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沙利文市场研读|2021/11中国细胞治疗产业发展白皮书China Cell Therapy Industry Development White Paper 2021年11月报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系沙利文独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经沙利文事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，沙利文保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。沙利文开展的所有商业活动均使用“沙利文”的商号、商标，沙利文无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表沙利文开展商业活动。弗若斯特沙利文咨询（中国）3沙利文市场研读|2021/11摘要沙利文谨此发布中国细胞治疗产业发展白皮书。本报告旨在分析中国细胞治疗（CellTherapy,细胞治疗）行业发展现状、行业特点、治疗领域、驱动因素及发展趋势，并聚焦中国细胞治疗行业市场竞争态势。2021年第三季度，沙利文对中国细胞治疗行业进行了竞争格局及发展驱动力分析，反映了过去和未来几年全球和中国医药研发投入、细胞疗法应用领域及行业发展趋势等。本市场报告提供的细胞治疗行业分析亦反映出中国细胞治疗行业整体的动向。报告最终对行业特点及竞争格局等的分析仅适用于本年度中国细胞治疗行业发展周期。本报告所有图、表、文字中的数据均源自弗若斯特沙利文咨询（中国）调查，数据均采用四舍五入，小数计一位。患者需求及技术创新助推细胞治疗行业增长细胞治疗已在恶性血液瘤领域取得重大成果，其它细胞治疗为实体瘤、心血管及神经系统等疾病领域患者带来希望。这些疾病领域存在许多未被满足的临床需求，而细胞治疗的独特优势有望带来长期疗效。细胞治疗相关技术包括载体技术、基因编辑技术、规模放大等的不断迭代创新也助力细胞治疗行业快速发展。CXO发展带动细胞治疗行业增长CXO能为小型医药公司、生物技术初创公司和虚拟医药公司提供必要的研发设施和GMP制造工厂以及相关人才，其专业的团队、丰富的生产平台和严格的质检措施为公司研发细胞治疗产品节约成本，规避风险并缩短了研发进程，推动了生物技术公司细胞治疗研发的积极性，促进细胞治疗行业发展。多元化支付模式促进细胞治疗商业化欧美国家多元化支付模式推动了细胞治疗的商业化发展。2017年至2020年，全球CAR-T疗法市场复合年增长率达到337%，预计中国多元化支付模式也将为细胞治疗商业化铺平道路，未来中国细胞治疗市场规模将保持快速增长趋势。中国细胞治疗行业未来可期(1)科学技术的进步创新为细胞治疗产业发展蓄力；(2)政府鼓励研发，不断增加的研发开支刺激了药物及疗法创新；(3)细胞疗法单次治疗带来长期疗效，相比于传统药物有着独特优势；(4)患者众多且存在许多未被满足的临床需求，细胞治疗提供了新选择；(5)中国细胞治疗上市产品为CAR-T产品，但临床试验治疗领域广泛，未来细胞治疗将在更多疾病领域大放异彩；(6)政府在细胞治疗行业监管制度上的逐渐完善为其带来更多商机。