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文｜火石产业大脑
基因载体()的作用是运载目的基因进人宿主细胞，使之能受到复制和进行表达。也就是说，离开染色体的外源DNA不能复制，而插入到复制子()DNA的外源DNA可成为复制子的一个别在受体菌中进行复制，这种复制子就是外源基因的载体，主要应用于细胞与基因诊断（CGT）、生物科研、生物医药、转基因食品等领域，是分子物理学科尖端科技。
在基因和细胞治疗中，使用的载体可以分为病毒载体和非病毒载体；目前为止，大多数基因疗法运用病毒载体来释放目标基因。据L.Ginn综述文章的统计，在1989-2017年间基因诊断的所有临床实验中，使用病毒载体的临床占总量的67.3%。
根据载体导入的宿主细胞种类分类，基因载体主要分为病毒载体和非病毒载体。
来源：《AnOfTheGeneViral》
病毒载体和非病毒载体各有好坏，可用于不同目的基因的的递送。病毒载体具有转导效率高、靶向特异性的优势，但也存在插入性致瘤风险、免疫原性高等安全性难题。非病毒载体带有低免疫原型、低成本、易规模化生产等特点，但扩增效率、细胞毒性、靶向性等弊端还有待解决。
病毒载体现状
病毒载体是现在临床实验中使用最为广泛的一类载体。它可成为最后产品将目的基因注入体内达到吸料效果，也可以成为后面载体腺病毒包装技术，在体外将目的基因小鼠整合至目标细胞中并制成细胞产品后会输。此外，非病毒基因编辑技术也长期依赖病毒成为运送基因编辑配件的载体。同时病毒载体也是细胞与基因诊断（CGT）的重要物料，期制造合成是CGT药物商业化的核心，而伴随着细胞诊断和遗传治疗的高速发展，病毒载体生产产业正在迎来重大利好。
2015-2020年CGT行业临床试验次数复合年均增速率超60%。2021年，全球CGT基因载体市场体量达到102.53亿港元，预计到2026年将超过319.39亿港元，符合年下降率达25.52%。从区域看，全球CGT行业进入发展早期，但欧美地区发展较早，发展相对成熟，市场体量也更大。2021年，欧美地区行业规模占世界近八成总量，达81.03亿港元。中国基因载体市场为12.41亿港元，全球行业占比仅12.10%
图1全球各个区域细胞与基因治疗基因载体市场体量（亿港元）
相对于欧美等西欧发达国家，我国基因载体发展起步较晚，行业整体体量较小，但进入快速成长期。由于CGT药物全球商业化进程持续推动，在研CGT临床实验工程达2000项左右。在科技、资本、政策等多方面原因影响下，全球CGT行业迅速攀升，大量CGT药物开发处于临床阶段，并自2015年期呈指数型增长。截止至2020年底，全球年均在研CGT临床试验超1300项，到2022年第二月份临床试验数已超2000项。
根据弗若斯特沙利文的数据，全球CAR-T治疗行业从2017年的0.1亿港元下降到2020年的11亿港元，预计将来几年将加快增长。随着CAR-T药物上市的总量和适应症的降低，预计2030年市场将进一步下降至218亿港元。
图2全球CAR-T细胞治疗的行业规模
图4细胞治疗与基因治疗发展阶段
病毒载体发展趋
病毒载体的制造是细胞与基因治疗CDMO市场最核心的细分领域之一。根据相关报告，病毒载体的制造费用占CGT研发投入总成本的1/3以上。随着行业对变革和改进的意愿大幅降低，促使基因治疗和细胞诊断的分工更为强化，推动CRO和CDMO为企业和科研机构提供更为专业的服务，从而以减少开发成本。
CGT公司以创业型企业为主，与基础研究转换联系密切，依赖CDMO提供行业化服务。根据ARM报告、弗若斯特沙利文分析，截至2020年12月31日，全球约公司中八作为初创公司。CGT初创新企业业在药物研发、临床申报至商业化生产过程中，由于得到工艺研发能力、GMP生产经验、临床申报相关规章知识的限制，更多依赖专业的CRO和CDMO。据和元生物招股书的数据，基因治疗外包渗透率达到65%，远超传统生物制剂的35%。
图5全球病毒载体生产厂商地区分布
病毒载体外包率远低于传统生物制剂，而下游产品型企业通常必须较长的等待期。根据相关报告，企业委托相关CDMO企业制造平均必须等待16个月，在个别状况下等待期也许长达三年之久。与此同时，病毒载体生产必须预留定金这在CDMO行业罕见的行为也体现出其供不应求的状况。和都有在产能还没释放时收到用户提前支付的产能预留定金的状况，这在传统的CDMO行业中是早已存在过的，也说明该领域存在较大的产能空缺。
当前在CGT领域使用最广泛的是腺相关病毒和慢病毒，其中AAV常用于基因诊断，LV常用于细胞诊断。AAV进入细胞的过程依赖于细胞表层糖基化激酶识别AAV衣壳蛋白，因此AAV衣壳蛋白决定了其组织靶向的特异性。通过修饰、突变AAV的衣壳蛋白序列形成新的组织偏好的AAV血清型，目前已发现AAV有13种亚型近200多种变型，每一种都带有不同的组织趋于性，可靶向不同的组织。LV具有高表达强度和长表达时间的特点，同时强嗜性，能融合斤非分裂细胞和分裂细胞腺病毒包装技术，在适应症的拓展上更具优势。
图6AAV与LV对比
病毒载体的合成是一个非常复杂的过程，难度极高，切制备周期长。这直接造成了中国范围内病毒载体的GMP产能接近瓶颈，同时也有制约整个基因治疗产业发展的主要障碍。
图7病毒载体的制造工艺
CGT以治疗载体为核心，工艺研发和质控难度大，对制造工艺及品质控制是关键。CGT生产过程复杂，涉及核酸扩增和制备、生产细胞大规模培育、质粒转染、病毒纯化等多个环节的工艺研发和质控方法开发，容错率低，对于过程控制的规定特别严格，整体难度较大。因此，针对制造工艺及品质控制是CGT的核心研发内容，也是细胞与基因治疗CDMO企业竞争力的主要所在。目前，全球领先的CGT新药公司的核心科技包含腺相关细菌载体技术、T细胞诊断技术、溶瘤病毒技术等，治疗领域集中于各种少见疾病和癌症。而中国CGT新药公司主要致力于CAR-T、TCR-T等免疫细胞产品，以及遗传修饰溶瘤病毒产品的研制，治疗领域为尿液瘤、淋巴系统疾病、实体瘤等。
表2国内外主要细胞与基因诊断用药研发公司来源：和元生物招股书
病毒载体发展趋势
病毒载体的变革是CGT行业发展的重要开创力之一。未来病毒载体行业的科技演进趋势主要集中在下面几个方便：
（1）现有病毒载体的改进和更新，提高现有病毒载体的转导效率、靶向特异性、安全性、目的基因的稳固表达和包装容量，同时增加免疫原性。
（2）新型病毒载体的研发，如无细胞毒性、目的基因传递速率可控、持续表达及具有靶向特异性的新型病毒载体。
（3）商业化生产工艺的突破，如研发新的病毒包装模式、提升细胞培育密度、降低空壳率等。“稳定转染+悬浮培养”工艺或将作为将来主流态势。
