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細胞與基因療法研究展望與技術成長機會 CGT Research Outlook and Technology Growth Opportunities
2024/08
Frost & Sullivan
www.frost.com
ㄧ、CGT市場概況
(一) 趨動力與限制
基因與細胞療法(CGT)市場驅動力源自美國FDA和歐洲EMA等機構增加核准CGT,為產業創造有利環境,以及技術創新如腺病毒(AAV)載體設計和製造流程數位化不斷進步,AI平台更能有效識別高效癌症標靶療法。此外,與CDMO公司合作擴大製造能力,提升規模化和成本優化可能性。

但高昂製造成本阻礙CGT全球普及化的發展,尤其在保險和補償政策未標準化的情況下,患者難以負擔。另外,CGT的複雜遞送方式對臨床護理要求更高,使實際應用面臨困難。

(二) 市場趨勢
CGT市場發展深受數位化和精準醫療影響,正重塑業務模式並提升療法可及性。聯邦政府和私人投資湧入,加上對破壞性技術的支持,促進市場成長。新興商業模式著重平台技術和先進生物製造技術,逐漸轉向多基因和常見遺傳疾病治療。

破壞性技術的核心將以AI應用於製造過程及使用非病毒載體為重點。而社會和人口結構變化推動以患者為中心的生產模式。未來,CGT產品可能採用價值導向定價,隨製造效率提升而降低成本。

(三) 發展概況
CGT正快速發展,主要應用於腫瘤學、罕見疾病,並逐漸擴展至慢性疾病領域。目前全球約有2100項臨床試驗進行中,其中AAV和LV載體佔半數。預計2030年前將有超過60種CGT產品獲批上市。

同時,CGT市場面臨製造能力挑戰,包括病毒載體產能不足、高成本和集中化生產。複雜的供應鏈和物流需求增加了各國的定制要求。對患者而言,定價、補償、療效和安全性仍是關鍵挑戰。儘管如此,CGT市場預計在2019年至2026年間將以31%的年複合成長率增長。

二、專利分析
(一) CGT的專利申請趨勢
過去三年來,全球CGT專利數量逐漸增長;美國是最大的專利持有國,其次是中國。歐洲、韓國和日本的發展相對較慢。美國學術界的技術創新貢獻了大量專利,涵蓋了如CAR-T細胞、基因遞送系統、基因編輯技術等領域。而這些專利的增加促進了CGT的研發。

(二) 基因修飾細胞療法
基因修飾細胞療法專利申請中,以CAR-T療法居首位,其次為CAR-NK等先天免疫細胞療法,而TILs、TCR-T和CAR-NKT專利也逐漸增長。CAR-T專利在激烈競爭下,企業重視專利排他性策略,保護技術平台並避免專利糾紛。專利覆蓋CAR-T療法各方面,包括開發方法和製造組件等,以確保獨佔優勢。

(三) 基因療法
TALENs和ZFNs等傳統基因編輯方法持續增長,而CRISPR技術的專利申請因創新CRISPR技術,包括CRISPR2.0和CRISPR技術3.0的發展而增加。基礎編輯和精準編輯的專利多來自學術界。病毒載體基因療法,特別是AAV、RV和LV等技術,在美國的專利申請數量較多,中國則專注於HSV技術。未來,隨著對低毒性合成遞送系統需求增加,非病毒載體的專利可能上升。

(四) 幹細胞療法
幹細胞療法的專利申請自2015年以來顯著增長,雖然人類胚胎細胞且具有變異性,讓專利申請備具挑戰。但隨技術進步和政策調整,涉及誘導性多能幹細胞(iPSC)和間質幹細胞(mesenchymal stem cell)療法的創新專利數量增加。美國和歐洲專利局均已授予這些專利。疫情後,幹細胞療法在美國、歐盟和亞太地區持續增長,尤其是來自新創公司和學術界的研發貢獻。

(五) CGT專利的整體概況
CGT的專利數量持續增長,未來5至10年內,許多早期專利將到期,促使企業積極申請新專利以延長技術保護期。美、中、日、英和韓國是專利申請的領導者,美國擁有四項已獲FDA批准的基因療法產品。

