一、整體產業與供應鏈之樣貌

隨著生物製劑的複雜性與成本提高，許多生物製劑製藥公司為了降低成本和提高研發效率，紛紛選擇與生物製劑委託開發與製造商（Contract Development and Manufacturing Organization, CDMO）合作，將前端開發至後端生產委託給CDMO。 全球有超過100家CDMO公司在細胞和基因療法（Cell and Gene Therapy, CGT）市場上競爭，CDMO正在擴展其服務範圍至其他領域，例如：供應鏈整合、冷凍包裝技術、捐贈者聯網、細胞儲存銀行、區域監管等。 目前生物製劑製藥公司主要進行部份委託CDMO外包的模式，活性藥物成分（Active pharmaceutical ingredient, API）由生物製劑製藥公司自行生產，僅外包特定物質如載體和質體及最終的填充完成步驟，但是隨著CDMO的發展，預估將在未來轉向完全外包的模式。 CDMO為了擁有足夠的資金以擴大產能，現在已有活躍的併購現象存在，例如：Fujifilm Diosynth Biotechnologies收購Cellular Dynamics、Hitachi收購Apceth Biopharma、Thermo Fisher Scientific收購BrammerBio。

二、市場趨勢與區域發展預測

根據Frost & Sullivan市場調查公司分析，預估CGT的CDMO全球市場價值將從2019年的15億美元增長到2026年的101億美元，複合年增長率（CAGR）為31.0％，而CGT的全球市場價值將從2019年的43億美元增長到2026年的259億美元，CAGR為29.3％。

(一) 依細胞和基因療法分類之市場分析
（1）幹細胞療法（Stem cell Therapy）
2019年全球幹細胞療法市場總價值為8280萬美元，目前幹細胞療法的產品線非常多，共有170多種處於臨床第一期到第三期的產品，全球有將近50％的CDMO公司可以滿足製造幹細胞療法細胞的需求，例如：Stemmatters、Bio Elpida、Roslin Cell Therapies、Fujifilm Cellular Dynamics、Waisman Manufacturing。
（2）基因療法（Gene Therapy）
近期以基因療法和載體生產為主的CDMO公司由於目前人工對批量生產能力有限，正專注於發展所需相對較低劑量的感官器官疾病，未來將利用大批量生產自動化取代。 專門從事基因療法的CDMO公司有Vibalogics、Avectas、Lentigen Technologies、YPOSKESI、Biovian、 FinvectorVision。
另外，在CGT市場和CDMO市場中增長最快速的是綜合細胞和基因療法兩者的基因修飾型細胞療法（Gene-modified cell therapies），目前已推出269種產品正在生產線中，隨後也將有182種產品進入生產線。

(二) 依異體和自體細胞療法分類之市場分析
（1）異體細胞療法（Allogeneic Therapies）
異體細胞療法是使用來自健康個體的捐贈者細胞（Donor cells），可以批量生產也可以放大規模生產以降低成本。 異體細胞療法中發展願景最大的為誘導性多能幹細胞（iPSC），iPSC相較於自體細胞療法具有不受病患個人使用限制之優點，即iPSC為現成通用性治療產品，並且可以同時大量製造以供數百至數千人使用，為了提升iPSC的臨床有效性，可以利用重新編程細胞基因的編輯工具（CRISPR、Zinc-finger）加以改善，因此鼓勵CDMO與基因編輯公司合作。
（2）自體細胞療法（Autologous Therapies）
自體細胞療法利用患者的細胞經過客製化研究處理並擴增，然後再施用於患者，雖然優點是細胞與患者免疫系統有極高的相容性，但是為了製造一兩百萬個細胞治療劑是個昂貴的挑戰，還需要複雜的後勤聯網以及治療和生產地點之間的精確協調，因此自體細胞療法的商業化是需要透過製造商、運輸業和醫院相互協調來實現的。 CDMO正在發展中心輻射模型（Hub-and-spoke model）以分散製造並擴大業務服務範圍，目前能提供細分市場服務的CDMO公司有WuXi Advanced Therapies、Catalent、Bio Elpida、Hitachi、Lonza。
(三) 臨床和商業發展分析
臨床試驗的數量正在以每年約30％的速度增長，而這個快速增長正是CDMO整體市場增長的主要推動力，臨床試驗佔CDMO市場的近40％至45％。 CDMO也開始投資學術機構以提升藥物研發能力進而促進藥廠與其商業合作的機會並增加規模製造的可能性。 當生物製劑準備好商業化時，CDMO將採取完全自動化使生產與製造流程銜接提升商業化可能。

三、未來成長機會

(一) 發展自體細胞療法的可追蹤式供應鏈
自體細胞療法需要具有可掌握時間的追蹤式冷凍保存供應鏈，由於大多數細胞和基因治療產品需保存在-150°至-180°C，因此需要有先進的冷凍智慧保存包裝系統和可即時追踪、即時反饋、監控細胞效力的功能，以確保最後送達時能夠成功治療患者。 自體細胞療法的供應鏈生態系統正在從集中式架構過渡到分散、中心輻射型模式，著重點將從數量轉移到性能上，這個生態系統的運作需要三種公司的合作，包括1.第三方物流公司（例如：Biocair、World Courier和UPS）、2.冷凍包裝公司（例如：Marken）利用Smart Box（一種可配置的保溫箱）提供自動閉環包裝，該保溫箱與公司的Sentry Device結合使用，可以追踪產品詳細資訊，並每小時回報溫度和衝擊狀態、3.軟體設計公司（例如：Vineti和TrakCel）根據供應鏈中患者、醫療相關人員、原材料供應商、製造商和分銷商等建立一個可由所有相關者即時追蹤和操作的界面。

