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mRNA疫苗产业链

22-04-24 12:32 931次浏览
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mRNA疫苗产业链

1、DNA质粒:金斯瑞生物科技 、药明生基(药明康德 子公司)、和元生物 、楷拓生物、派真生物等;

2、质粒扩增:海尔生物 、蓝晓、东富龙 、楚天等;

3、mRNA原液制备:森松、东富龙、楚天、奥星等;

4、所需原材料:键凯科技 、赛诺邦格等 ;

5、“制剂”脂质微滴包封:楚天、奥星、东富龙、山东药玻正川股份威高股份旗滨集团华兰股份康德莱 等。

mRNA生产流程



mRNA生产过称拆解



mRNA疫苗公司

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22-05-03 10:29

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国产mRNA疫苗按下加速键 哪些上游环节受益?

2022-04-06 11:15·科创板日报

《科创板日报》(上海,编辑 宋子乔)讯,国内mRNA疫苗正加速推进产业化进程。近日,石药集团康希诺相继宣布其新冠病毒mRNA疫苗临床试验获批。

此前,进入临床试验阶段的还有沃森生物、艾博生物、斯微生物、艾美疫苗等企业。其中斯微生物正加速研发新冠mRNA迭代疫苗,该产品正在老挝开展2期临床试验,公司已在上海建成4亿剂/年的新冠mRNA迭代疫苗生产线。

mRNA疫苗疗法是指通过将体外转录的mRNA注射到人体内,起到激活免疫应答的作用,并建立记忆细胞,进而预防免疫。具有研发周期短、抗原选择范围广、安全性高、有效性高等诸多优点。

国家卫生健康委已开始部署序贯加强免疫接种,mRNA疫苗是重要的选择之一。中国疾控中心前首席流行病学专家曾光日前表示,序贯免疫可持续性较好,2针灭活疫苗+mRNA疫苗/重组蛋白疫苗/腺病毒载体雾化吸入都是可能的选择。

后续随着国产mRNA疫苗相关产品的临床和上市进度推进,对上游供应链的需求有望不断增加。“十四五”医药工业发展规划已经明确指出,紧跟疫苗技术发展趋势,支持建设mRNA疫苗,提高疫苗供应链保障水平。国金证券太平洋证券、德邦证券等多家机构均在近期发布研报,表示看好mRNA疫苗上游供应链的投资机会。

▍哪种原材料的价值量更高?
想要了解mRNA疫苗原料端的价值分布情况,必须要知道mRNA疫苗的生产过程:可分为制备和包封两大环节,前者包括DNA原液和mRNA原液的制备,后者指利用脂质微粒进行包封。

1.制备>>
制备DNA原液需要提取带有病毒的DNA质粒,该环节的工艺很成熟,大部分mRNA企业采取外包形式,在产业链中不算价值量特别大的环节。而在制备mRNA原液中用到的酶,是mRNA制备中最主要的成本,占比达到65%,且一般体外转录过程中所需要的一系列酶会由同一家酶生产企业提供。
根据太平洋证券分析师盛丽华测算,mRNA疫苗酶是最重要的原料之一,也是价值链最大的一块,预计10亿剂的mRNA疫苗将带近60-70亿元的酶相关的需求。



海外分子酶提供商主要是新英格兰实验室、赛默飞、默克,Takara,其中应用最广泛的是新英格兰实验室。转录一系列酶相关国内公司则有近岸生物、诺唯赞、翌圣生物、爱博泰克、蓝鹊生物、瀚海新酶等。

2.包封>>
mRNA疫苗的众多原材料中,包封环节的脂质材料的价值量仅次于酶。目前,mRNA疫苗发展受限的一大原因是递送系统,如何特异性地将mRNA递送进入靶细胞是一大难题。脂质纳米粒(Lipidnanoparticles,LNPs)是目前最先进和主流的mRNA递送系统。根据太平洋证券分析师盛丽华测算,10亿剂mRNA疫苗的LNP脂质材料的成本在20-40亿元。

细分来看,LNP的组成成分通常包括阳离子脂质、聚乙二醇(PEG)、胆固醇和磷脂四种。其中,阳离子脂质有很高的专利壁垒,国内具备小分子研发的CRO都可以承接,包括凯莱英等。键凯科技、厦门赛诺邦格则可提供PEG修饰脂质。

mRNA新冠疫苗已在海外充分证明其安全性和有效性,临床前研究结果也显示,与现有新冠疫苗相比,石药集团与康希诺开发的mRNA疫苗广谱性更强,可以更有效地保护机体免受现有变异株的感染。序贯接种方案也让mRNA新冠疫苗的关注度继续提升,国内亟需补全该技术路线。
discover2040

22-05-03 10:20

1
mRNA技术全流程

2021-11-23 07:00·医学顾事



mRNA,中文译名“信使核糖核酸”,是由DNA的一条链为模板转录而来。它是携带着遗传信息并能够指导蛋白质合成的一类单链核糖核酸。
1953年,第一个DNA双螺旋结构的分子模型诞生,随着对于DNA研究的深入,科学界开始逐步明确DNA转录翻译为蛋白质的过程:首先DNA转录成为mRNA,其后mRNA指导核糖体翻译成蛋白质。可见mRNA是DNA翻译为蛋白质的关键“信使”。

1961年,科学家首次成功提取到mRNA。从这一刻起,科学家们意识到有可能发现了一种新的疾病治疗路径。



在科学家的畅想中,以mRNA为核心的治疗路径大致有四步:

首先,筛选并获得疾病相关的关键mRNA,靶点设计;
其次,让这段mRNA携带着疾病相关信息进入人体,化学修饰;
再次,mRNA精确高效指导人体免疫系统产生抗体或记忆淋巴细胞,序列优化;
最终,人体免疫系统发现并自主杀死导致疾病的细胞或病毒;

可以看出,这是在引导人体自身免疫系统治疗疾病,这与外源性药物治疗疾病的途径有着巨大差异,安全、高效几乎是它天然的标签。
此后29年的时间,科学家们不断努力,期望实现这一路径。

