Tick-borne encephalitis vaccine

▎药明康德内容团队编辑药明康德内容团队推出细胞和基因疗法系列科学讲座，邀请细胞和基因疗法领域具有影响力的学者，通过视频讲座从各自角度深度解读前沿科学进展、呈现对领域发展的深刻洞见，共同推动创新疗法的研究进展、加速为全球患者带来突破。在本期视频讲座中，我们邀请到上海科技大学生命科学与技术学院教授、基因编辑中心主任陈佳教授，为我们分享“新型碱基编辑技术的开发与应用”。▼长按或扫描二维码立即观看完整视频2014年，结束了在美国国立卫生研究院（NIH）的5年博士后研究后，陈佳教授在上海科技大学组建了自己的实验室，从事DNA损伤修复机制的基础研究。此时，生命科学领域一场方兴未艾的技术革命吸引了陈佳教授的关注。2012年，Emmanuelle Charpentier教授和Jennifer Doudna教授发表了CRISPR/Cas9基因编辑系统，利用Cas9核酸内切酶实现了特定位点对DNA的精准切割；不到一年后，张锋教授团队首次将CRISPR-Cas9基因编辑系统改进并应用于哺乳动物和人类细胞。自此，人们拥有了能高效改写DNA的“基因魔剪”。尽管DNA损伤修复的基础研究与基因编辑技术看似相距甚远，但在陈佳教授看来，两者其实暗藏着密切的联系：“DNA的损伤修复不受我们控制，产生随机的修复产物；相反如果我们能控制DNA损伤修复的过程，这个可控的改变就是基因编辑。”因此，长期从事基础研究的陈佳教授依旧对势头火热的基因编辑技术保持了开放的心态。而最终促使陈佳教授转变研究方向的，是碱基编辑技术的出现。从基础到技术：打造改写碱基的“笔”毫无疑问，CRISPR/Cas9基因编辑具有跨时代的意义，但这项技术在临床治疗中也存在着难以克服的安全隐患。由于核酸酶在编辑时需要首先切断DNA双链，这个过程中的任何错误——无论是染色体的缺失、易位，还是识别错碱基序列导致的脱靶效应——以及DNA双链断裂本身导致的细胞凋亡或癌变，都可能让基因编辑成为孕育着危险的温床。2016年，哈佛大学刘如谦（David Liu）教授提出了全新的碱基编辑理念（Komor et al., Nature, 2016）。对于CRISPR/Cas9与碱基编辑的对比，陈佳教授用了这样的比喻：CRISPR/Cas9需要在基因组中产生大片段的创伤再予以修复，如同是一场伤筋动骨的手术；而碱基编辑则是“化刀为笔”，不再用“手术刀”来剪切DNA，而是直接用“笔”改写错误的字母，也就是碱基。因此，碱基编辑有机会从根本上避免DNA双链断裂带来的风险，对基因突变进行更为精准的定点校正。根据改写的碱基不同，碱基编辑器包含胞嘧啶碱基编辑器（CBE）和腺嘌呤碱基编辑器（ABE）两类。其中，胞嘧啶碱基编辑使用的“笔”是胞嘧啶脱氨酶，这种酶能够将靶点处的胞嘧啶转变为尿嘧啶。而陈佳教授研究的，恰好是这支“笔”的工作机制。▲胞嘧啶碱基编辑器和腺嘌呤碱基编辑器的工作原理（图片来源：Wang et al., Molecular Cancer, 2022）“由于碱基编辑与我之前做的胞嘧啶脱氨酶损伤修复机制关联性非常强，当时我想可以尝试进行工具的研发。尝试之后我发现生物技术方向相当适合，于是我就逐渐地将实验室的重心从纯基础研究转变成基于机制研究的生物技术研发。”在陈佳教授看来，内心的喜好加上合适的时机，最终决定了自己的科研方向。攻克脱靶效应：源自意外的发现在此后数年间，陈佳教授团队与合作者先后开发出了具有高编辑效率与高产物纯度的增强型碱基编辑器（enhanced Base Editor，eBE）、能在基因组A/T富集区域内精准编辑的Cpf1（一种与Cas9互补的新型蛋白）的碱基编辑器、在G/C富集区域和高甲基化DNA区域内实现高效编辑的hA3A碱基编辑器，以及将Cpf1与hA3A结合，能避免激活细胞DNA损伤响应通路，从而避免细胞凋亡的碱基编辑系统BEACON。这些全新的突破提升了碱基编辑的准确性、效率与安全性，拓展了碱基编辑工具的应用范围。但此时的碱基编辑技术还面临着一项全球科学家尚未攻克的重大障碍，那就是大规模的脱靶效应。胞嘧啶碱基编辑器包括两个核心元件：识别目标位点的定位器（locator）——向导RNA（guide RNA），以及执行碱基替换的效应器（effector）——胞嘧啶脱氨酶。