4沙利文市场研读|2021/11目录名词解释-06细胞治疗定义与原理介绍-08细胞治疗发展历程-09中国细胞治疗发展介绍-10干细胞疗法介绍-11干细胞疗法作用机制及生产流程-12免疫细胞疗法介绍-13基因编辑技术在细胞治疗中广泛应用-14CAR-T技术介绍-15TCR-T技术介绍-16CAR-NK技术介绍-17TIL疗法介绍-18细胞治疗在恶性肿瘤治疗领域的应用-19细胞治疗优势分析-21美国细胞治疗相关主要政策-22中国细胞治疗监管发展历程-23中国细胞治疗相关主要政策-24美国FDA已批准的细胞治疗产品-25欧洲EMA已批准的细胞治疗产品-27细胞治疗临床试验-28按治疗方式拆分-28按临床阶段拆分-29CAR-T疗法市场规模-30中国细胞治疗市场驱动力分析-31细胞治疗产业的驱动力分析-325沙利文市场研读|2021/11目录医药市场规模分析-32研发投入分析-33CXO分析-34投融资分析-35中国细胞治疗市场发展趋势分析-36国内外细胞治疗资本市场表现回顾-37国内外重要细胞治疗公司介绍-38诺华-38吉利德-38Bluebird-39Fate therapeutics-39药明巨诺-40复兴凯特-40科济生物-41驯鹿医疗-41合源生物-42泽辉生物-42西比曼生物-43泉生生物-43方法论-446沙利文市场研读|2021/11名词解释NMPA：国家药品监督管理局FDA：美国食品药品监督管理局CDE：国家药品监督管理局药品审评中心IND：Investigational New Drug，新药临床研究在进行临床试验前，需要进行的研究性新药（IND）申请NDA：新药申请（New Drug Application）。指药物完成临床试验后向NMPA提交的新药注册申请BLA：生物制品许可申请（Biologics License Application）临床研究：是医学研究和卫生研究的一部分，其目的在于建立关于人类疾病机理、疾病防治和促进健康的基础理论。临床研究涉及对医患交互和诊断性临床资料、数据或患者群体资料的研究临床试验：任何在人体（病人或健康志愿者）进行药物的系统性研究。已证实或揭示试验药物的作用、不良反应及/或试验药物的吸收、分布、代谢和排泄，目的是确定试验药物的疗效与安全性药物靶点：存在于组织细胞内，与疾病发生有因果关系或参与疾病发展，与药物相互作用，并可通过药物对其进行调节而实现治疗目的的特定生物分子。药物靶点涉及受体、酶、离子通道、免疫系统、基因等移植物抗宿主病：移植后异体供者移植物中的T淋巴细胞，以受者靶细胞为目标发动细胞毒攻击而导致的疾病。供者和受者HLA配型的不合位点越多，发生严重移植物抗宿主病的可能越大T细胞：来源于骨髓的多能干细胞。在人体胚胎期和初生期，骨髓中的一部分多能干细胞或前T细胞迁移到胸腺内，在胸腺激素的诱导下分化成熟，成为具有免疫活性的T细胞，主要功能是免疫调节NK细胞：自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）是机体重要的免疫细胞，不仅与抗肿瘤、抗病毒感染和免疫调节有关，而且在某些情况下参与超敏反应和自身免疫性疾病的发生，能够识别靶细胞、杀伤介质巨噬细胞：一种位于组织内的白血球，主要功能是对细胞残片进行吞噬作用，以此激活其它免疫细胞以对病原体做出反应树突状细胞：DC细胞因其表面具有星状多形性或树枝状突起而得名,是机体功能最强的专职抗原递呈细胞，成熟的树突状细胞能有效激活初始T细胞，处于启动、调控、并维持免疫应答的中心环节单链抗体可变区：是由抗体重链的可变区与轻链的可变区在一段肽链的连接下构成的小分子，是具有抗体活性的最小功能结构单位。其具有分子质量小，穿透力强，半衰期短，免疫原性低等特点胞内信号结构域：是细胞膜内的蛋白结构，能够自我硫酸化，并对下游信号蛋白磷酸化，以达到对域外信号进行传递和放大的目的跨膜区：跨膜蛋白穿过细胞膜的部分，这个区域的突变能够影响分子信号传导链接：为一小段（10-30）个水溶性的氨基酸组成的无规则的蛋白链，通常用来连接规则的蛋白域CD3：分化簇3T细胞的共受体的肽链CD28：CD28是T淋巴细胞表面表达的共刺激分子，对T细胞的活化起到重要作用NFAT：活化T细胞核因子(nuclear factor of activated