(二) 開發病毒載體的標準化製造流程
由於生產病毒載體過程中的各種挑戰，例如：轉殖基因表現、生物反應器的適應性、純化過程中產量的損失，使得生產結果有極大的損失（估計目前產量只有5％到30％之間），因此對於每種病毒載體生產流程模式，都需要設計一個輸入端和輸出端的製造模式，利用AI平台來標準化每一個單元操作處理，包括原料的使用、批次釋放和分析方法等。 為了提高每批病毒載體的產量和質量，製造過程可使用3D固定床生物反應器和連續式生產過程，並優化整個流程，CDMO採用自動化和一次性技術來實現流程控制、可重複性和標準化，例如：Eufets使用Terumo BCT的自動化生產載體的生物反應器Quantum®細胞擴增系統。

(三) 建立異體幹細胞療法的捐贈者取樣和細胞儲存聯網
目前異體細胞療法中幹細胞療法大約佔產品線的六成，因此擴大了對無菌儲存捐贈者提供之生物樣品的需求，然而擴大細胞規模是一大挑戰，由於組織中的目標細胞含量低且生產成本高，例如：骨髓中的幹細胞含量為0.001至0.01％，而治療所需輸注的劑量為病人每公斤需一千萬個細胞，目前每一百萬個細胞平均成本為1000美元。 而且捐贈者通常在分散的地理位置上，所以樣品的收集、適當的冷凍保存和運輸是很重要的，目前各地區的生物資料庫開始形成聯網互通，例如：Be The Match Registry擁有超過2000萬個潛在捐助者也與其他生物資料庫形成聯網，並提供捐助者與移植者之間的協調服務。 除了異體幹細胞外，誘導型多功能幹細胞（iPSC）和胚胎幹細胞（ESC）市場也不斷增長，CDMO也為此投入資金，例如：Takara Bio已獲得瑞典ESC的生產和儲存製造許可證、Sumitomo Dainippon在日本投資3.4億美元於生產和儲存iPSC。

(四)實現分散製造的行動概念工廠（Factory-in-a-box）
行動概念工廠是以能夠直接移動製造鏈至所需地並就地即時研發生產為概念所設計的，其優點為：
(1) 靈活性高：能夠將製造基地分散到各個地區、優化供應鏈和物流路線以減少遞送時間和物流費用、滿足區域需求，提升開發基因療法和細胞療法的能力。
(2) 自動化：製造過程的標準化和端到端自動化、優化製造成本和產能，並透過提高產品一致性來實現高品質生產。
(3) 環境友善：與傳統設備相比，減少了二氧化碳排放和水消耗，讓CDMO能夠履行對環境保護的承諾。

在各醫院中架設行動概念工廠，並利用自動化和小型化的先進製造技術進行現場製造，將能夠實現的去中心化（無須再從中央工廠統一製造）和同時達成即時護理（Point-of-care, PoC）的效益。 一些公司已經開始使用行動概念工廠，例如：PreciGen率先採用他們的創新UltraCAR-T™平台實現分散式製造模式。 採用行動概念工廠的廠商需要投資強大的IT基礎架構，或與其他供應商合作以管理每一站點的數據，在之間進行協調並提供即時建議。 雖然行動概念工廠的初期建構成本很高，但是它可以大幅降低之後的間接成本和其他相關成本（例如測試、驗證服務等），而且早期部署行動概念工廠也將對公司有所幫助，未來可以以最快的速度將產品推向市場。

(五) 將CGT的開發製造拓展至中國市場
中國是發展細胞和基因療法中的領先國家之一，除了擁有強大的國內產線外，也是全球多站點臨床試驗中的一環，中國因而被視為利潤豐厚的市場，例如：總部位於天津的CanSino Biotech與Ocugen合作開發Ocugen的OCU400、復星醫藥與Kite Pharma合作開發CD19 T-Cell療法。 中國自2019年7月生效的新規定限制了跨國公司在中國境內基因樣品和材料的收集、儲存和運輸，除非與中國合作展開研究並與當地共享知識等才能合法進行，因此為了規避複雜的監管要求，跨國公司必須與當地成立合作夥伴關係，同時還可以享有中國公司提供的營運效率，例如：Novartis與Cellular Biomedicine合作在中國生產Kymriah，而Cellular Biomedicine則反過來投資數位化和自動化流程，將製程時間從4週縮短到10天以內。 藥廠則可以與中國的CDMO成立合資企業以促進在中國開發和申請新藥的研究，例如：Juno Therapeutics和藥明康德合作。 設備製造商可以尋求投資的合作夥伴關係以擴大製造業務範圍，例如：Cytiva與香雪製藥公司合作擴大中國的TCR T-Cell生產並在上海開設CGT亞洲技術中心。