫應答的微環境，從而達到腫瘤治療的作用。

自殺基因治療腫瘤：自殺基因(suicide gene)，是指將某些病毒或細菌的基因導入靶細胞中，其表達的酶可催化無毒的藥物前體轉變為細胞毒物質，從而導致攜帶該基因的受體細胞被殺死，此類基因稱為自殺基因。自殺基因治療系統的種類很多，主要包括單純皰疹病毒胸苷激酶/丙氧鳥苷(HSV-tk/GCV)系統、胞嘧啶脫氨酶/5-氟胞嘧啶(CD/5-FC)系統、帶狀皰疹病毒胸腺嘧啶激酶/阿糖甲氧基嘌呤(VZV2tk/Ara2M)系統、硝基還原酶/CB1954(NTR/CB1954)系統、ICE基因等。

Tocagen公司的Toca 511和Toca FC聯合療法獲FDA孤兒藥地位授權，用于治療惡性膠質瘤。在該聯合療法中，Toca 511是一種逆轉錄病毒復制載體，可將胞嘧啶脫氨酶(CD)的基因選擇性地遞送入癌細胞。在Toca511遍布腫瘤后，可表達CD基因的癌細胞就能將氟胞嘧啶(5-FC)轉化成抗癌藥物5-氟尿嘧啶(5-FU)，進而介導腫瘤細胞程序性死亡，并增強機體對腫瘤的免疫應答。Toca 511和Toca FC聯合療法于2015年開展II期和III期臨床試驗，根據臨床中期報告顯示，經聯合治療后，惡性膠質瘤患者中期存活率達到13.8個月，優于7個月的中期存活率歷史基準點，表現出較好的臨床療效。

腫瘤耐藥基因治療：化療是目前臨床上治療惡性腫瘤的最重要手段之一，然而由于腫瘤細胞常常會對化療藥物產生耐藥而導致患者對治療不再敏感，最終導致化療失敗甚至疾病復發。根據腫瘤細胞的耐藥特點，耐藥可分為原藥耐藥(PDR)和多藥耐藥(MDR)兩大類。原藥耐藥(PDR)是指對一種抗腫瘤藥物產生抗藥性后，對非同類型藥物仍敏感；多藥耐藥性(multiple drug resistance，MDR)是指一些癌細胞對一種抗腫瘤藥物產生耐藥性，同時對其他非同類藥物也產生抗藥性，是造成腫瘤化學藥物治療(化療)失敗的主要原因。

溶瘤病毒的腫瘤治療：人們發現利用病毒可以治療腫瘤，發現了許多病毒具有天然的溶瘤特性，如流感病毒、單純皰疹病毒、西尼羅河腦炎病毒、新城疫病毒和痘苗病毒等。由于野生型和弱毒株病毒的致病性很難人為控制，所以無法將這些病毒應用于癌癥的臨床治療。隨著病毒學和遺傳學的發展，各種病毒基因的功能和作用機制日益清楚，并且隨著基因工程等技術的進步，人們已經能夠對病毒基因進行各種定向操作和改造，從而定向地改變和控制病毒的行為和功能。1991年首次對單純皰疹病毒1型(herpes simplex virus type 1，HSV-1)進行基因改造，使其胸苷激酶(Thymidine kinase，TK)基因失活，建立了能抑制癌細胞并具自主復制活性的溶瘤病毒株。之后，利用溶瘤病毒治療癌癥的策略和研究得到飛速地發展。繼HSV-1后，腺病毒和牛痘病毒等重組基因病毒進一步被開發；另外，野生型病毒或自然變異的弱毒病毒株基因改造的研究也取得了很好的效果。

相比較其他領域尚處于臨床一期和二期的項目，腫瘤領域將成為近期有望上市較多產品的治療領域。乳腺癌、子宮頸癌、直腸癌、肺癌、黑色素瘤、神經細胞瘤、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、腎臟細胞癌等多種腫瘤領域最有希望有產品上市。特別是黑色素瘤、頭頸部癌和前列腺癌，被認為最有希望在美國上市。

IMS數據顯示，2014年全球抗腫瘤藥物市場規模為1000億美元，2020年將增至1500億美元。具有靶向性、特效性和低毒性等特點的抗腫瘤單克隆抗體藥占34%，達到238億美元。使用單抗藥物的價格和基因治療價格類似。其中治療乳腺癌著名單抗藥物“赫賽汀”，該藥物是治療乳腺癌的重磅產品，2013年的全球銷售額達68.39億美元，2014年銷售額達62.7億美元。如果基因治療在癌癥上的療效顯著，能替代單抗藥物，其市場預期在238億美元。