T-cells)是一个转录因子家族，已被证明在免疫反应中十分重要7沙利文市场研读|2021/11名词解释4-1BB：属肿瘤坏死因子受体超家族成员（TNFRSF9），主要表达于活化的T细胞，是T细胞协同刺激分子，其配体为4-1BBL，二者结合可刺激T细胞（和B细胞）活化和增殖DAP12:是一种12kDa的跨膜蛋白，被认为是自然杀伤细胞中的关键信号转导受体元件OX40L：肿瘤坏死因子超家族成员（TNFSF4），表达于树突状细胞、B细胞等抗原提呈细胞表面，受体为表达于活化T细胞表面的OX40，能提供T细胞增殖和刺激信号，诱导Th2细胞产生细胞因子，促进B细胞分化成浆细胞，促进抗体产生等IL-12：白细胞介素-12（IL-12）是具有广泛生物学活性的细胞因子，主要由激活的炎性细胞产生IL-2R：IL-2受体（IL-2R）链具有传递信号的能力，靶细胞包括T细胞、NK细胞、B细胞及单核巨噬细胞STAT3/5：信号转导及转录激活蛋白3/5，对于辅助型T细胞的分化和激活至关重要JAK：是一个细胞内非受体酪氨酸激酶家族，介导细胞因子产生的信号，对细胞分化至关重要共刺激体：指能够和主要的刺激体蛋白协同加强信号传递的蛋白，比如淋巴细胞的激活抗原：是指能引起抗体生成的物质，是任何可诱发免疫反应的物质抗体：是指机体由于抗原的刺激而产生的具有保护作用的蛋白质，由B细胞免疫反应分泌产生穿孔素：是一种能够聚合的糖蛋白，能够对细胞膜产生巨大的结构改变，通常导致细胞溶解与死亡细胞因子：由免疫和非免疫细胞经刺激而合成、分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质。细胞因子一般通过结合相应受体调节细胞生长、分化和效应，调控免疫应答免疫原性：免疫原性是指能引起免疫应答的性能，即抗原能刺激特定的免疫细胞，使免疫细胞活化、增殖、分化，最终产生免疫效应物质抗体和致敏淋巴细胞的特性附加体：是存在于胞浆内的一种染色体外遗传物质。能与染色体配接者称为附加体，不能配接者称为胞质体。这些都属于耐药基因性物质，是细菌耐药性转移的重要因素CRO：合同研究组织（Contract Research Organization），是在医药研发过程中受医药公司委托进行部分或全部医学试验，以获取商业性报酬的机构CDMO：合同研发生产组织（Contract Development and Manufacturing Organization）8沙利文市场研读|2021/11来源：沙利文分析细胞治疗介绍细胞治疗采用生物工程的方法获取具有特定功能的细胞并通过体外扩增、特殊培养等处理后，使这些细胞具有增强免疫、杀死病原体和肿瘤细胞等功能，从而达到治疗某种疾病的目的。目前主要的细胞治疗方式为免疫细胞治疗和干细胞治疗。免疫细胞治疗，是指在体外对某些类型的免疫细胞如T细胞、NK细胞、B细胞、DC细胞等进行针对性的处理后再回输人体内，使其表现出杀伤肿瘤细胞，清除病毒等功能。干细胞疗法，是指把健康的干细胞移植到患者体内，从而修复病变细胞或再建正常的细胞或组织。在临床上较常使用的干细胞种类主要有间充质干细胞、造血干细胞、神经干细胞、皮肤干细胞、胰岛干细胞、脂肪干细胞等。干细胞凭借其多向分化、免疫调节以及分泌细胞因子等功能，成为细胞治疗研究的核心领域之一。细胞治疗定义与原理介绍培养扩增干细胞分离免疫细胞改造后免疫细胞扩增免疫细胞质量检测并回输分离提取健康干细胞细胞回输改造免疫细胞并活化分化成各类细胞修复或重建正常细胞免疫细胞治疗干细胞治疗临床细胞治疗根据细胞来源可分为自体和异体细胞治疗。自体细胞治疗是指从患者自身外周血中分离免疫细胞或干细胞等再经过体外激活、扩增后回输入患者体内，修复正常细胞或直接杀死肿瘤细胞或者病毒感染细胞，调节和增强机体免疫功能。而异体细胞治疗的细胞来源于健康人体，当部分患者存在自身细胞活性不足、治疗效果不佳时，异体健康细胞可以弥补这一缺陷，但其也存在移植物抗宿主病（GVHD）、治疗效果有待验证和持久性等问题。