歐洲市場也在快速增長,尤其是與AAV和慢病毒相關的研究增多。儘管專利數量上升,但對於個性化療法的專利保護仍面臨挑戰。此外,學術機構如加州大學和麻省理工學院在CGT專利方面也表現突出。

三、投資概況
(一) CGT投資趨勢簡介
CGT市場投資持續增長,推動後期臨床試驗和加速商品化。近兩年,大型製藥公司,例如:武田、諾華和默克在CGT技術平台投資數十億美元。企業紛紛擴大製造能力,應對臨床需求。風投對早期學術衍生和新創公司的投入增加。CGT生物製藥公司併購活動頻繁,整合技術平台,促進產業發展。

(二) 擴展CGT製造單位的投資
Bristol Myers Squibb (BMS) 投資Cellares 3.8億美元,以加強CAR-T細胞療法的生產。這項合作於2024年4月宣布,允許BMS獨家使用 Cellares 的自動化Cell Shuttle 平台,該平台簡化了美國、歐洲和日本智慧工廠的生產,能有效、快速地滿足對 CAR-T 療法不斷增長的需求。[1]

(三) CGT技術平台的投資
2022年,ONK Therapeutics斥資9.2億美元投資Intellia Therapeutics,合作開發CRISPR基因編輯細胞療法,主要針對同種異體自然殺手(NK)細胞療法治療癌症。此合作授予ONK使用Intellia基因編輯技術的權利,並獨家使用特定的RNA序列來引導基因編輯,開發多達五種NK細胞療法治療癌症。ONK負責研究和臨床開發,而Intellia可在每種療法獲得高達1.84億美元。[2]

(四) 持續投資加速臨床試驗
2023年AstraZeneca以10億美元投資於輝瑞的基因療法計畫,並獲得輝瑞的罕見疾病基因療法組合的授權。此次交易將使AstraZeneca的子公司Alexion能夠加速基因醫學的研發,並整合創新的AAV載體技術,以提升療法的安全性和有效性。[3]

2023年強生對Cellular Biomedicine投資2.45億美元,以推動CAR-T細胞療法的商業化。這項交易使強生獲得兩種針對血癌的實驗性CAR-T療法的專利權,這些療法在治療淋巴瘤方面,已顯示出良好的結果。[4]

(五) 日益增長的併購活動
2022年Sylvan Group以1.405億美元收購Juniper Biologics,成為其主要股東。Juniper Biologics專注於開發癌症基因療法,致力於提供創新的治療方案以改善患者的健康和生活品質。此次收購不僅強化了Sylvan Group在生物醫藥領域的投資組合,也顯示出其對於推動創新癌症治療的長期策略。[5][6]

四、研發趨勢
(一) CGT研發重點
CGT正在擴大其應用範圍,除了傳統的癌症、血液和罕見遺傳疾病,研究已擴展到慢性疾病領域,包括糖尿病、肥胖和神經系統疾病。這種擴展顯示了CGT潛在的廣泛應用前景。

同時,療法類型發生了重要轉變。傳統的自體細胞療法(如CAR-T療法)雖然已獲得批准,但其局限性在於需要從患者身上提取細胞,造成成本高昂,而且需要較長的製造時間。因此,開發"現成"的異體細胞療法成為當前的重點,幫助提高治療的可及性和經濟性。

(二) 自動與數位化趨勢
為了提高製造效率,CGT製造正在引入自動化和數位化技術。例如,使用物聯網(IoT)實現供應鏈的連接與追蹤,採用機器學習(ML)優化製造過程,並利用數字孿生技術模擬生產環境,提升生產力。

而人工智慧(AI)正在加速CGT的研發。小型AI公司利用先進的算法,優化療法的設計、載體的選擇和製造流程。同時,AI也被用於臨床試驗中,精確選擇患者群體,提高成功率,降低研發成本。

(三) 載體選擇工程化
載體是CGT的關鍵核心,其選擇依據適應症和基因表達時間而定,常見的載體有AAV和慢病毒。為了提升安全性與功能性,研究人員採用了多種工程化策略,如殼蛋白包覆技術,透過聚合物或免疫抑制蛋白的包覆來降低免疫原性並增強穩定性。