3 第三代基因編輯技術：CRISPR-Cas9

成簇規律間隔短回文重復序列系統技術(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats /CRISPR associated proteins)：第三代基因編輯技術，能夠同時實現多個基因的編輯，靶向效率更高。操作簡單，構建成本低，編輯效率高。目前，CRISPR 已經不僅僅是一套可以精確剪切任何基因的多功能剪刀，而且可以作為一個多功能傳輸系統，精確控制任何基因。

目前廣泛使用的 CRISPR/Cas9系統主要可分為體外和體內兩種不同的應用。針對體外的應用主要以純化的Cas9核酸酶配以向導RNA，用于在體外對基因組片段進行靶向切割以替代傳統的限制性內切酶或PCR克隆。針對體內的應用主要有兩種組合方式，一種是活性形式，即帶有核定位信號的純化的Cas9核酸酶，配以純化的向導RNA，進入細胞核后對基因組發揮定向剪切作用；另一種就是以載體的形式將Cas9和向導RNA送入細胞，在體內表達和轉錄后發揮作用。兩種體內應用主要在細胞或個體水平上實現基因的敲除和插入的基因編輯。

4 CRISPR 和細胞治療(CAR-T)的結合：最先進的腫瘤治療技術

嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor，CAR)技術：是將人為設計的針對某種腫瘤相關抗原或者腫瘤特異性抗原單鏈抗體-CAR通過基因工程方法引入T細胞表面，重新定向T細胞的免疫反應，使T細胞能夠以非HLA分子限制性的方式識別腫瘤細胞，發揮殺傷作用。CAR-T存在的問題：CAR-T具有特異性高、療效顯著、副作用低等優點，其常見的副作用包括細胞因子釋放綜合征、脫靶毒性等，應用難點包括實體瘤治療效果較差、無法供應現貨。

目前，借助CRISPR技術，CAR-T技術已經成功升級：CRISPR技術可高效多點地定向編輯T細胞，有效解決副作用強烈、實體瘤效果較差、個體療效差異大以及難商業化等問題，因此，CRISPR和CAR-T的聯合有望迅速推進臨床試驗并實現工業化生產。

國外CAR-T療法巨頭紛紛投資CRISPR技術：目前幾乎所有的CAR-T療法公司都和基因編輯公司開展合作，包括諾華、Juno和Cellectis在內的6家CAR-T療法企業與Intellia Therapeutics、Editas Medicine和CRISPR Therapeutics等基因編輯公司強強聯合，開發結合CRISPR技術和CAR-T療法結合的項目。Novartis公司是全球 CAR-T技術研發進展最快的公司，預計諾華的CTL019第一個適應癥急性淋巴細胞白血病將于2016年內獲批，2017年還將獲批慢性淋巴細胞白血病和非霍奇金淋巴瘤等兩個適應癥。諾華和CRISPR技術巨頭Intellia展開了一項長達5年的研發合作計劃，將 CRISPR與CAR-T更好地結合，致力于加速發展CRISPR/Cas9技術在CAR-T細胞治療在造血干細胞中的應用。

在基因治療過程中，特別是惡性腫瘤的方案中，只能直接載體注射到腫瘤局部。若靜脈注射，載體將會很快被清除，難以達到治療效果。科學家們設計不同的方案，改造載體的結構，構建了不同類型和特征的靶向載體。如將不同的配體組分交聯到病毒載體的外膜上，構建靶向轉導載體；或在載體的DNA中引入順式調控元件，構建靶向轉錄載體等等。這些載體的構建有力地推動著基因治療的發展。

病毒載體插入或者和到基因組隨機位臵，有引起插入突變及激活癌基因的潛在風險。例如：過去被認為無害的AAV2腺相關病毒實際上與肝細胞癌有關，雖然AAV2 DNA插入引發癌癥可能性比較少，但是也應該引起高度重視；2000年時，賓州大學有病人在基因治療中死亡；2002 年在法國又發生先天免疫不全癥 bubble boys 基因治療臨床試驗發生白血病的副作用。這兩件失敗的案例，皆被歸因于病毒載體的不安全性。

病毒載體免疫原性較強，高滴度時有明顯的細胞毒性。解決方法是采用非病毒傳遞系統，例如陽離子多聚物載體、納米顆粒載體、脂質體、聚乙烯亞胺等生物相容性載體將成為一套很有前景的基因傳遞系統。非病毒傳遞系統在遺傳病的基因治療方面應用顯示出優勢，也被越來越多用于治療惡性腫瘤、感染性疾病以及組織工程研究。