终于在1990年,美国威斯康星大学的科研团队有了新的突破,他们将体外通过转录提取的mRNA注射至小鼠骨骼肌内,成功转化成相应蛋白质并产生免疫反应。这一发现震惊学术界,说明存在于理论中的治疗路径有着实际操作的可能,理想成为现实的蓝图就此展开。从mRNA的治疗路径可以发现,一个有效的mRNA药物的关键是对于该药物的核心mRNA进行精心设计。为了让核心mRNA真正有效,需要进行三个方面的优化,这些优化对于mRNA技术而言起到了至关重要的作用。

01
mRNA靶点设计
mRNA疗法适用于多种的疾病,例如被经常提及的癌症治疗的各种生物药物(疫苗、细胞因子、抗体等)、感染性疾病疫苗和抗体、自身免疫病、及罕见遗传病病等领域。不同的疾病就需要针对性的选择mRNA目标基因,这也就需要关注治疗路径的第一步——获得疾病相关的mRNA ,也就是mRNA的靶点选择。
特异性的mRNA靶点选择,需要对于疾病的病理和发病机制有深入的研究,而对于靶点的选择会直接影响到mRNA药物治疗的效用。例如对于新冠疫苗,目前研发的mRNA大多集中于刺突蛋白(S蛋白),它是人体细胞受介导病毒入侵的关键蛋白,能够全面激活自体免疫反应。但是即使是这样优秀的靶点同样存在着缺陷,有研究表明目前mRNA疫苗的不良反应与刺突蛋白有着一定的关系。

02
mRNA化学修饰
我们人体有着一道道的其他防线,诸如酶降解系统、膜转运系统、组织清除效应等,它们如同一条条马奇诺防线,横亘在mRNA进入人体的征途上。然而,和这些防御工事相比,我们的免疫系统则像一位带刀护卫,警惕着外源性物质的入侵。为了顺利完成进入人体的目标,科学家逐步完成了mRNA化学修饰。
mRNA化学修饰的基础集中于改善其自身的两大劣势:脆弱及易受人体免疫系统攻击,这也是将mRNA分子中尿苷替换为假尿苷的主要目的。随着对于化学修饰的深入,在mRNA的纳米载药系统方面也在不断涌现新的化学修饰方式,例如对于脂质纳米微粒(LNPs)的化学修饰等。
mRNA携带的信息从本质上说就是蛋白质碱基对序列的信息,这些信息如同一把专属的钥匙,决定了特定蛋白质的开启。因此mRNA药物也可以称为信息药物。
对于序列优化的过程来说,大致有如下方式:去除稀有密码子,调整碱基对含量、增加mRNA稳定性并在合成中降低二级mRNA结构等

图片来源于网络

04
mRNA技术平台化对研发的重要性
通过以上三个方面优化的简介,我们可以看到,mRNA药物与传统药物研发有着巨大的差异,呈现典型的“三多”形态,涉及的领域多、研发关键点多、成功的障碍多。而在面对“三多”形态时,技术平台化是关键的应对措施。利用统一的mRNA技术平台进行开发,有利于在扩展管线、研发不同疾病的治疗或预防时从技术源头上有效的控制风险。
discover2040

22-05-03 10:17

1
浅析mRNA疫苗的工艺流程

丹纳赫生命科学2022.1.1472

新冠病毒的蔓延促进了mRNA技术的发展,成为2021年《麻省理工科技评论》发布的“全球十大突破性技术”名单的榜首,并指出mRNA技术在各种传染病与肿瘤等治疗方面拥有广阔的应用前景。



《麻省理工科技评论》全球十大突破性技术

目前,在Clinical Trial网站上,有大约80项有关mRNA技术的临床试验在开展,有用来制备流感疫苗、宫颈癌疫苗、非小细胞肺癌疫苗、食管癌疫苗、新冠疫苗等。随着mRNA疫苗研发管线越来越丰富,商业化产品越来越多,其生产工艺也正在逐渐趋于成熟,主要流程为:

mRNA的工艺流程

01
质粒的制备及线性化

质粒DNA主要是通过大肠杆菌的表达获得,其技术已经相当成熟,获得纯化的质粒后,用限制性内切酶对质粒进行酶切,处理成线性化双链DNA模板,作为mRNA体外转录的模板。

之前有文章报导滚环扩增(Rolling Circle Amplification,RCA)可以不用PCR,37度扩增质粒,此技术用了一个特殊的DNA聚合酶phi29,它可以自己打开DNA双链,无需PCR反应加热解双链。虽然此过程不需要细胞参与,提高了工作效率,但目前未见用于工业化。

02
mRNA的体外转录

mRNA的体外转录有两种方式:一种是以线性化质粒为模板,利用含有T7启动子或SP6启动子条件下,以NTP为底物,使用RNA聚合酶合成mRNA再进行修饰;另一种是先进行加帽、加尾及碱基类似物修饰,再利用T7 RNA聚合酶合成mRNA。



mRNA的分子结构特征
Pharmaceutics.2020 Feb;12(2):102

03
mRNA的加帽加尾

mRNA转录后或在转录过程中需要加帽加尾,主要作用是提高mRNA的翻译效率,维持mRNA的稳定性。mRNA的加帽过程主要是在mRNA 5´端第一个核苷酸上添加7 - 甲基鸟苷(m7G),可保护mRNA免于降解,增加可议性及调高剪接效率,是促进核糖体靶定到mRNA进行翻译的关键因子。帽结构共分为三类:Cap 0,Cap 1,Cap 2,目前有三种工艺路线进行加帽反应:

1)转录完成后,通过加帽酶、S-腺苷甲硫氨酸(SAM)与GTP进行加帽。此方法采用酶学法,利用牛痘病毒加帽系统,使用天然帽,系统内含RNA三磷酸酶、鸟嘌呤甲基转移酶及鸟嘌呤转移酶、甲基供体SAM、GTP和反应缓冲液。此反应将Cap 0 mRNA转化为Cap 1 mRNA,反应时间较短,帽结构以正确方向进行添加,加帽效率接近100%,效率较高,但是需建立额外的酶反应体系。

2)转录过程中加入帽结构类似物。在转录反应中添加mRNA帽类结构类似物,如利用抗-反帽结构类似物(ARCA)共转录定向加帽,这种转录方式产量较低,但是反应速度快。

