2020年生物医药行业市场分析报告.pdf
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1、2020年 生 物 医 药 行 业 市 场 分 析 报 2020年 11月 3拥 抱 生 物 医 药 第 三 次 产 业 革 命 向 阳 花 木 易 为 春,基 因 治 疗 优 势 明 显 且 市 场 潜 力 无 限 我 们 在 前 文 拥 抱 生 物 医 药 第 三 次 革 命(上)中 基 于 行 业 的 监 管 情 况 以 及 行 业 生 命 周 期,论 述 了 基 因 治 疗 领 域 技 术 新、更 新 快,业 界 对 其 的 了 解 处 于 不 断 加 深 过 程 中,监 管 体 系 也 在 和 基 因 治 疗 同 步 成 长、不 断 规 范,为 基 因 治 疗 领 域 的 长 期 稳
2、 健 发 展 奠 定 了 坚 实 的 基 础。同 时 基 因 治 疗 行 业 经 历 多 年 的 曲 折 前 行 与 技 术 积 累,技 术 端 不 断 成 熟,不 断 有 重 磅 产 品 在 商 业 化 上 取 得 重 大 进 展,行 业 正 处 于 蓬 勃 发 展 期。本 文 作 为 衔 接 上 文 的 下 篇,将 重 点 在 基 因 治 疗 行 业 的 技 术 先 进 性 以 及 市 场 潜 力 的 广 阔 性 上 做 重 点 论 述。1、守 得 云 开 见 月 明-基 因 治 疗 渐 进 式 前 行 以 1972年 Friedmann和 Roblin正 式 提 出“gene thera
3、py”这 一 概 念 为 起 点,基 因 治 疗 领 域 已 经 发 展 了 近 5 0个 年 头。尽 管 期 间 历 经 起 伏,近 年 来 基 因 治 疗 药 物 的 不 断 涌 现 证 实 基 因 治 疗 正 在 不 断 走 向 成 熟。回 顾 基 因 治 疗 的 发 展 史,经 历 了 以 下 几 个 发 展 阶 段:(1)前 两 个 十 年:初 期 探 索 1984年,Cepk。团 队 成 功 设 计 逆 转 录 病 毒 载 体 系 统;1989年,第 一 个 获 得 授 权 的 基 因 治 疗 在 美 国 展 开。基 因 治 疗 此 时 仍 处 于 谨 慎 小 心 的 探 索 阶
4、段。(2)第 三 个 十 年:火 热 开 展 上 世 纪 9 0年 代,基 因 治 疗 的 临 床 试 验 开 始 火 热 展 开。1995年 第 一 个 基 因 治 疗 的 成 功 临 床 案 例 更 是 令 基 因 治 疗 风 头 无 两。然 而,1999年 美 国 一 名 患 者 在 接 受 基 因 治 疗 后 因 腺 病 毒 载 体 引 发 的 严 重 免 疫 副 反 应 死 亡,以 及 随 后 一 系 列 试 验 暴 露 出 的 严 重 副 作 用,使 得 基 因 治 疗 跌 落 神 坛。然 而 关 于 基 因 治 疗 的 研 究 并 没 有 停 滞,1998年 RNAi机 制 的
5、发 现 打 开 了 基 因 治 疗 的 另 一 扇 大 门,视 线 纷 纷 转 向 siRNA药 物 研 发 中。(3)第 四 个 十 年:螺 旋 上 升 进 入 2 1世 纪 后,siRNA药 物 先 后 经 历 了 资 本 的 火 热 追 捧 和 临 床 不 顺 后 资 本 的 冷 遇,缺 乏 安 全 有 效 的 递 送 系 统 成 为 这 个 阶 段 siRNA药 物 发 展 的 最 大 掣 肘。随 着 慢 病 毒、AAV、LNP、Galnac等 递 送 系 统 在 基 因 疗 法 中 应 用 的 逐 渐 成 熟,基 因 治 疗 逐 渐 走 出 困 境。(4)第 五 个 十 年:迎 来