图2：自体与异体细胞疗法示例1自体细胞治疗从患者自身分离细胞异体细胞治疗从健康人体分离细胞2细胞质检并输入患者体内图1：细胞治疗过程示例患者细胞改造激活细胞扩增健康人体自体与异体细胞治疗9沙利文市场研读|2021/11来源：FDA、NMPA、沙利文分析基因工程技术的应用提升了细胞治疗的靶向性，推动更多新型细胞疗法涌现细胞治疗发展历程传统细胞免疫治疗的局限性推动细胞治疗与基因治疗相结合发展异基因造血干细胞移植和供体白细胞输注是临床上应用最早、目前使用最广泛的T细胞免疫治疗，但是这两种方法容易引起移植物抗宿主病（graft-versus-host disease，GVHD），是导致患者死亡的主要原因之一。因此，需要一种能特异性靶向肿瘤细胞的T细胞来平衡细胞免疫治疗的靶向活性和脱靶毒性。基因工程技术将外来基因通过病毒载体转入到T细胞，构建一种特异性靶向肿瘤相关抗原的T细胞，由此诞生了嵌合抗原受体修饰的T细胞（CAR-T）治疗产品。与传统的T细胞免疫过程相比，CAR-T的独特之处在于能够识别肿瘤抗原无需主要组织相容性复合体（MHC）限制并通过共刺激分子信号增强细胞免疫的杀伤性，从而克服由于肿瘤细胞下调MHC表达或抑制共刺激分子分泌而造成的免疫逃逸。基础科学迅速发展和利好政策驱动更多新型细胞疗法涌现随着对肿瘤免疫研究的深入和技术突破，更多细胞疗法在临床应用中涌现。除了万众瞩目的明星产品CAR-T，TCR-T、CAR-NK、TIL等细胞疗法也逐渐获得更多关注，例如TCR-T通过特异性MHC分子可识别肿瘤细胞内、细胞表面及肿瘤细胞突变后产生的新抗原，在实体瘤方面更具优势；CAR-NK相较于CAR-T几乎不会引起GVHD和细胞因子释放综合症（cytokine release syndrome,CRS），具备更多肿瘤杀伤途径，异体细胞来源广泛。虽然新型细胞疗法仍然面临一些挑战，随着技术成熟和政策推动创新产品的临床试验开发与成果转化，未来将发挥潜在优势，一定程度上增加患者治疗选择的多样性。2021年，来自复兴凯特和药明巨诺的两款CAR-T在中国获批，临床试验不断推动创新技术及新型细胞治疗的应用，中国细胞疗法即将进入发力期，前景广阔。1968世界上第一例造血干细胞异体骨髓移植术Ralph M.Steinman提出树突状细胞概念，启动人类免疫系统新认识1973Steven Rosenberg率先提出TIL可用于治疗黑色素瘤1988美国FDA批准Genzyme公司的Carticel，为世界上首个自体软骨细胞产品TCR-T细胞疗法相关研究报道逐渐涌现1997首次在实验室条件下研发出了CAR-T细胞，可有效存活、复制并清除前列腺癌细胞，证实了CAR-T治疗的可行性2002CD19首次被证明是CAR-T疗法的有效靶点2003FDA批准了Dendron的前列腺癌疫苗Provenge的上市申请，成为第一支FDA批准的DC疫苗20102012Osiris公司的Prochymal在加拿大和新西兰上市，成为世界首个商业化干细胞产品2017诺华的Kymriah获得FDA批准，成为全球首款CAR-T产品Kite Pharma的Yescarta获得FDA批准，成为全球第二款CAR-T产品FDA批准Fate Therapeutics的iPSC衍生现货型NK细胞疗法FT516的IND申请，为全球首个FDA批准进行临床试验的iPSC衍生细胞疗法美国Kite Pharma的Tecartus获得FDA批准，成为全球第三款CAR-T产品20202021美国BMS/Juno Therapeutics的Breyanzi获得FDA批准，成为全球第四款CAR-T产品；美国BMS的Abecma获FDA批准，成为第五款CAR-T产品复星凯特的阿基仑赛注射液获得NMPA批准，成为中国首款商业化CAR-T产品；药明巨诺的瑞基奥仑赛注射液获批成为中国第二款CAR-T产品10沙利文市场研读|2021/11中国细胞治疗发展时间较短，尚处于早期阶段，随着技术成熟和政策体系的完善，细胞治疗产业前景广阔，将助力我国生物医药产业进入新时代中国细胞治疗发展介绍来源：沙利文分析图3：中国细胞治疗与其它药物研发与发展周期比较中国细胞治疗发展主要事件自2003年来我国不断推出细胞治疗相关政策法规，逐步构建全面的监管体系，2010年后细胞治疗开始受到各大药企及研发机构的青睐。