3)Cleancap技术,通过模仿产生天然Cap 1结构,减少模式识别受体的激活,降低对宿主先天免疫系统的刺激,解决与ARCA相关的加帽效率低或酶成本高的问题。此方式加帽效率高于94%且毒性小,技术简便,是新一代加帽技术。

mRNA的加帽技术
* 以上图片来源于网络
mRNA 3´端有一段多聚腺苷酸尾,称Poly A尾,与mRNA 5´端的5´Cap共同调解mRNA的翻译效率,长度最佳为120-150个核苷酸,过长或过短都会影响mRNA的稳定性和翻译效率,是否含有Poly A 尾也会影响翻译效率。mRNA的Poly A尾具备可以助力mRNA从核到细胞质的转运与降低mRNA受到核酶的降解,增强mRNA的稳定性等功能。mRNA加尾方式有两种:

1) 通过使用重组Poly A聚合酶进行修饰,但制备出的Poly A尾长度不同,会影响翻译效率。此方法受温度和时间影响,RNA降解快,需计算RNA与ATP的比例。

2) 通过在模板中设计编码固定长度的序列,在体外直接转录生成,此方法操作简单,可以明确Poly A尾的长度。

04
mRNA的纯化

通过反转录及酶反应获得的mRNA产物会产生截短型RNA、双链(ds)RNA、反应物等杂质,在下游的纯化工艺中需要进行去除。目前主要的mRNA纯化技术有:

1)Oligo(dT)亲和层析:通过与Poly A尾结合,进行亲和纯化,可以去除大部分NTPs、酶、DNA等杂质,但不能区分dsRNA和截短型RNA。

2)离子交换色谱IEC:通过等电点不同来做纯化,对dsRNA和截短型RNA都有一定的区分能力,一般作为精制纯化。IEC在单抗生产中已经很成熟,可以实现工艺快速放大。

3)疏水层析HIC:可以作为精制纯化步骤,进一步区分dsRNA与截短型RNA,但此方法放大有难度。

4)离子对反向色谱法:可以很好地通过疏水性来区分目标产物,分离效果佳,但是反相柱难以放大,且乙腈毒性也较大。

05
mRNA的递送

由于mRNA较大(104–106Da)且带负电,无法通过细胞膜的阴离子脂质双层,因此体内应用需要使用mRNA递送载体,该载体转染免疫细胞而不会引起毒性或不必要的免疫原性。目前,有多种技术用于mRNA的递送,其中最广泛应用的是脂质纳米颗粒LNP。

LNP主要由可电离阳离子脂质、胆固醇、中性辅助磷脂和聚乙二醇修饰的磷脂组成,主流的LNP制备方法是微流控混合法,将含有脂质的乙醇溶液和含有核酸的水溶液,分别注入制备系统的两条通道,在层流中两相不会立即混合,通过通道中设计的微观特征可重复地控制两相的混合,从而快速、可控、均匀的混合产生纳米颗粒。



LNP 脂质纳米颗粒

06
LNP的浓缩换液

传统的浓缩换液采用的是切向流超滤TFF技术,主要是形成循环浓缩,上游料液在浓缩过程中会承受泵、管路和超滤膜包的剪切力作用。PALL拥有Single Pass TFF技术,通过膜结构的内部改变,使料液在膜包内单向流动一次,在回流端获得浓缩后的料液,通过增加流路长度达到浓缩效果。这种技术大幅度降低了料液循环次数,并降低膜包剪切力,对剪切比较敏感的LNP、蛋白、病毒等具有保护作用。



Single Pass TFF 单向流动模式

07
mRNA生产的工艺方案

对于mRNA的整个生产工艺来说,丹纳赫生命科学拥有两种工艺路线方案。

路线一:采用一次性混合器或反应器进行质粒的线性化、体外转录、加帽加尾以及DNA降解反应,使用超滤膜包或中空纤维进行超滤浓缩,LNP浓缩换液采用PALL的Single Pass TFF技术,除菌过滤也是采用PALL的囊式滤器。此种路线适用于mRNA转化效率高、DNA降解得比较好的工艺流程。

mRNA工艺路线1

线路二:加入了层析的步骤,实现对mRNA的富集和纯化。
mRNA工艺路线2

随着越来越多的企业加入到mRNA药物的研发和生产中,选择适合自己的工艺路线,达到效率、质量和成本的相对平衡是需要考虑的重要因素,丹纳赫生命科学多样化的mRNA制备方案给用户提供了不同的选择方向。
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22-05-03 10:09

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mRNA疫苗三大优势

斯微生物创始人、董事长李航文认为,这类疫苗有三大优势:
一是安全性高,不存在潜在的宿主感染风险或整合到宿主细胞基因组中的诱变风险;
二是保护效果好,不仅能诱导人体的体液免疫,还能诱导细胞免疫;
三是易于生产,具有生产快速、成本低以及可迅速扩大产能的潜力。
discover2040

22-05-03 10:08

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灭活疫苗和mRNA疫苗的优点缺点对比


灭活疫苗的主要优点:
1、易于保存;
2、无污染危险;
3、对母源抗体的中和作用不敏感;
4、容易制成联苗或多价苗。

灭活疫苗的主要缺点是:
1、免疫期短,需要多次接种;
2、生产速度较慢,生产成本高;
3、主要激发体液免疫,没能产生较好的粘膜免疫;
4、接种剂量大;
5、无法对付病毒变异。

mRNA疫苗在理论上相较于传统疫苗存在多种优势:
1、安全;
2、有效;
3、生产速度快,生产成本低;
4、能够对付病毒变异。

mRNA疫苗的缺点:
1、储藏运输条件较为苛刻;
2、技术新,缺少历史积累。

mRNA疫苗的特点是生产速度非常快,美国一年就能生产十几亿支,三个月的产量就能实现美国全民注射,一年的产量就可以解决几十个国家的全民需求。

相反,灭活疫苗生产速度慢,需要把植入病毒的鸡蛋经过多天的培养和繁殖,生产周期长,速度慢。国药的灭活疫苗,一个月能生产2000万支左右,一年下来两亿多支,在中国实现全民注射,需要七年的时间。

mRNA疫苗在较高的程度上能够对付病毒变异,灭活疫苗不行,一旦病毒出现了变异,则灭活疫苗就要报废,需要重新研制新的灭活疫苗,又需要较长的研发和生产周期。
discover2040