6、曙 光 2012年 第 一 个 基 因 治 疗 产 品 Glybera在 欧 盟 上 市,且 随 后 三 年 里 不 断 有 ASO药 物 4问 世,基 因 治 疗 不 断 回 温。201 7年 两 款 CAR-T产 品 获 批 上 市,201 8年 第 一 个 siRNA药 物 Onpattro的 获 批 更 是 极 大 地 提 振 了 小 核 酸 药 物 及 整 个 基 因 治 疗 领 域。近 年 来,基 因 治 疗 多 款 产 品 已 经 展 现 出 或 者 正 在 展 现 销 售 上 的 惊 人 潜 力,如 ASO药 物 Spinraza,AAV 药 物 Zolgensma0图 1:基
7、 因 治 疗 发 展 历 程 个 左 网,*明*a*mana”“*ITO,W gw T0 号 尊-Kn*Arr 赍 HMZIT数 据 来 源:市 场 研 究 部 基 因 治 疗 与 单 抗 药 物 都 属 于 典 型 的 技 术 驱 动 行 业,随 着 递 送 系 统 在 基 因 疗 法 中 应 用 的 逐 渐 成 熟,基 因 治 疗 药 物 转 化 的 壁 垒 被 逐 步 攻 破。2013-2017年,全 球 基 因 治 疗 专 利 数 量 首 次 超 越 论 文 数 量,意 味 着 基 因 治 疗 迈 入 技 术 成 果 转 化 的 发 展 阶 段。2017年 FDA批 准 了 首 个 C
8、AR-T疗 法 产 品 Kym riah,次 年 批 准 了 第 一 个 siRNA产 品 O npattro,且 已 上 市 产 品 的 65%都 是 2 0 1 7年 之 后 批 准 的,意 味 着 基 因 治 疗 已 经 走 到 成 功 商 业 化 和 临 床 获 益 的 爆 发 点。对 标 2 0 0 2年 第 一 个 全 人 源 单 抗 药 物 Adalimumab上 市 节 点,我 们 判 断 基 因 疗 法 处 于 腾 飞 的 拐 点。52、傲 视 传 统 药 物,基 因 治 疗 具 有 独 特 优 势 2.1 基 因 水 平 调 控,靶 向 不 可 成 药 靶 点 不 同 于
9、传 统 小 分 子 药 物 和 抗 体 药 物 在 蛋 白 质 水 平 进 行 调 控,基 因 治 疗 可 在 基 因 水 平 发 挥 作 用,因 此 对 于 致 病 基 因 清 晰 而 蛋 白 质 水 平 难 以 成 药 的 靶 点 具 有 独 特 优 势,如 RAS、AKT、MYC等。以 KRAS靶 点 为 例,KRAS在 细 胞 生 长 的 信 号 调 控 中 起 到 枢 纽 作 用:上 承 来 自 EGFR、HER2、ErB3/4 等 细 胞 表 面 受 体 的 信 号,下 启 PI 3 K、R A F等 多 个 信 号 通 路。此 外,统 计 发 现 K R A S基 因 突 变 出
10、 现 在 许 多 肿 瘤 中,尤 其 是 胰 腺 癌(95%)、结 直 肠 癌(52%)和 肺 腺 癌(31%)中 有 高 比 例 的 K R A S基 因 突 变。因 此 K R A S被 认 为 是 抗 肿 瘤 的 关 键 靶 点。图 3:R A S作 用 机 理 Model for action of RAS genes数 据 来 源:Molecular B io lo gy,市 场 研 究 部 6图 4:RAS下 游 信 号 通 路 数 据 来 源:Nature Reviews Drug Discovery volume 19,pages533-552(2020),市 场 研 究 部