2016年魏则西事件一度导致一些细胞治疗管线研发进展滞后，但后续政府不断规范技术指导原则并加强对细胞治疗行业发展的支持，细胞治疗发展迅速，临床试验数量大幅增加。2021年，复星凯特的阿基仑赛注射液和药明巨诺的瑞基奥仑赛注射液相继获批，中国迎来两款商业化CAR-T产品，生物技术公司争相布局细胞治疗产业，干细胞治疗、TCR-T等临床研发也不断取得进展，细胞治疗即将迎来广阔前景。2003NMPA发布人体细胞治疗研究和制剂质量控制技术指导原则魏则西事件导致免疫细胞临床申请停滞；NMPA首次对细胞免疫治疗产品的药物特性进行了界定NMPA发布细胞治疗产品研究与评价指南（试行），规范化推动我国细胞免疫治疗的发展香雪精准TCR-T产品进入临床试验，复星凯特和药明巨诺的CAR-T申报上市201620172020周期萌芽期迅速发展期成熟期行业形成并迅速发展竞争者数量增加竞争格局显露买方市场发生；规模经济出现弱势竞争者被淘汰企业规模小，市场竞争者少，市场潜力巨大行业特点新型药物和疗法市场环境发展阶段细胞治疗抗体药物化药衰退期市场饱和；需求下降市场增长平稳更高的效率要求产品类别和竞争对手数量减少小分子靶向药药物发现阶段临床前研究阶段临床试验阶段靶点鉴别靶点确认筛选先导化合物优化先导化合物细胞活性与功能研究适应症靶点确证生物分析药理药效学研究药代动力学研究毒理学研究动物模型或替代性模型构建概念验证（POC）风险评估临床试验（I-III期）临床试验现场管理数据管理与生物统计化学、制造和控制（CMC）服务载体选择和构建复星凯特的阿基仑赛注射液和药明巨诺的瑞基奥仑赛注射液获NMPA批准上市2021研发阶段传统药物细胞治疗11沙利文市场研读|2021/11干细胞疗法介绍来源：沙利文分析干细胞是一种可以自我更新分化的细胞，在神经系统、心血管、自身免疫以及代谢类等疾病领域的研究和临床使用中较为广泛，为传统药物治疗无效的患者提供了选择图4：干细胞分类和简介干细胞介绍干细胞是一种可以自我更新以及分化的细胞，按分化潜能可以分为全能干细胞、多能干细胞以及单能干细胞。基于干细胞的技术广泛应用于临床研究和试验，长期以来造血干细胞移植一直是恶性血液肿瘤患者的主要治疗手段之一。临床研究和使用的干细胞种类包括骨髓间充质干细胞、脐带间充质干细胞、胰岛细胞、成纤维细胞。除此之外，于2006年发现的诱导性多能干细胞被证明可以用于修复小鼠体内视网膜和血管，为其在细胞替代疗法市场中开辟了独特的赛道。表1：干细胞疗法与体细胞疗法比较干细胞疗法干细胞疗法体细胞疗法体细胞疗法细胞来源细胞来源成体干细胞、胚胎、诱导多能干细胞患者本体、健康的捐赠者主要技术主要技术细胞分化诱导、基因转移基因转移、基因编辑治疗原理治疗原理细胞再生和替代细胞修复或摧毁应用领域应用领域恶性血液瘤、神经系统、软组织病、代谢消化病恶性肿瘤、遗传病、慢性病、传染病主要优点主要优点人体组织可再生靶向治疗、单次可治愈主要风险主要风险生物伦理、细胞过度增殖、供体配型难基因编辑脱靶、基因转移和编辑效率低、长期安全性不详按发育阶段胚胎干细胞成体干细胞IPS细胞从早期胚胎中分离出来的能够体外无限增殖、更新、多向性分化的细胞已经分化的组织中能够自我更新并分化为特定组织细胞的未分化的细胞来自体细胞，通过表达干细胞特点转录因子进行重新编程并拥有分化能力的细胞美国(12)全能干细胞多能干细胞单能干细胞按分化潜能有早期胚胎细胞详细的形态特征和超强的分化能力，例如：胚胎干细胞、诱导多能干细胞（IPS细胞）有分化出多种组织细胞潜能，但发育潜能受到一定限制，例如：骨髓多能造血干细胞和间充质干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，例如：神经干细胞、肌肉干细胞和脐血干细胞干细胞分类12沙利文市场研读|2021/