22-05-03 10:04

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与时间赛跑:mRNA疫苗的技术竞赛原创


2022-04-29 11:55· 远川研究所




奥密克戎在上海的迅速蔓延一个多月,新冠病毒变异后传播力猛增的局面,使得全国医疗资源最丰富的地方也显得捉襟见肘。隐匿又迅猛的传播一方面让抗疫一线的压力猛增,另一方面也凸显了提升疫苗接种率的紧迫性。

同一时期的上海,120多家生物医药企业在以不到半数的人力资源超负荷运转,既有生产“达菲”的上海罗氏,也有加紧研发小分子新冠口服药的君实生物,还有恒瑞这样的市场巨无霸。

在不那么广为人知的上海医药产业版图里,还有一家以研发mRNA疫苗见长的biotech公司“斯微生物”。它的特殊性在于既非国企,也不是大型上市药企。而疫情期间,频繁出现在舆论潮头的疫苗研发,又给全国人民上了一堂生动的mRNA技术科普入门课。

马斯克一度将mRNA称为“医学的未来”——“mRNA就像一个电脑程序,你可以对其进行编程以执行所需的任何操作,你甚至都可以变成蝴蝶。医学的未来是mRNA,基本上你可以使用mRNA治愈一切[1]。”

对于斯微生物而言,近10年在mRNA疫苗上的高强度投入,不仅是商业层面的竞争,更是一次疫情期间与千万生命的赛跑。

01中国需要自己的mRNA疫苗
2022年以来,新冠病毒奥密克戎变种的侵袭,也让mRNA疫苗这个话题再次成为了舆论的焦点。

最新的真实世界研究表明,在预防感染层面上,三针mRNA疫苗比三针灭活疫苗更有效。钟南山院士公布的一项巴西异源性疫苗接种结果也显示,接种两针科兴疫苗6个月后疫苗防感染的保护率降到了34.7%,防重症率72.5%。

而此时,如果加强一针mRNA疫苗,14到30天后疫苗抗感染的有效性激增到92.7%,防重症率达到97.3%[2]。

同一时期,伴随疫情的反复,舆论也在逐渐意识到这样一个事实:大量的轻症感染成为了疫情的关键;在防治重症的基础上,新冠疫苗的防感染效果越来越重要。而最新的真实数据表明,mRNA可以有效的答复降低轻症的感染,或许可能成为控制疫情的“杀手锏”。一时间,国产mRNA疫苗成了我国抗疫工具包内紧缺的“战略物资”。

4月上旬,国家药监局在24小时之内,一连批准了两款国产mRNA疫苗临床试验。而之前已进入临床阶段的艾博生物、斯微生物和艾美疫苗都在和时间赛跑。在不断反复的疫情面前,每一家药企都想成为率先交卷的尖子生。

正如斯微生物董事长李航文博士所说,做疫苗的人大都是有些情怀的。斯微生物从2016年开始研发mRNA疫苗相关技术,是国内最早布局这一领域的企业。新冠疫情爆发之后,斯微生物也迅速跟进,成为国内第二家进入临床阶段的mRNA疫苗企业。

对于mRNA这个大众层面鲜为人知的行业来说,新冠疫情是一台巨大的加速器。整个行业出现了跳跃式的发展,资本疯狂涌入这一赛道。但随之而来的,就是泡沫破裂的声音。

与Moderna、BioNTech并称mRNA三巨头的德国Curevac,2021年6月因为在研的新冠疫苗临床数据不佳,单日暴跌39%,如今市值只剩巅峰期的15%。



2019年以前,mRNA疫苗在国内属于无人问津的冷门赛道。而到了2022年4月,已有7家国内企业的mRNA疫苗进入临床阶段。这还不包括复星医药和BioNTech合作的“复必泰”(BNT162b2)。

看上去,距离国产mRNA疫苗的获批上市,已经只差一层窗户纸。横亘在国内企业面前的,是mRNA行业的三道必答难题:递送、给药、专利[3]。

02三个难题与一个答案
对于这三个难题,斯微生物给出了同一个答案——LPP。

目前进入临床阶段的mRNA疫苗,大都使用了LNP递送技术,斯微生物则选择使用拥有自主知识产权的LPP递送技术。而递送系统,正是mRNA疫苗的know how。

mRNA疫苗虽然听起来尖端深奥,但其底层的基本原理非常简单,甚至没有超过高中生物学的大纲——mRNA也称为信使RNA,在遗传过程中充当DNA与蛋白质之间的桥梁。



而mRNA新冠疫苗的设计思路,就是在病毒表面找一个mRNA,带着生产S蛋白的信息,指导细胞内的核糖体直接加工出S蛋白。而这些S蛋白就会成为抗原,引起人体的免疫反应。

不过就像原子弹的图纸大家都有,但没几个国家造得出来一样。一项技术从理论到产品,从产品到商业化,都是一座座难以跨越的大山,放在医药行业,还多了“临床”这一座大山。

放在mRNA疫苗上而言,mRNA是一个带负电荷的单链结构,极度脆弱。而细胞膜表面也是带负电的,mRNA根本不可能单刀直入,获得细胞的芳心。

因此,将mRNA送到细胞内的递送系统,就成为了mRNA疫苗的核心科技。

目前,mRNA的递送系统有LNP,LPP,LPX,LNC等等,但大多停留在“理论”的阶段。但目前进入临床阶段的,只有LNP和LPP两种。

LNP(Lipid Nanoparticle)递送技术,就是把mRNA包裹在由可电离的阳离子脂质、PEG化脂质、胆固醇和磷脂四种成分组成的纳米脂质体颗粒里面。目前所有采用LNP技术的mRNA疫苗,四种脂质的配比不能说毫无关系,只能说是一模一样。