11、KRAS属 于 RAS基 因 家 族,该 家 族 中 还 有 NRAS和 H R A S,三 者 均 参 与 细 胞 内 的 信 号 传 递。RAS蛋 白 在 参 与 细 胞 信 号 传 导 时 主 要 通 过 结 合 GDP与 GTP相 互 转 化:RAS与 G D P结 合 时 处 于 失 活 状 态,当 R A S接 收 到 上 游 信 号 并 在 S O S蛋 白 帮 助 下 被 激 活 时,转 而 与 G TP结 合,此 时 的 RAS有 了 磷 酸 激 酶 的 可 以 激 活 下 游 蛋 白,随 后 在 G TP加 速 水 解 酶(GAP)作 用 下 重 新 回 到 与 G D P
12、结 合 的 失 活 态,如 此 循 环 往 复 以 实 现 其 正 常 的 细 胞 生 长 增 殖 调 控 作 用。然 而,基 因 突 变 的 RAS会 使 得 循 环 失 衡、R A S更 多 地 处 于 激 活 态 并 并 持 续 激 活 下 游 通 路,从 而 促 进 细 胞 过 度 增 殖 成 为 肿 瘤。图 5:RAS处 于 失 活 态 和 激 活 态 的 动 态 循 环 数 据 来 源:C e ll,市 场 研 究 部 7目 前 对 于 RAS突 变 类 型 了 解 较 为 清 晰,三 种 RAS基 因 中 最 常 见 的 突 变 发 生 在 KRAS基 因 中(85%),而 KR
13、AS的 突 变 中 97%是 由 于 第 1 2或 第 1 3号 氨 基 酸 残 基 发 生 突 变,其 中 最 主 要 的 是 G12D、G12V、G13D这 三 种。此 外,不 同 的 肿 瘤 类 型 被 不 同 的 R A S突 变 类 型 驱 动,同 一 突 变 位 点 突 变 成 不 同 的 氨 基 酸 对 R A S的 影 响 也 不 同,因 此 在 设 计 药 物 时 必 须 要 针 对 不 同 肿 瘤 的 不 同 驱 动 亚 型 设 计 特 异 性 药 物。数 据 来 源:Nature Reviews Drug Discovery volume 19,pages533-552(
14、2020),市 场 研 究 部 传 统 的 药 物 设 计 思 路 是 在 蛋 白 层 面 对 靶 蛋 白 进 行 调 控,然 而 由 于 KRAS蛋 白 的 独 特 性 质 使 之 成 为“不 可 成 药”靶 点,导 致 靶 向 KRAS的 药 物 进 展 缓 慢。KRAS蛋 白 的 主 要 特 征 包 括:K R A S是 表 面 光 滑、缺 少 结 合 口 袋 的 胞 内 蛋 白、与 底 物 亲 和 力 高 导 致 传 统 底 物 竞 争 策 略 失 效、KRAS不 同 亚 型 同 源 性 高、KRAS作 用 范 围 广 等。图 7:RAS被 认 为 是 难 以 成 药 的 靶 点 n
15、a n I T T I n u*H|I I lAl.l iIIH U H I Ifi VH Ms pocHt*rmeciM-nftn bna数 据 来 源:N ature,市 场 研 究 部 8表 1:KRAS特 征 及 相 应 成 药 挑 战 数 据 来 源:市 场 研 究 部 特 征 成 药 挑 战 KRAS与 底 物 亲 和 力 高 KRAS从 结 合 G TP的 激 活 态 转 为 结 合 G DP的 失 活 态 需 要 GTPase的 参 与 由 于 KRAS与 GDP/GTP结 合 系 数 达 到 皮 摩 尔 级 别,而 正 常 细 胞 中 GDP/GTP的 浓 度 达 到 了 微