11干细胞疗法作用机制及生产流程来源：沙利文分析干细胞疗法通过多种作用机制可解决传统治疗方式未满足需求，其生产流程受多种因素影响，规模放大及制剂稳定成为技术要点图5：干细胞疗法机制免疫疗法通过调控或产生细胞因子，修复受损的组织细胞，抑制受损细胞增殖的免疫反应，从根本上消除疾病的发病基础分化疗法通过干细胞自身的分化功能分化出各种细胞谱系代替受损组织旁分泌疗法通过分泌出各种蛋白质、酶和因子减少炎症并促进细胞增殖，发挥免疫调节、血管生成、抗细胞凋亡等作用促进疗法通过细胞间的直接作用，能够调节其免疫抑制作用并促进细胞活力。还可以通过隧道纳米管(TNT)将线粒体转移到受损细胞01020304治疗机制干细胞疗法作用机制及优势干细胞疗法作用机制主要为干细胞可以迁移到损伤部位，通过分化为功能细胞以修复受损组织，并且可通过免疫调节微环境促进组织的修复。研究表明，旁分泌因子、线粒体转移和细胞外囊泡分泌在介导干细胞的作用中也具有重要作用。干细胞技术的应用可以治疗各种疾病，如神经系统、循环系统、骨骼疾病、心脑血管疾病及自身免疫系统疾病等。与许多传统疗法相比，干细胞移植对于某些症状效果明显，且一次性植入效果持久，是组织修复和再生的唯一方法，为传统疗法认为的“不治之症”带来新的治疗选择。干细胞制剂生产流程干细胞制剂的生产主要包括组织采集、干细胞分离、纯化、扩增，冻存和复苏等步骤。其中每个步骤受多种因素的影响，例如干细胞供者的筛选、培养条件的优化、细胞储存条件以及干细胞制剂成品的质量控制等。图6：干细胞制剂生产流程干细胞采集干细胞制备干细胞保存和运输流程骨髓/脐带/外周血采集分离纯化培养与扩增鉴定与测试冷冻储存复融低温运输技术要点 供体及细胞来源检定 伦理问题和知情同意 生产成本高：厂房建设和运营成本高，制备机构需符合GMP要求，检测仪器昂贵，干细胞培养周期长 生产用原材料控制：培养基应有足够的纯度并符合质量标准，缺乏药用级的培养基 放大生产及批间稳定尚不成熟：供者间个体差异大，细胞培养难以统一控制指标，生产过程依赖于熟练的细胞生产人员以及数个开放式操作步骤 细胞冻存与运输控制：国家尚未出台监管原则，没有干细胞产品获批上市，需要厂家严格控制质量，以保证干细胞制剂稳定性及有效期13沙利文市场研读|2021/11 免疫细胞疗法介绍来源：沙利文分析免疫细胞疗法通过基因工程改造或活化增殖免疫细胞，增强特异性杀死肿瘤细胞能力，其中CAR-T疗法的成功应用开启了免疫细胞疗法的时代免疫细胞治疗介绍免疫细胞疗法对特定免疫细胞类群进行分离、基因修饰、激活并扩增回输患者体内，可治疗多种疾病包括肿瘤、自身免疫性疾病和感染性疾病等，是一种极具前景的治疗方法。T细胞、NK细胞、调节性T细胞（Treg细胞）或树突状细胞可被修饰定向攻击肿瘤或增强局部免疫应答。图7：常用于免疫细胞治疗的细胞类型：T细胞自然杀伤(NK)细胞调节性T细胞(Treg)树突状细胞T细胞负责细胞介导的免疫。通过基因工程改造T细胞（如CAR-T和TCR-T）并扩增活化，可使其靶向特定肿瘤细胞，介导清除肿瘤细胞。NK细胞是先天免疫系统中的重要淋巴细胞。通过引入CAR并调节其激活和抑制受体，从而有效地捕捉并杀死肿瘤细胞以达到治疗效果。Treg细胞通过调节细胞免疫应答来控制免疫系统。CAR-Treg细胞激活时可绕过HLA限制，通过共受体信号的激活可增加其特异性。树突状细胞是抗原呈递细胞，可通过体外培养并调节其抗原识别功能，使其能够在进入人体后定向靶向肿瘤细胞。可用于并开发耐受性DC和肿瘤疫苗。表2：免疫细胞治疗分类及作用机制疗法分类细胞来源作用机制CAR-T外周血单核细胞(PBMC)自体或异体T细胞靶向嵌合抗原受体(CAR)的TAA经基因工程改造并引入T细胞，可绕过MHC限制并直接对肿瘤细胞上的抗原产生特异性细胞毒性TCR-T外周血单核细胞(PBMC)自体或异体T细胞通过TCR-和-糖蛋白抗原结合域的生物工程对T细胞受体进行基因改造。