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基因治疗的下一个瓶颈:病毒载体的制造问题,看各大公司如何支招

来源:医麦客 2018-11-19 12:34

 

2017年12月,美国FDA批准了Spark Therapeutics公司的Luxturna,这是第一个在美国赢得市场认可的基因疗法。目前,其他一些基因治疗项目也紧随其后,例如:诺华的脊髓性肌萎缩基因疗法AVXS-101已经提交了上市申请。可以看出,这是一个即将腾飞的领域。

FDA局长Scott Gottlieb博士称,基因疗法是“治疗严重疾病的全新科学范例”。

然而,快速发展的同时也带来了新的障碍,在历经数十年的挫折之后,现阶段的基因治疗面临着商业化的必经之路— —大规模制造的挑战。

制造障碍

Editas Medicine曾被认为是开展基因编辑技术人体临床研究的首个制药公司。但因为去年的原料制造问题,针对罕见遗传性视网膜疾病的CRISPR疗法EDIT-101提交IND的时间被推迟至2018年底。而CRISPR Therapeutics也成为了首个发起CRISPR基因编辑临床试验的公司。

今年7月,由于临床试验制造批次中第三方提供的研究级质粒存在痕量DNA片段,FDA要求将中止Sarepta Therapeutics针对杜氏肌营养不良的基因疗法进行的临床试验

无论是从原理上,还是目前的种种迹象,都表明制造问题是基因疗法绕不过去的一环!

▲ 体外基因疗法— —与CAR-T细胞疗法类似,体外基因疗法也是采用患者来源的细胞(自体细胞),在体外进行基因改造后再回输至患者体内。

与传统的小分子和蛋白质药物不同,制造活细胞作为终产品比生产非活体蛋白质/抗体等更加复杂和容易出错。体外基因疗法的制造过程非常复杂,不是大规模生产的,是根据需要单独制造的,此外,它们对温度敏感并且寿命有限,需要一种全新的供应链物流和制造方法。

▲ 在体基因疗法— —与体外基因疗法不同,在体基因疗法不是用患者细胞生产的。如Spark Therapeutics的Luxturna,其由无害的重组腺相关病毒(rAAV)颗粒组成,可作为RPE65基因的转导载体,可编码视力所必需的蛋白质。相对而言,病毒载体的制造显得尤为重要。

病毒载体制造障碍

基因表达载体是各种基因疗法的关键,正在评估的基因疗法大多采用病毒载体进行修饰基因的递送。随着越来越多的基因疗法从实验概念验证转向临床测试,大大小小的开发商一直在努力确保他们的病毒供应链。

然而,生产病毒载体的制造过程复杂、成本非常昂贵且受到高度调节。监管方面,在临床试验的早期阶段难以建立符合cGMP(Current Good Manufacture Practices)的所有方面。此外,还缺乏用于评估载体效力和安全性的标准化分析方法。运输方面,病毒制造需要在远低于大多数生物制剂的温度下进行冷冻保存。

这意味着,病毒载体的制造需要更高水平的可定制性和制造专业知识。但是,现在的情况是,相关的制造设施和合格的员工都缺乏,供不应求。近年来,病毒载体的短缺已经成为整个行业的瓶颈。

合同开发和制造组织(CDMO)公司生产

基因治疗中使用的病毒载体具有高度多样性和复杂性,其大量制造是非常耗时的,需要数年才能构建相关的专业知识体系,因此对于新手来说并不容易。像Novartis和Kite/Gilead这样的大药企,已转向CDMO为其生产慢病毒和逆转录病毒载体。

其他大多数公司也都转向CDMO,因为这些公司拥有可靠的临床批量生产记录,并且可以为使用cGMP生产的病毒载体产品提供专用资源。重要的是,药企可以将精力集中在药物的研发和临床试验上,而无需浪费更多的时间来建立符合cGMP的生产设备和其它资源。

▲ Bluebird bio公司在基因和细胞疗法处于领先地位,对于病毒载体的制造,也十分重视。

一方面,依靠4个外部合作伙伴为该公司的4种研究基因疗法制造慢病毒载体,与Lonza、Brammer Bio、MilliporeSigma和比利时的Novasep达成了多年制造协议。

另一方面,2017年11月,该公司宣布已花费1150万美元收购了美国北卡罗来纳州达勒姆市的一个125,000平方英尺的工厂,一旦构建工作完成,将为该公司的基因和细胞疗法生产慢病毒载体。