16、 摩 尔 级 别,即 细 胞 中 GDP/GTP的 浓 度 比 结 合 KRAS所 需 浓 度 高 出 6 个 数 量 级,因 此 研 发 出 可 以 与 GDP/GTP竞 争 结 合 KRAS的 难 度 非 常 大 开 发 酶 的 抑 制 剂 相 对 简 单 而 开 发 酶 的 激 活 剂 相 对 较 难,因 此 通 过 小 分 子 激 活 GTPase使 得 KRAS更 多 地 结 合 GDP而 处 于 失 活 态 较 为 困 难 KRAS完 全 位 于 胞 内,大 分 子 抗 体 药 物 难 以 触 及 KRAS属 于 表 面 光 滑 的 球 状 蛋 白 结 构 由 于 KRAS表 面
17、没 有 其 他 可 结 合 口 袋,因 此 要 干 扰 KRAS对 下 游 的 激 活 作 用 只 能 干 扰 KRAS与 下 游 蛋 白 的 结 合,然 而 蛋 白-蛋 白 相 互 作 用 面 积 较 大,小 分 子 药 物 难 以 有 效 干 扰 除 了 与 GTP/GDP结 合 的 功 能 域 外,KRAS缺 乏 其 他 有 利 于 小 分 子 结 合 的 口 袋 KRAS活 性 对 正 常 细 胞 功 能 也 有 作 用 因 此 需 要 开 发 出 只 特 异 性 针 对 突 变 KRAS蛋 白 的 活 性 而 尽 量 少 地 影 响 到 正 常 KRAS蛋 白 的 活 性,高 选 择
18、 性 也 是 药 物 设 计 的 一 个 难 题 各 种 亚 型 同 源 性 高 针 对 不 同 亚 型 特 异 性 抑 制 剂 开 发 难 度 大,不 同 肿 瘤 对 于 不 同 亚 型 具 有 特 异 性 正 如 前 文 所 述,对 于 KRAS基 因 突 变 位 点 的 研 究 较 为 透 彻,通 过 siRNA对 突 变 位 点 进 行 沉 默 可 以 绕 过 KRAS蛋 白 不 可 成 药 这 一 难 题,且 理 论 上 可 以 针 对 每 一 种 突 变 亚 型 设 计 出 高 选 择 性 的 siRNA药 物,这 也 是 传 统 药 物 难 以 做 到 的。目 前 SILENSE
19、ED公 司 针 对 KRAS G12D这 个 突 变 亚 型 的 siRNA产 品 siG12D-L0DER已 经 进 入 I I期 临 床,其 期 数 据 显 示 出 与 化 疗 连 用 对 胰 腺 导 管 腺 癌 具 有 一 定 疗 效:12例 患 者 中 2例 PR(部 分 缓 解)、1 0例 SD(疾 病 稳 定)。2.2相 比 传 统 药 物,拥 有 独 特 研 发 优 势 无 论 是 在 体 外 还 是 体 内 进 行 基 因 改 造,基 因 治 疗 的 三 大 共 性 步 骤 包 括:核 酸 序 列 的 设 计 与 合 成、将 目 标 序 列 递 送 至 细 胞 中(体 内 或
20、体 外)和 工 业 化 生 产。事 实 上,核 酸 序 列 的 设 计 与 合 成 相 较 小 分 子 靶 向 药 和 单 抗 药 物 难 度 更 小,非 病 毒 载 体 工 艺 的 工 业 化 级 别 放 大 也 相 对 容 易(病 毒 载 体 的 大 规 模 生 产 具 有 一 定 难 度 但 并 非 不 能 实 现 且 未 来 可 以 通 过 优 化 载 体 来 规 避),因 此 在 开 发 出 一 个 安 全、高 效 的 递 送 系 统 之 后,基 因 治 疗 产 品 的 开 发 难 度 反 而 更 低、研 发 成 功 率 更 高。以 siRNA领 域 领 先 公 司 A ln yla