理想情况下，胞嘧啶脱氨酶应该仅在目标位点发挥作用，但由于其高结合活性，这种裸露在外的酶既能在guide RNA的介导下在脱靶位点产生脱氨反应（称作guide RNA依赖性突变），也可以在不依赖于guide RNA的情况下，在基因组DNA随机产生的单链区域进行脱氨反应（即guide RNA非依赖性突变）。这两种脱靶突变，尤其是后者很难被检测到，可能带来严重的后果。为了解决脱靶的难题，陈佳教授团队最初的设计思路是将胞嘧啶脱氨酶拆成两部分，它们单独存在时不具备活性，只有两者结合才能进行脱氨反应，从而实现靶向编辑的目标。但实际的实验结果却向研究团队泼了一盆冷水。他们将胞嘧啶脱氨酶拆开后，发现胞嘧啶脱氨酶的调节结构域成为了另一部分的抑制剂。回忆这段实验历程时，陈佳教授告诉我们，看到结果严重偏离预期，他当时也感到很难过。但他们很快意识到，这个意外出现的抑制剂，恰好可以用作胞嘧啶脱氨酶的“锁”，限制其在靶向位点以外的活性。tBE的诞生：实现“零脱靶”基于这一思路，陈佳教授团队与合作者开发出了名为变形式碱基编辑器（transformer Base Editor，tBE）的新型碱基编辑工具，并在2021年通过Nature Cell Biology期刊发表了这项突破性进展。陈佳团队发现，自然界天然存在胞嘧啶脱氨酶的抑制剂，相当于给胞嘧啶脱氨酶上锁，同时避免了上述两类脱靶突变。当然，只有锁还不够。到达目标位点后，还需要解开这把锁，从而恢复脱氨酶的活性。为此，研究团队的策略是直接将锁切断。他们在抑制剂和胞嘧啶脱氨酶之间添加了一个蛋白酶的酶切位点，它可以在靶向位点处将锁切掉，达到了“解锁”的目的。基于这一系列的设计，胞嘧啶脱氨酶仅在靶向位点处进行非常高效、精准的编辑，避免在脱靶位点处产生任何突变。▲tBE的工作原理以及与Regular BE的对比（图片来源：Wang et al., Nature Cell Biology, 2021）“一些特别关键的技术往往不是我们计划好的，而是偶然发现的。”对于这项最初源于意外的突破，陈佳教授谈到。后续实验证实，对于guide RNA依赖性与非依赖性脱靶突变，tBE都完全实现了零脱靶。“我们的tBE消除了所有的脱靶，同时还能保证它非常高效的靶向编辑，这是一项非常不容易的成果。”tBE的下一步陈佳教授实验室的一系列碱基编辑工具已经申请、获得了多项国际与中国的专利授权。其中，tBE已经获得了美国、中国、澳大利亚等多个国家和地区的专利授权。据陈佳教授介绍，相对于现有的碱基编辑系统，tBE在临床治疗的应用范围得到极大的扩展。tBE既能搭配AAV（腺相关病毒）、LNP（脂质纳米颗粒）等多种体内递送方式，大幅提升体内的编辑效率；也能通过电转等方式在体外抽提的造血干细胞中进行高效的编辑。此外，tBE还可以结合CAR-T细胞疗法，在T细胞里进行双靶点甚至多靶点的高效编辑。目前，tBE已经在临床应用中体现功效。例如，tBE对β-地中海贫血等罕见病已经展现出超过80%的高编辑效率，其中治疗β-地中海贫血的管线正在系统进展，相比于传统Cas9核酸酶基因编辑技术展现出更为优异的疗效和安全性。此外，利用tBE协助肿瘤免疫治疗、增强CAR-T疗效、治疗传染性疾病等管线的开发均在进行中，体现出靶向编辑效率高且无脱靶现象的优势。“接下来，我们希望将tBE的理念应用到更多编辑工具中，在tBE之外开发出其他高精度的新型编辑器；另一方面，我们希望在递送方面实现突破，例如实现体内的组织器官特异性递送。”除了上述短期内希望看到的突破，陈佳教授还展望了更长远的未来：如果能实现长片段的定点插入、在指定器官内进行体内基因编辑，未来的基因疗法将迎来颠覆性的变化。过去十年，基因编辑技术的发展改变了陈佳教授的研究方向，而他开发的工具正在进一步推动基因编辑的应用，为基因编辑的前景开辟出更多可能性。在陈佳教授看来，研究方向的变化改变了他的思维方式，使得他在好奇心驱动之余也会从疾病与临床需求的角度思考，寻找具有转化潜力的课题。而对于面临方向选择的年轻学生，陈佳教授也给出了自己的建议：关注自己的内心喜欢什么、保持open mind，为自己的科研生涯预留多几个选项。