图片来源:海通国际
而LPP (lipopolyplex) 纳米递送平台则是一种以聚合物包载mRNA为内核、磷脂包裹为外壳的双层结构。LPP的双层纳米粒和传统的LNP相比具有更好的包载、保护mRNA的效果,并能够随聚合物的降解逐步释放mRNA分子。

图片来源:斯微生物官网

打一个通俗的比方,LNP技术就是将四种组分按比例和mRNA片段混合在一起,用现在最先进的微流控技术混合(mix),然后做成mRNA疫苗,有点类似于蛋炒饭。饭要粒粒分开,还都要沾着蛋。通过PH值和有机溶剂的精准调节。绝大部分mRNA都和四种脂质体形成设计中的LNP-mRNA。这种结构有点类似于人体内外泌体(exosome),虽然也能被免疫细胞吞噬,但免疫细胞并不热衷于这种口味。

图片来源:海通国际

而LPP结构则是先将带正电的阳离子聚合物和带负电荷的mRNA混合成一个牢固的核,再将这个核和不同的脂质体混合成一个长得像病毒的核壳结构。mRNA受到双重保护,更不容易水解,有点类似于滚元宵,先做好馅儿,再裹上糯米粉。隔壁的小孩儿(树突状细胞和巨噬细胞)都馋疯了。同时,LPP-mRNA自带佐剂,使这些抗原递呈细胞保持活性状态。

在给药这一难题上,LPP独有的核壳结构也有很好的表现。目前已经上市的mRNA新冠疫苗都采取肌肉注射的方式给药,而未来的mRNA药物将应用在肿瘤治疗等更多的领域,需要更为精致的靶向制导。在这一点上,LPP的核壳结构可以通过调整不同的脂质体配比和电荷,将mRNA精确的递送到不同的人体器官。

除了在技术原理上的创新,LPP对于中国而言还有一个得天独厚的优势:避免很多专利上的潜在风险。

虽然LNP递送技术多为国内外巨头应用,但是LNP专利却来源于一家名不见经传的加拿大生物公司Arbutus。

Arbutus的前身Inex在20年前发现了LNP4种脂质体成分的黄金配比,并且申请了周密的专利保护。而目前各国药监部门批准的脂质体颗粒并不多,这也导致在LNP的框架内,很难绕开Arbutus的专利。作为mRNA领域市值最高的公司,Moderna就在LNP专利上吃了大亏。

2021年12月1日,Moderna与Arbutus的专利纠纷败诉,当日股价下跌11.87%,市值蒸发160亿美元。相当于40个Arbutus的体量。



由于LNP的专利情况非常复杂,即使得到了专利授权,也并不能高枕无忧。2021年5月,在谈到mRNA疫苗时,钟南山院士曾经说过,“在突破科技创新方面的瓶颈,我从不指望国外,要靠自己[
5]。”

对此,斯微生物的CTO,LPP技术的发明人沈海法教授有一个很有趣的比喻。LNP结构就好像燃油车。Arbutus研发出了福特的T型车,然后将所有四个轮子使用燃油发动机驱动的车型都申请了专利。

后来者很难在这个的框架内做出革命性的成果。而LPP则是完全不一样的结构,就像电动车一样,虽然目前渗透率还很低,但有着更多的可能性。更重要的是,它可以很容易避开专利上“卡脖子”的风险。

03mRNA行业的未来
毫无疑问,生物医药的前沿阵地,已经从蛋白药物进入到核酸药物。而mRNA疫苗则是近年来核酸药物中异军突起的一匹黑马。它拥有5点核心优势。

(1)mRNA可以表达任意种类的蛋白,品种多;(2)mRNA可以同时表达多个蛋白,相比于传统蛋白药物成本更低;(3)mRNA疫苗生产周期极短,3个月内完成GMP生产及质量控制,可以应对大规模突发性疾病;(4)mRNA疫苗是一种平台型技术,复用性强;(5)同一生产线可用来生产不同疫苗产品,安全性高,质控有保证。

总结一下,就是一个品种多,研发快,效果好,成本省、复用性强的疫苗生产平台。但近年来大量的资本涌入,也会带来一个问题。mRNA行业的未来会和PD-1一样内卷吗?

对于这个问题,李航文博士认为,mRNA和PD-1有一点本质性的不同。

PD-1是一个产品,而mRNA则是一个完全模块化的平台型技术。虽然PD-1是一个百亿级别的市场,但和mRNA未来的无限可能相比,仍然相形见绌。

而在国内的mRNA疫苗企业当中,拥有完整平台型技术的企业并不多。如果这些领先企业的mRNA新冠疫苗能够获批上市,就能在短期内积累足够的技术和资金优势,和后续的竞争对手拉开身位。

正是基于这样的战略规划,斯微生物已经在上海建成了现代化生产工厂,可以实现4亿剂/年的生产规模。即使在上海疫情最严峻的时刻,在斯微的实验室和车间之中也依然是科研人员忙碌的身影。

他们所追逐的,并不是国外mRNA巨头的背影,而是中国mRNA产业的未来。




1] 马斯克这个“疯子”,称mRNA是医学的未来,MedTrend医趋势

2] 3针,死亡率降98.7%!,虎嗅

3] mRNA疫苗的三道必答难题:递送、给药、专利,DeepTech深科技

4] mRNA疫苗技术&难点全梳理&国内外代表企业,国金证券研究所

5] 钟南山:突破技术瓶颈要靠自己,我从不指望国外,环球时报

[6] mRNA药物上游产业链 —扬帆起航,星辰大海 ,海通国际
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22-05-03 09:47

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尴尬的中国mRNA疫苗,还有好日子吗?