该公司的首席制造和技术官Derek Adams说:“我们的目标是在未来四年内将多种基因疗法推向市场,改变严重遗传疾病和癌症患者的生活。投资建设世界一流的制造基地是代表需要这些新型治疗方法的人完成使命的关键一步。”

▲ 2016年10月,总部位于上海的CDMO公司药明康德宣布其在美国费城的创新细胞及基因疗法研发生产新基地投入正式运营,新基地占地150,000平方英尺(约14,000平方米),将支持基因疗法的临床和商业化生产项目,包括使用2000升一次性生物反应器的大规模生产。

▲ 今年4月,瑞士生物制药巨头Lonza在德克萨斯州休斯顿附近开设了一个300,000平方英尺的细胞和基因治疗工厂,这是世界上最大的细胞和基因治疗工厂。该工厂将补充Lonza在美国新罕布什尔州、荷兰和新加坡的现有细胞和基因治疗中心。

Lonza技术业务部负责人Andreas Weiler在声明中说:“该设施有可能为数千名患有罕见遗传疾病或威胁生命的疾病的患者提供治疗,它将为生物制药制造业树立新的标准。”

自家生产

对于基因治疗公司来说,将病毒载体的制造交给CDMO公司固然省心得多,然而要确保高质量临床级载体的可靠外部来源可能具有挑战性,特别是对于在基因治疗方面有新研发计划的小型生物技术公司而言。

因此,少部分公司也选择挑战自我,在内部建立符合cGMP的工厂,俗话说得好“求人不如求己”。

Spark Therapeutics

与大多数拥有基因治疗产品的公司不同,基因治疗领导者Spark Therapeutics在内部生产临床和商业级病毒载体,其拥有48,000平方英尺的专用多层cGMP设施,总部设在美国费城。

Sparks Therapeutics首席运营官John Furey说:“将功能基因成功整合到病毒基因组中是艺术与科学的结合。基因疗法的生产达到安全、有效以及临床和商业制造所需最佳产量和质量的标准,需要大量的病毒载体专业知识和经验。”

这可能也是为什么,尽管Spark公司将美国以外Luxturna商业化的权利交给诺华,但是该公司仍然负责Luxturna的制造。

BioMarin Pharmaceutical

BioMarin是少数几家选择在内部生产rAAV的公司之一。

去年8月,该公司在美国加利福尼亚州诺瓦托成功开设了一家新的生产工厂,BioMarin全球研发总裁Hank Fuchs称其为“第一个也是最大的基因世界制造工厂”。

随着该公司的针对A型血友病的基因疗法valoctocogene roxaparvovec(BMN 270)在全球3期临床试验的发展以及为临床研究和潜在的商业需求生产材料的需求,BioMarin将办公室和仓库建筑改造成18,000平方英尺的基因治疗设施。

今年3月,该制造工厂获得了国际制药工程学会(ISPE)的项目执行年度设施奖,以表彰该公司用了不到一年的时间将基础设施转变为世界上最早的基因治疗制造设施之一。

uniQure

基因疗法领域的先驱者uniQure在美国马塞诸塞州列克星敦建立了最先进的制造工厂,使用其专有的基于昆虫细胞的杆状病毒表达载体系统(BEVs),正在进行临床批次AAV基因疗法的生产。

最近,该公司开发了500升搅拌釜反应器工艺,该工艺有可能显着提高制造能力及可扩展性,分析表明:与较小规模的波动反应器相比,产品的整体工艺性能、生物活性、含量和产物纯度相当。

uniQure首席运营官Scott McMillan博士说:“AAV正成为基因疗法的首选载体,导致对更大患者群体推进新疗法的需求增加。我们相信uniQure专有的制造平台在大规模商业化生产上具有显着优势。”

结语

基因疗法将个性化医疗提升到一个新的水平,但同时,制造瓶颈也是一个现实问题。许多公司争先恐后地确保可靠的载体生产,需求激增,但现有制造技术显然未跟上基因疗法开发浪潮。

基因疗法的制造复杂性也将体现在设定的价格上,据报道,制造成本高达销售价格的75%左右。

未来,随着各大药企和CDMO公司制造工艺的成熟、可拓展性和自动化水平的提高,以及监管标准的进一步完善,制造成本有望大大降低,药物质量也将得到更好的保障。(生物谷Bioon.com)

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