参考资料：[1] Wang, L., Xue, W., Zhang, H. et al. Eliminating base-editor-induced genome-wide and transcriptome-wide off-target mutations. Nat Cell Biol 23, 552–563 (2021). https://doi.org/10.1038/s41556-021-00671-4[2] Komor, A., Kim, Y., Packer, M. et al. Programmable editing of a target base in genomic DNA without double-stranded DNA cleavage. Nature 533, 420–424 (2016). https://doi.org/10.1038/nature17946[3] Wang, SW., Gao, C., Zheng, YM. et al. Current applications and future perspective of CRISPR/Cas9 gene editing in cancer. Mol Cancer 21, 57 (2022). https://doi.org/10.1186/s12943-022-01518-8扫描上方二维码，立即观看陈佳教授视频讲座。本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。

全球疫苗行业已呈寡头垄断格局，但随着我国疫苗企业综合实力的不断提升，国产疫苗正走向国际市场，市场空间将进一步得到拓展。2020年新冠疫情在全球爆发，mRNA疫苗首次问世，在研发效率、保护效力等多方面展现出显著优势，以mRNA技术为代表的新兴疫苗技术有望带动整个疫苗产业的升级更迭。除了疾病预防，疫苗产品也向着疾病治疗领域拓展，成人疫苗治疗性疫苗进一步打开了疫苗行业的成长空间。全球疫苗行业呈寡头垄断格局，GSK、赛诺菲、默沙东和辉瑞四家公司的疫苗产品占据80%以上的市场份额。疫苗行业呈现出以品种驱动的特征，沛儿13、HPV4/9等重磅产品上市超过10年，年销售额依然位居前列，市场需求持续旺盛。据EvaluatePharma数据显示，2019年全球疫苗市场规模为326亿美元，剔除新冠疫苗的增量影响，市场规模将于2025年达到476亿美元，2020-2025年间复合增速预计为6.8%。2019年，我国非免疫规划苗市场规模达到425亿元，预计未来十年将实现12.2%的复合增长，于2030年达到1320亿元。新冠疫情以来，国内疫苗企业表现优秀，迅速研发上市多款新冠疫苗，2021年我国疫苗出口金额达157亿美元，我国疫苗企业为全球抗疫做出重要贡献，同时也展现出国内疫苗企业迅速壮大的研发实力，树立了良好的品牌形象。随着我国疫苗企业综合实力的不断提升，国产疫苗正走向国际市场，市场空间将进一步得到拓展。01全球疫苗市场稳定增长，行业呈寡头垄断格局据EvaluatePharma数据显示，2015-2019年间，全球疫苗市场维持增长态势，2019年市场规模约为326亿美元，同比增长6.9%。2020年新冠疫情在全球范围爆发，新冠疫苗陆续获批上市，受益于新冠疫苗的庞大增量贡献，全球疫苗市场近两年实现高增长。剔除新冠疫苗增量影响，随着疫苗接种率的提升、产品迭代更替以及疫苗向癌症等治疗领域的拓展，全球疫苗市场有望持续良好增长态势，预计到2025年全球疫苗市场规模将达到476亿美元，2020-2025年间复合增速预计为6.8%。全球疫苗市场规模资料来源：EvaluatePharma，东海证券研究所从疫苗产品销售额看，全球疫苗市场呈寡头垄断特点，葛兰素史克（GSK）、赛诺菲、默沙东和辉瑞四家公司的疫苗产品占据80%以上的市场份额。从疫苗产品销量看，印度血清研究所为全球最大的疫苗供应商，其以低价疫苗作为主要产品，主要面向中低收入国家和地区。