原创2022-04-27 10:46·亿欧网

2022年,中国的mRNA疫苗似乎正走进一个尴尬的境地。

4月初,石药和康希诺加入mRNA队伍,宣布旗下的mRNA新冠疫苗获批临床。惯了“license-in”的云顶新耀,在去年从加拿大一家药企引进3款mRNA疫苗和平台技术后,也开始筹措成立一家mRNA疫苗公司。

新冠疫情两年后,中国的mRNA产业依旧不乏追捧者。从2020年起,资本疯狂涌入mRNA领域,与走在前头的美国市场相比,甚至有过之而无不及。
只是眼下,因为激进的审批政策、深厚的技术储备和mRNA疫苗的唯一性,mRNA技术已经在美国接连缔造商业传奇。而在中国,却不尽然。

截至2022年4月份,当国外药企都担忧新冠疫苗市场饱和时,中国mRNA领域打头阵的新冠疫苗却还未能获批。对于国产mRNA疫苗而言,当新冠这一“百年一遇”的机遇如指缝中的细沙滑落,市场处境是极为尴尬的。

“国内mRNA疫苗到现在还没出来,我觉得也不奇怪了,蛮难做的。”美国纽约Good Health Capital资本合伙人唐马克博士如此说道。

抛去政策等外部环境因素,究其原因,这批2019年前后才刚成立的中国企业,技术储备远不如十多年前就成立的Moderna和BioNTech。而mRNA技术本身的瓶颈,也让这批更多是跟随和微创新/地区创新(location innovation)的中国企业,不得不花时间交学费。

如今,一方面是估值高位运行;另一方面是海内外市场巅峰红利期逐步消失,中国的mRNA企业已经急需产品来验证技术成熟度,证实“我也能行”。

翻越“三座大山”,各出绝招2019年,mRNA疗法公司在中国集中出现。前一年,Moderna刚刚登陆纳斯达克,创造了那一年生物技术公司最大的IPO记录。mRNA疗法也迎来了第一波高潮。

彼时,这些刚从海外归来创业的创始人都没能想到,就在他们公司成立不久的几个月后,一场新冠疫情将成为他们创业路上的一个大考。

尽管人类针对mRNA疗法的研究早在上世纪70年代便已开始,但直到新冠疫情前,尚没有一家企业能推出产品。而对于多数2019年才成立的中国企业而言,疫情的到来更像是背后的推手,让一个尚在学走路的婴孩必须立马跑起来。
而成败与否的关键之一,是技术储备到底能否支撑快速突破疫苗研发。

如果形象比喻mRNA技术——人类细胞若是“体内工厂”,那mRNA就好比“工人”。只要找到合适的“工人”,就能让“工厂”生产出自身治病需要的“药物”——特定的蛋白质。这意味着,如果人类能控制mRNA,将能随心所欲打造理想疗法。

理想很美好,但操作起来,却是关卡颇多。时至今日,mRNA疗法的三大卡脖子问题——序列设计、递送系统、放大生产,都形成了超高技术壁垒。而在mRNA的各个环节中,亦处处埋伏着欧美企业所设置的专利壁垒。

A. 序列设计
先看序列设计,这是各大厂商的核心竞争力之一。
优秀的序列设计,可以更高效地表达抗原蛋白,最终提高mRNA疫苗激活特异免疫的精确性和活性。但这样的序列设计,要想产生并不容易,这个过程就好比写一本说明书,文字是各种氨基酸组合,目的是能借此“书”翻译成抗原蛋白。

问题是,这些氨基酸序列组合多达2.4×10的632次方个,假设人类每秒思考1个,直到宇宙结束或许都未能考虑完。
而AI的出现,就为找到最佳的方式进行翻译起到重要作用。斯微生物首席商务官张继国曾在一场演讲中指出,算法其实也是mRNA行业比较大的挑战之一。“你不能直接现在成立一个mRNA公司,去拷贝人家一个序列,这没有意义,因为大家的序列是不断升级的。”

眼下,各大厂商都需要有长期大量的数据积累,以此不断优化平台。Moderna的数据和AI团队,负责的工作之一便是自动化地完成需要由人类来完成的步骤和判断,如mRNA的序列设计。

而国内的斯微生物,在本月初与百度AI研究院再度合作,在现有算法基础上尝试开展环状RNA等序列设计迭代技术的开发。此前,双方已经就新冠mRNA疫苗的开发展开了AI序列优化算法的合作,开发了专门用于设计优化mRNA序列的高效算法。

事实上,完整的mRNA分子结构除了上述的序列设计外,其一前一后的5’端的加帽和3’端polyA尾同样重要。通过对这两部分的修饰,可以决定mRNA分子表达的效率。

但这样的技术,其发展重镇还是在美国等海外地区。有数据显示,仅以5’端的加帽为例,截至2021年4月,全球mRNA疫苗5’端帽结构技术专利中,美国申请的专利有128件,占比74.9%;中国仅有9件,占比为5.1%。

B. 递送系统
眼下,在不少业内人士看来,和序列设计相比,真正有挑战性的还是如何运输这本书。这就涉及mRNA技术的另一座大山——递送系统。
张继国曾坦言:“递送系统是一个非常核心的竞争力,如果满分是100分的话,递送系统可以占70到80分。”
目前,在递送系统上,主流方法是采用LNP(脂质纳米技术递送)。但围绕该技术,专利和Know-How是关键。三巨头中的BioNTech和Curevac都选择使用Arbutus的专利,而Moderna和艾博生物均为自主研发。

只是,Moderna败诉与Arbutus的LNP纠纷,已经业内皆知。从结果来看,发展如此多年的Moderna都避不开专利纠纷,国内新兴企业的情况亦是未知。

绕过专利的难度在于,Arbutus最初的LNP专利保护了较大范围的四种组成部分的比例,要想绕过就必须选择不同的成分,难度不低。但艾博生物创始人英博在一场演讲中曾表示,成分的专利是可以绕过去的,这也是为什么这么多美国公司知道这方面有专利,但还在用LNP技术的原因。

他认为:“LNP的专利其实并不是真正阻碍进入这个行业或者这个领域的门槛,知道如何突破这个专利,才是门槛。”
目前,诸如艾博生物、康希诺生物、石药集团等都是采用LNP。其中,艾博生物自主研发的LNP,其技术优势在于相较其他系统,核心阳离子脂质、蛋白表达高5-10倍,其他公司为2-2.5倍;而后两者作为非专注mRNA疗法的企业,亦都在前期做了一定的技术研发和储备。