21、m为 例,A lnylam公 司 的 研 发 项 目 从 1期 临 床 进 展 到 3 期 临 床 试 验 结 果 积 极 的 成 功 率 达 到 5 4.6%,远 远 高 于 新 药 开 发 的 行 业 平 均 值。表 2:基 因 疗 法 与 传 统 药 物 比 较 小 分 子 药 物 抗 体 药 物 核 酸 药 物 分 子 量 小 100000Da中 7000-14000Da作 用 位 点 胞 内,胞 外,膜 上 胞 外,膜 上 胞 内 9较 多 靶 点 数 量 作 用 类 型 较 多 静 电 力 吸 附 相 对 较 少 蛋 白 相 互 作 用 在 传 统 药 物 不 可 成 药 靶 点
22、有 巨 大 应 用 潜 力 碱 基 互 补 配 对 特 异 性 弱 强 强 半 衰 期 较 短,以 小 时 计 中 等,以 周 计 较 长,以 月 计 先 导 分 子 研 发 难 度,较 大 结 构 选 择 相 对 盲 目 高 通 量 筛 选+计 算 辅 助 优 化,较 小 靶 蛋 白 特 异 性 抗 原 表 位 噬 菌 体 展 示+高 通 量 测 活 平 台,较 小 测 序 得 到 病 变 基 因,据 此 合 成 治 疗 基 因 程 序 设 计 给 药 方 式 首 选 口 服 首 选 静 脉 或 皮 下 注 射 静 脉 注 射,皮 下 注 射,鞘 内 注 射,玻 璃 体 内 给 药 口 服
23、仍 在 突 破 中 数 据 来 源:市 场 研 究 部 随 着 不 断 开 发 和 优 化,载 体 系 统 已 获 得 重 大 突 破。目 前 常 用 的 基 因 递 送 系 统 主 要 包 括 病 毒 载 体 和 非 病 毒 载 体。病 毒 载 体 主 要 包 括 AAV、慢 病 毒、腺 病 毒 等,非 病 毒 载 体 主 要 包 括 脂 质 纳 米 颗 粒(LNP)、GalNac、外 泌 体、基 因 枪 等。总 体 而 言,尽 管 病 毒 载 体 相 较 于 非 病 毒 载 体 可 递 送 基 因 容 量 相 对 较 小,但 是 病 毒 载 体 普 遍 有 更 高 的 递 送 效 率,因
24、此 病 毒 载 体 的 应 用 更 广 泛,而 其 中 又 以 AAV使 用 最 多。数 据 来 源:市 场 研 究 部|表 3:病 毒 与 非 病 毒 载 体 已 上 市 产 品 载 体 类 型 上 市 产 品 逆 转 录 病 毒 YescartaTecartus病 毒 载 体 慢 病 毒 Kymr iahZyntegIoAAVLuxturnaZoIgensma非 病 毒 载 体 脂 质 纳 米 颗 粒 GalNAcOnpattroGiviaar i表 4:病 毒 与 非 病 毒 类 不 同 载 体 比 较 关 键 指 征 病 毒 载 体 非 病 毒 载 体 基 因 组 成 AAVssDNA
25、慢 病 毒 ssRNA腺 病 毒 dsDNA逆 转 录 病 毒 ssRNA脂 质 体 DNA+脂 质 分 子 共 转 DNA+多 肽 包 装 容 量/kb 10 10转 染 分 裂 及 不 分 裂 及 不 分 裂 及 不 仅 转 染 分 分 裂 及 不 分 裂 及 不 分 裂 细 胞 分 裂 细 胞 分 裂 细 胞 裂 细 胞 分 裂 细 胞 分 裂 细 胞 递 送 效 率 中 高 高 中 低 低 10是 否 整 合 到 宿 主 基 因 病 原 性 否 部 分 情 况 可 能 整 合 否 是 是 否 是 否 否 是 否 否 否 数 据 来 源:市 场 研 究 部 图 8:2018年 基 因 治
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- 2020 生物医药 行业 市场分析 报告
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