从区域分布看，东南亚和非洲地区的疫苗采购量较大，但按照销售额统计，欧美发达国家虽然采购量不大，由于产品价格体系较高以及对优质疫苗的需求较大，从而占据全球疫苗市场70%以上的份额2020年全球疫苗市场竞争格局资料来源：WHO，前瞻产业研究院，东海证券研究所从疫苗品种看，2020年全球销量前十的产品全部由四家疫苗巨头公司生产，行业整体呈现以品种驱动的特征。辉瑞的13价肺炎球菌多糖结合疫苗、默沙东的HPV疫苗等重磅产品上市已超过十年，销售额依然位居前列。重磅产品的推出有望在上市后较长一段时间内保持良好竞争优势，为企业贡献稳定现金流。2020年全球疫苗销售前十产品资料来源：公开资料整理，东海证券研究所2020年新冠疫情在全球爆发，疫苗生产商纷纷开始新冠疫苗的研发和生产；2020年底，陆续有疫苗产品获批紧急使用，全球各国开始新冠疫苗的接种工作以应对新冠病毒的传播。mRNA疫苗在新冠疫情首次面世，其在研发速度、保护效力等多个方面展现出优于其他种类疫苗的良好优势；辉瑞的Comirnaty2021年实现368亿美元的销售收入，Moderna的Spikevax2021年实现177亿美元的销售收入。以mRNA技术为典型代表的新型疫苗技术近年来得到快速发展，未来有望逐步替代传统疫苗，成为主流技术。目前采用新型技术的疫苗产品较少，其安全性和免疫原性有待进一步观察和评估。随着研究的不断深入，新型疫苗在研发、生产、工艺等多方面也将不断改良与完善，从而带动整个疫苗产业的发展与更迭。02从辉瑞疫苗看国际疫苗巨头的发展辉瑞公司为疫苗领域四大巨头之一，手握重磅品种Prevenar13的同时，在此次新冠疫情中也通过与BioNTech合作成为mRNA新冠疫苗中的最大赢家。从辉瑞公司疫苗业务的发展史来看，战略合作和兼并收购成为公司发展壮大的重要举措。辉瑞制药成立于1849年，总部位于美国纽约，是一家全球大型制药企业，拥有医药保健、动物保健和消费者保健等多元化产品布局。2021年，辉瑞全球总销售收入为813亿美元，净利润为220亿美元。2000年，辉瑞以900亿美元收购华纳-兰伯特；2002年，又以600亿美元收购法玛西亚药厂。2009年，辉瑞以680亿美元收购惠氏，获得其生物制药技术和疫苗业务，自此进入疫苗领域；之后，惠氏的重磅系列产品Prevenar使得辉瑞跻身全球四大疫苗产商之一。2020年新冠疫情发生之后，辉瑞与BioNTech合作开发mRNA疫苗——Comirnaty/BNT162b2。从辉瑞近三年疫苗业务营收构成来看，2019年和2020年，疫苗产品总营收在65亿美元左右，占公司总营收的比重在15.90%。主要品种为肺炎疫苗Prevnar系列、脑膜炎球菌A、C、W135和Y群结合疫苗Nimenrix（该产品为2015年辉瑞向GSK收购项目所得）、蜱传脑炎疫苗FSME-IMMUN/TicoVac（该产品为2014年辉瑞对百特国际公司上市疫苗产品组合进行收购所得）以及B群脑膜炎球菌疫苗Trumenba。其中，近90%的销售收入都来自于Prevnar系列辉瑞Prevnar系列产品包括Prevnar13和Prevnar20（2013年之前还有Prevnar,为7价产品）。Prevnar13自2010年上市以来实现良好增长，被全球100多个国家纳入免疫规划。最高年份销售额突破60亿美元，多年居于疫苗产品榜首，被誉为“疫苗之王“，为辉瑞贡献了持续稳定的现金流。2020年，在进行新冠疫苗研发的过程中，辉瑞选择与具有mRNA疫苗技术平台的德国公司BioNTech合作。该产品前期的核心技术来自于BioNTech，后续产品的临床、生产和销售由辉瑞负责。在此之前，辉瑞已经与BioNTech就其他疫苗产品有过良好合作。Comirnaty/BNT162b2凭借优秀的临床数据顺利获批上市并且被众多国家政府采购，辉瑞凭借其丰富的运营和销售经验，使得Comirnaty/BNT162b2在2021年实现了368亿美元的销售收入，占2021年辉瑞总收入的45%。03高端化国产化 国产疫苗开启国际化目前一些多联多价的优质产品只有国外产商供应，如四价、九价HPV疫苗、五价轮状病毒疫苗、DTaP-IPV/Hib五联苗、带状疱疹疫苗等；而国外生产商产品面向全球，供应给中国地区的量较少，因此会出现如国内九价HPV疫苗供不应求的现象。