2019年,康希诺就曾公开过一项用腺病毒作为递送载体递送自复制型mRNA疫苗(SAM)的专利,随后在2020年的5月份,与加拿大企业PNI合作,开发基于mRNA-LNP技术的疫苗。石药此次获批临床的mRNA新冠疫苗,有业内人士透露该疫苗亦是其自主开发,石药在上海有核酸研究所。
不过,即便是主流方法,海通国际表示,LNP在过敏反应、易氧化降解、制备重现率差等问题都仍有待解决。另外,以LNP为载体制备的mRNA制剂会在肝脏及脾脏聚集,但是难以靶向其他部位。

与大家都采用LNP不同,2016年成立的斯微生物,就有些“非主流”。斯微生物采用的递送系统是LPP。其官网如此介绍:“LPP (lipopolyplex) 纳米递送平台是一种以聚合物包载mRNA为内核、磷脂包裹为外壳的双层结构。LPP的双层纳米粒和传统的LNP相比具有更好的包载、保护mRNA的效果,并能够随聚合物的降解逐步释放mRNA分子。”

张继国曾透露,LPP递送系统巧妙地绕开了LNP的结构专利。其CTO沈海法在2015、2016年左右开始研发,2017年拿到专利。随后,斯微生物获得了该递送系统20年的全球独家授权。

事实上,研发新技术手段是一个未知的探索,并没有固定路径可以遵循。在昆山杜克大学生物学副教授黄林峰看来,这已经不是门槛或者壁垒,即可以翻越的问题;也并非钱就能砸出来。而是需要时间积累,外加一些运气或灵感。
“很多方法已经被实验验证过了。现在除了脂质体纳米颗粒载体,还没有看到更好的,至少是已经经过临床层面检验的递送系统。”他如此说道,“如果有很深的积累,至少能够领先且少走点弯路,但现在对于新方法怎么才能走到正路上,谁都没法说清楚。”
由于国内尚无有mRNA疗法产品获批,黄林峰和唐马克都认为目前尚无法对各家企业的技术成熟度下定论。“临床前的研究是一个很好的参考,但还是需要最终临床结果和数据来验证。”

而在黄林峰看来,递送系统接下来还要关注的两个问题:是如何去提高它递送的效率如mRNA本身释放的效率,以及找到副作用产生的原因。后者从mRNA疫苗诞生之初便备受关注。
C. 生产规模
最后一个卡脖子的问题,是放大生产。但时隔两年,在业内人士看来,扩大生产的技术难题已经都被逐步解决。
如今,原料的稳定性和质量问题,成为了黄林峰眼中更需关注的问题。“中国有没有能把原料做得跟美国那样好的,还是个问号。”要知道,在两年前,因为mRNA的产量暴增,上游不少供应商都反应不过来。有业内人士透露,前几个月,连符合GMP的DSPC(磷脂酰胆碱)都买不到。

据海通国际测算,加帽所需原料、修饰核苷酸及质粒是供应链生化材料最核心的三部分,成本分别占比31%、20%、9%。其中,太平洋证券测算,酶是最重要的原料,也是价值链最大的一块。比如,加帽酶就非常昂贵。该机构预计,10亿剂mRNA疫苗将带来60-70亿元的酶相关需求。

目前,mRNA药物核心生产仍以海外为主。海通国际表示,国内部分公司如金斯瑞在质粒生产领域、恺佧生物、近岸蛋白、诺维赞等在加帽酶领域、兆维科技、糖智药业在修饰核苷酸领域、迈安纳在LNP生产设备领域已经取得领先地位。而各家厂商也都与上述企业有所合作。

“大家都还在努力攻克难题,但有多少积累、有多少技术储备?这是不是能够靠砸钱就能做出来,仍然是问号。”黄林峰说道。这成为了现下所有中国mRNA疗法公司必须直面的问题。

但不可否认的是,黄林峰和唐马克都感觉,总体而言,国内技术相比国外仍有差距,目前更像是在跟随和微创新。
接不住的“百年一遇”机遇技术储备的差异,造就了世界的参差。
事实上,在mRNA新冠疫苗之前,全球都尚未有一款mRNA疗法获批。而中美两国几乎同一时间起步的mRNA新冠疫苗,如今已经走向两个不同境地。
2020年春天,当BioNTech/辉瑞和Moderna宣布研发生产mRNA疫苗时,复星医药也从BioNTech引进了疫苗。那时,斯微生物和前一年刚成立的艾博生物,同样启动了新冠疫苗研发项目。

就在几个月的时间里,国外mRNA新冠疫苗研发“好比边航行边造飞机”的进展,极大刺激了国内。当mRNA这项新技术点燃了产业热情,大药企和资本都争先恐后“抢”起了标的。

2020年5月份,沃森生物与艾博生物达成了合作开发mRNA新冠疫苗的协议,一个月后,该疫苗便获批临床试验,成为国内最早获批临床的mRNA疫苗。
同一个月,眼看沃森生物牵手了艾博生物,西藏药业也选择了斯微生物。要知道,根据媒体报道,艾博生物团队只有9个人的时候,斯微生物已经有200多人,而且在1月份就对外宣布要开发新冠疫苗。
只是在这场拉锯战中,原本被认为会“遥遥领先”的斯微生物,却逐渐落到了后面。2021年1月份,斯微生物才宣布mRNA新冠疫苗获批临床。随后,第三位选手丽凡达在3月份也宣布产品获批临床,2个月后,这家企业就被艾美疫苗收购了。
而在这期间,智飞生物入股深信生物、君实生物投资嘉晨西海,后者还同时与三家药企开展合作,都成为了当时备受瞩目的新闻。
在唐马克看来,当一项新兴技术刚开始发展时,biotech与大企业的合作无疑是个明智的选择——一个背靠大企业好推进临床和布局销售渠道,一个借机入场mRNA疗法新兴领域,看起来是一场双赢的结果。
但不同于其他家,斯微生物与西藏药业牵手的结局却以悲剧收场。2021年8月份,或许是斯微生物觉得西藏药业在疫苗布局上却有所欠缺,或许是西藏药业因斯微生物的mRNA疫苗进展太慢,总之,西藏药业放弃了这项合作,只是股权投资。
天下熙熙皆为利来。就在传统药企接二连三入局时,资本也从未停歇。2021年开始,斯微生物和艾博生物不断获得高额融资,夸张时,一年的融资次数就至少两轮起。