理想的基因治療應該能夠根據病變的性質和嚴重程度不同，調控治療基因的適當的表達。但是和基因治療載體系統相比，治療基因表達調控的研究相對滯后。可以運用連鎖基因擴增等方法適當提高外源基因在細胞中的拷貝數、連接啟動子或增強子等基因表達的控制信號。相信隨著人類基因組學的發展，問題會得到很好的解決。

5 基因治療的未來

基因治療應用廣泛隨著基因治療技術的發展，基因治療已經由最初用于單基因遺傳性疾病的治療擴大到6000多種疾病，如艾滋病、乙肝、癌癥、鐮刀貧血癥、血友病、黏多糖貯積癥III型、遺傳性精神病、感染性疾病、心血管疾病、自身免疫性疾病和代謝性疾病等。目前，基因治療正在經歷從罕見病到不十分罕見的疾病，最終到普通疾病的發展過程。疾病的致病機理也是從簡單到復雜。隨著對普通疾病治療的推進，基因治療技術將日益成熟并實現巨大盈利。

CRISPR為首的基因治療技術蓬勃發展2015年12月，美國《科學》雜志公布了其評選的 2015 年十大科學突破，CRISPR 基因組編輯技術當選今年頭號突破。基因治療受到各國青睞
2015 年底，白宮再次發布《美國創新新戰略》，報告中明確把包括基因治療在內的精準醫療作為美國在醫療領域的未來發展戰略。中國精準醫療計劃將在2016年啟動，計劃2030年前投入600億。在全世界看好精準醫療的大背景下，市場對基因治療相關公司充滿了信心。基因治療受到資本市場關注對于基因治療相關的醫藥公司，上市產品少(甚至未有產品上市)，科研投入大，都影響了公司的盈利。但是絲毫不影響資本市場對其熱情。基因治療公司在股市上的表現搶眼：基因治療龍頭企業Blubirdbio上市一年半，股價漲幅高達十倍。CRISPR 發明者張峰創辦的Editas Medicine公司，上市首月漲幅超過130%。除此之外，基因治療相關公司 還積極開始IPO，2016年5月16日，Editas Medicine與Cystic Fibrosis Foundation Therapeutics(CFFT)宣布了一項為期3年、價值500萬美元的合作；同日，Caribou也宣布了一項好消息，公司完成3000萬美元B輪融資，新的投資者包括Anterra Capital、Heritage Group、Maverick Capital Ventures以及Pontifax AgTech，參與此輪融資的原有投資者包括F-Prime Capital Partners、諾華、Mission Bay Capital以及5 Prime Ventures。

各大世界級藥企加快布局世界級國際藥企通過各種方式進入基因治療領域，例如：合作、購買、投資和獨立研發。其中，GSK 基因產品Strimvelis的成功上市，也為基因治療領域的發展樹立了成功的典范：項目前期由非營利組織(意大利 Telethon 基金會) 資助完成，后期由世界級藥廠GSK完成，雙方簽署協議，實現從研發到上市。2011年，制藥巨頭安進以4億2千5百萬美元的價格加上5億7千5百萬美元里程碑獎金的代價獲得了Biovex開發的Imlygic，2015年10月份，FDA正式批準上市。

未來可能的市場催化劑大量臨床三期實驗數據將披露：截至2013年底，近2000 項基因療法試驗中，有大約5%到達了III期臨床階段，經過三年的實驗周期，批量三期實驗即將完成。世界級醫藥公司對基因治療的投入將加快產品上市過程：以GSK 為首的世界級藥企和生物公司以及研究所進行合作，從臨床三期接手，完成商業轉化。Spark Therapeutics公司針對RPE65遺傳性視網膜營養不良的基因治療藥物計劃在2016年獲得美國FDA批準。諾華CAR-T療法、Juno Therapeutics的CAR-T治療產品 JCAR15用于成年急性淋巴細胞白血病和Kite公司的KTE-C19用于彌漫大B細胞淋巴瘤都有望在2016年提交上市申請，值得關注的是CAR-T和CRISPR技術的結合。

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【作者簡介：周勇，高圣醫藥創始人/董事長、威斯騰診斷創始人/董事長、高創匯生物醫藥轉化平臺聯合創始人、北京市海淀區生物與健康產業協會副會長、重慶市醫藥行業協會副會長、重慶市高層次人才特殊支持計劃人選、重慶市創新創業領軍人才】