而合成生物學的應用,通過工程化細胞系與基因表達載體的優化,大幅提高了載體的包裝效率與感染性。此外,計算機模擬與AI技術的應用,通過高通量篩選設計出符合特定需求的載體。

(四) 遞送系統的創新
遞送系統的創新包括新型病毒和非病毒載體的開發,例如:奈米顆粒、外泌體和基因編輯細胞載體,為基因療法開創了更多安全有效的遞送途徑。而合成生物學為CGT帶來了更安全高效的載體設計,例如,使用合成DNA載體和工程化病毒殼蛋白,有效提高基因遞送效率並減少副作用。此外,化學修飾技術則能改變載體的特性,提升遞送效率。

(五) CGT製造的新興技術趨勢
一次性技術的採用不僅降低了污染風險,還減少了資本投入,提升了生產效率。模組化製造設施的建立使得生產空間更加靈活,能夠快速適應不同療法的需求。工程化細胞株的開發,則促進了懸浮培養和無血清培養的進展,進一步提高了生產效率。

同時,業界正在以標準化的製造流程和設備,研發獨立於血清型的即插即用的技術和檢測方法, 可適用於不同的載體和療法,提高製造的靈活性和效率,加速開發與產品上市的過程。先進的分析方法和即時監測系統確保了產品品質,而自動化與數位化技術的引入則優化了整體生產流程。

五、成長機會
(一) 擴展CDMOs的產能與技術能力
CGT的開發商與委託開發暨製造服務組織(CDMO)需要擴展產能與技術能力,以滿足研發和商業化的需求。透過自動化和數位化技術增加生產單元,採用新的療法工具套件,並整合以創造精準療法。

CDMO應投資於閉環連續製造(closed-loop continuous manufacturing)、即時監控細胞培養條件和流程自動化,提升重現性,降低批次失敗率,推動整個生態系統的增長,並轉型為委託開發暨製造服務和測試組織(contract development, manufacturing, and testing organizations, CDTMO),提供額外的測試服務,有助於擴大合作關係和能力。專家建議,CDMO應專注於在近期內增加製造規模和技術能力的擴展,以建立一條龍的生產能力。

(二) 技術授權合作
隨著越來越多的CGT平台開發者推出先進工具套件,這些平台技術,例如:數位工具、基因編輯工具、細胞株開發技術及AI成像技術等正被CGT公司和CDMO採用,以加速療法開發。

透過技術授權合作,CGT開發者能以更具成本效益的方式取得所需技術,減少內部開發的資源消耗。專家建議開發者專注於細胞株開發及生物反應器設計平台的授權,進一步降低成本並加速產品開發。同時,生物製藥公司也應探索病毒載體工程及合成生物學工具的授權,以推進臨床研發流程,創造更具活力的CGT生態系統。

(三) 開發慢性疾病治療方案
CGT過去主要集中於罕見疾病和腫瘤學,因為這些領域缺乏有效治療方案。隨著臨床數據顯示CGT在這些領域的療效,開發者逐步擴展到慢性疾病的治療領域。未來,CGT研發將更加關注糖尿病、心血管疾病和神經系統疾病等慢性疾病,並有機會提供比目前日常用藥更持久的解決方案。

例如,CGT開發者可以利用細胞療法和基因療法,恢復胰島素生成細胞的功能,並應用基因編輯技術控制家族性高脂血症以及利用基因修飾幹細胞療法治療神經系統疾病。專家建議CGT開發者擴展產品組合,進軍慢性疾病領域的廣大市場。

其他參考資料
1.Bristol Myers Squibb, Cellares Ink $380M Deal to Manufacture CAR T-Cell Therapies
2.Intellia-ONK ink up to $920M pact for 5 CRISPR-edited cancer cell therapies
3.AstraZeneca, Pfizer Ink Potential $1B Gene Therapy Deal
4.J&J, building on CAR-T success, strikes another cell therapy deal
5.Juniper Biologics Establishes Global Headquarters in Singapore
6.Juniper Biologics Clinches Prestigious Molecular Science & Technology Acquisition of the Year Award at the Acquisition International M&A Awards 2023
黃聖筑
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