近年来，国内疫苗企业的研发力度加大，管线推进效率提升，陆续有重磅产品推出，沃森和康泰的13价肺炎疫苗陆续上市，对辉瑞的沛儿13形成良好替代；万泰和沃森的二价HPV疫苗顺利上市，尽管暂未对四价、九价HPV疫苗形成替代，但填补了国产宫颈癌疫苗的空白，与四价、九价HPV疫苗形成错位竞争。从国内企业在研管线看，四价HPV、九价HPV、DTaP-IPV/Hib五联苗、带状疱疹等外企独家品种都有所布局，并且部分已经进入到临床后期阶段，未来3-5年有望陆续上市。从产品质量上看，国产疫苗与进口疫苗并无明显差距；从价格上看，国产疫苗价格相对更低；从产能上看，国产疫苗产能稳定且充足。因此，面对外企的竞品，国产疫苗产品具备良好竞争实力。综合以上，国产疫苗正处于产品升级的过程中，未来会有越来越多的优质产品可供选择，消费属性进一步显现；随着国内企业在研产品的陆续推进，未来将逐步对现有外企独家产品产生替代，并凭借价格、产能等多方面的综合优势占据国内疫苗市场更大的市场份额。从我国疫苗出口情况看，据海关总署数据统计，2020年之前，我国疫苗出口数量在10万千克量级，出口金额在2亿美元以下；2021年受益于新冠疫苗增量，我国疫苗出口量达到500万千克，出口金额骤增至157亿美元。1987年，为了保证从不同渠道采购疫苗的安全性，WHO推出“疫苗预认证体系”；在此之后，疫苗产品要想进入联合国采购目录，必须经过WHO的“预认证”，而企业要想向WHO申请预认证，又有个重要的先决条件，即该国的疫苗监管体系必须通过WHO的认可。我国疫苗监管体系已于2011年、2014年先后两次通过评估，在2022年7月迎来了WHO升级评估标准后的新一轮全面评估，此次评估指标大幅增加、内容更加全面、标准更加严格。2022年8月23日，世卫组织宣布中国通过疫苗国家监管体系（NRA）评估。通过评估，不仅意味着中国拥有稳定、运行良好且完整统一的监管体系，能确保在中国生产、进口或流通的疫苗质量可控、安全、有效，也是我国疫苗出口全球的重要基础。2013年，中国生物旗下成都所生产的乙型脑炎减毒活疫苗成为首个通过WHO预认证的中国疫苗产品。WHO的预认证是疫苗企业走向海外的重要一步，据首个通过预认证的乙脑疫苗企业成都所的相关人员介绍，成都所从2006年起花了7年时间，投入近8亿元，建成了包括乙脑疫苗生产车间、spf动物生产车间等符合国际标准的厂房设施。截至目前，我国已有9款疫苗获得WHO预认证。新冠疫情发生后，世卫组织与全球疫苗免疫联盟和流行病防范创新联盟一起建立了新冠肺炎疫苗实施计划（COVAX），获得WHO紧急使用清单（EUL）的疫苗企业则有机会参与COVAX，实现产品出口。截至2021年底，我国累计向全球供应超过20亿剂新冠疫苗和原液；国药中生和科兴生物的新冠灭活疫苗纳入EUL之后，分别出口至全球超过100个国家和超过50个国家。我国疫苗企业在技术研发、产品布局、产能建设等多方面快速发展。2022年5月，100万剂沃森生物13价肺炎疫苗成功出口摩洛哥。随着综合实力的不断提高，国产疫苗有望逐步走向国际市场，成为面向全球的公共卫生产业。目前A股医药生物板块共有11家上市公司生产销售人用疫苗。从营收规模看，剔除其他业务和非自主生产疫苗产品之外，2021年自主研发疫苗产品营收规模最高的四家上市公司分别为智飞生物、康希诺、康泰生物和沃森生物。A股疫苗上市公司营收规模资料来源：Wind，东海证券研究所从产品管线看，除了智飞生物具有默沙东HPV疫苗、五价轮状疫苗等代理产品之外，其他公司的所有产品均为自主研发生产。从已上市且近几年获得批签发的疫苗产品来看，沃森生物、智飞生物和康泰生物产品种类较为丰富，其他公司产品较少且部分呈单品独大的特点，例如万泰生物的HPV2、成大生物和康华生物的狂犬疫苗、华兰生物和金迪克的流感疫苗等；康希诺的MCV2和MCV4分别于2021年年中和年末获批上市，目前暂未贡献收入。总体来看，除去新冠疫苗的影响，国内疫苗上市公司整体规模不大，除了沃森生物、智飞生物和康泰生物三家具有较为丰富的疫苗品种之外，其他疫苗公司尚处于依赖单品发展的阶段。文章编辑自东海证券《高端化国产化国际化，国内疫苗行业驶在快车道》登记邮箱信息订阅E药经理人信息服务扫描二维码精彩推荐集采 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