有媒体统计过一个数据——2021年,mRNA技术的全球融资总额超过17亿美元,而中国,就以超15亿美元占据90%。其中,资本宠儿——艾博生物总计10.2亿美元的两轮融资间隔时间仅有3个月,自研的mRNA递送技术成为其核心卖点。
不过,产业的热度似乎跟结果并非正相关。

当Moderna和辉瑞赚得盆满钵满——在美国,mRNA新冠疫苗让辉瑞过去一年营收增长92%,再次重回全球第一制药企业宝座。Moderna更是从无产品收入到销售额实现175亿美元,甚至出现新冠药物过剩担忧时,中国的mRNA企业,却在过去两年不断获得高额资本投入后,迟迟未能推出产品。
究其原因,过去两年,mRNA疫苗能在美国成功而非他国,完全契合了“机会总是留给有准备的人”和“时势造英雄”。
“美国做对了两件事,第一件是加速审批。在临床数据并不完美比如副作用明显的情况下还加速批准,这在平常是不可能实现的;第二件是规模化生产的成功。”黄林峰说道,“这在几年前是不可想象的。工业发达和创新能力强,让他们得以在短时间内实现这个工程化的成功,保证全球供应。这本身其实是非常困难的事情。”

但这些,都尚未能在国内看到。而随着其他技术路线的新冠疫苗开打,mRNA新冠疫苗的临床资源和市场份额都不可避免受到影响。不过,随着中国开始部署新冠疫苗序贯加强免疫接种,即间隔接种(交替接种)不同技术路线的疫苗,或许能为mRNA新冠疫苗争取一些生机。
目前,国产mRNA新冠疫苗进入“决赛圈”的,仅有艾博生物/沃森生物和复星医药/BioNTech两家的产品。前者今年1月份刚披露Ⅰ期临床数据,且国内Ⅲ期临床的现场工作基本结束,正在进行数据整理和持续血清检测。后者自去年起,尽管不断公开表示马上要获批了,但已经卡在行政审批上迟迟未见结果。

此前,一些业内人士表示从临床数据来看,艾博生物/沃森生物的产品表现低于预期。对此,唐马克表示,“目前来看,更像是me-too吧,当然我们希望最好不要是me-worse。”
mRNA疗法的好日子还在后头一边产品“难产”,一边估值高位运行,以致于不少人担忧会不会期望越高,失望越大?种种迹象,也给市场敲了一记警钟。

唐马克认为现在mRNA领域已经有所降温。但据不具名的投资人士来看,该行业依旧炙手可热,一些投资机构仍在寻找好的标的。
只是,从入局的方式来看,他们已经更倾向于在B轮以前进场,尽量避开一些风险。唐马克亦表示:“如果是早期投资还可以,等到后面再进场,因为企业估价金额确实很高,很容易被套。”

眼下,后入局者依旧颇多,不少企业仍揣着门票巴巴等着搞起mRNA疫苗——2022年,在去年从加拿大公司引进mRNA疫苗和平台技术后,云顶新耀和华润医药准备着手成立一家mRNA疫苗公司;石药和康希诺凭借mRNA新冠疫苗获批临床,正式加入mRNA疗法竞赛;安科生物宣布进军新冠mRNA疫苗;荷塘生华也与翌圣生物正式达成战略合作,一起打造mRNA药物研发、生产新生态……
只是,随着新冠肺炎疫苗市场逐渐饱和,这些赛道里的玩家也需要寻找新的机会。

黄林峰认为,所有的mRNA厂商要想实现高收益,还需要开拓国际市场。无一例外,出海成为了各大厂商大力布局的方向。
此前沃森生物的投资者交流记录显示,身处决赛圈的艾博生物,其与沃森生物和军事科学院军事医学研究院联合开发的mRNA新冠疫苗正在墨西哥、印度尼西亚、菲律宾开展Ⅲ期临床效力试验,现处于病例收集阶段。沃森生物也表示,为支持印度尼西亚合作方本地实施新冠疫苗产业化的计划,将提供部分新冠mRNA疫苗原液用于其产业化建设过程相关验证。

只是,“怎么跟国外的同行在价格和效果上竞争?这也是个必须要考虑的问题。”黄林峰说道。
与此同时,走在前头的公司,已经在继续探索新冠疫苗后的下一个市场。
BioNTech刚发布了CAR-T+mRNA疫苗治疗实体瘤的临床数据。辉瑞和赛诺菲则都同步押注了mRNA流感疫苗。该领域被视为mRNA疫苗的下一个高地。

反观中国,路径亦是相似的。唐马克指出,某种程度上而言,在mRNA疗法领域,美国的现在就是中国未来的方向。
艾博生物创始人英博也曾表示,mRNA疫苗未来主要的发展方向会集中在肿瘤和传染病疫苗、罕见病等。眼下,艾博生物与沃森生物还将合作开发带状疱疹mRNA疫苗。斯微生物的mRNA个性化肿瘤疫苗则在今年2月中旬进入海外临床阶段。
黄林峰认为,再往下走,便是基因治疗了,即探索能不能取代现有的、以病毒类为载体的基因疗法。而这正是Moderna一直在做的事情。去年年底,Moderna宣布与基因编辑初创公司Metagenomi合作,将该公司基于 CRIS PR的下一代基因编辑系统和其他基因编辑系统与其自身的LNP技术等相结合,以此开发下一代体内基因疗法。

“Moderna和BioNTech为中国企业建立了一个标杆。”唐马克说,“mRNA疫苗的市场是不会消失的。但我们不免会好奇,全世界有这么大的市场,有一天,中国的这些企业会不会做得更好?

黄林峰很难想象,未来在中国会有很多家mRNA公司同时成功。他认为,只有拥有独特技术的公司才能够成功。而独特技术,是要看市场和产品来检验的,并非是几张宣传的PPT就能看清。

但无论现阶段资本是否更多是在跟风,无论热钱涌入和产品尚无上市的尴尬是否还将持续,黄林峰与唐马克都一直坚信,mRNA技术将是未来发展的方向,这是毋庸置疑的。
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