对HLA呈递的肿瘤新抗原具有更高特异性，靶向杀死肿瘤细胞TIL新鲜切除的肿瘤标本或转移淋巴结中分离的淋巴细胞自然发生的肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)被收集起来在体外被激活和扩增，并重新注入到淋巴耗竭的患者体内摧毁肿瘤CAR-NK自体或异体NK细胞CAR-NK通过基因编辑在NK细胞内加入嵌合抗原受体，从而有效地捕捉并杀死肿瘤细胞以达到治疗效果CAR-Macrophages自体或异体巨噬细胞CAR-Ms通过基因编辑在巨噬细胞内加入嵌合抗原受体，导致目标肿瘤细胞被吞噬和消化LAK淋巴细胞淋巴细胞与高剂量淋巴因子的孵育可使细胞获得溶解肿瘤细胞的能力，具有广谱抗肿瘤作用CIK淋巴细胞添加干扰素-(IFN)、抗CD3刺激及高剂量IL-2可培养出更具细胞毒性的细胞因子诱导的杀伤(CIK)细胞，不受MHC限制，具有广谱抗肿瘤作用NKNK细胞系NK细胞的活化、过继转移或NK细胞的基因改造可以增强肿瘤细胞杀伤效果DC自体或异体树突状细胞将离体DC细胞暴露于肿瘤抗原，催化其获得趋化因子受体、T细胞共刺激受体、MHC I类和II类的上调以及分泌细胞因子的能力，重新注射到患者体内时诱导宿主抗肿瘤反应特异性非特异性14沙利文市场研读|2021/11来源：沙利文分析基因编辑技术在细胞治疗中广泛应用基因编辑技术在细胞治疗中的应用显著增强靶向能力，其经历了三代发展，从重组核酸酶介导的技术向以RNA引导的基因编辑技术发展，靶向修饰效率不断提高锌指核酸酶（ZFN）基因编辑技术ZF1 ZF2 ZF3FokIFokIZF1 ZF2 ZF35353FokIFok ITALEN15353TALEN2TALEN基因编辑技术CRISPR/Cas9基因编辑技术基因组引导RNA细胞自主修复或者目的DNA目的DNAZinc finger nucleases,（ZFNs,锌指核酸酶）技术是第一代基因组编辑技术，是由天然DNA转录因子衍生而来，其功能实现基于特异性识别DNA的锌指蛋白（ZFP）和Fok I内切酶的核酸酶结构域组成。每个锌指蛋白可识别3个碱基序列，研究者可通过锌指蛋白的排列组合进行不同靶向指定编辑。通常使用的锌指蛋白筛选手段是噬菌体展示，以达到高通量筛选的目的。从2001年开始，ZFN开始被陆续用于不同物种的基因编辑。但是由于技术研发成本较高、专利垄断严重，造成了技术平台发展缓慢，直接导致应用和普及的滞后。特别是在第二、第三代基因编辑技术被开发出来之后，锌指蛋白的研究和临床使用频率大为减少。Transcription activator like effector nucleases（TALENs，转录激活因子效应物）是与ZFNs结构类似但更加灵活和高效的第二代靶向编辑技术，核心蛋白由 AvrBs3 蛋白衍生而来。与ZFNs不同的是，该技术使用两个氨基酸组合来识别单个碱基序列，从而大大减少了ZFNs容易脱靶的问题。得益于其低脱靶率，TALEN技术常被细胞治疗平台用于体外细胞碱基的编辑，特别是在嵌合抗原受体T细胞治疗平台开发中。可是依然高昂的研发费用限制了该技术的大规模应用。CRISPR/Cas技术是基于原核生物抵御外来病毒及质粒DNA的一种适应性免疫系统开发而来的第三代基因编辑技术。通过人工设计的 sgRNA（guide RNA）来识别目的基因组序列，并引导 Cas 蛋白酶进行有效切割DNA 双链，最终达到对基因组DNA 进行修饰的目的。其中Cas9 蛋白和Cpf1蛋白是最为常用的蛋白酶。作为当今最为广泛使用的基因编辑技术，CRISPR/Cas平台有着ZFNs和TALENs无法匹敌的低价格、高灵活性、多靶向等优势。这些优势促使了从从科研到临床的快速转化。当今，CRISPR/Cas技术广泛应用于体外分子诊断、基因标记、单碱基编辑等领域。以Crispr Therapeutics和Editas Medicine为代表的一大批新型医药公司正在传染病、罕见病及肿瘤等领域进行大量基于此技术的临床试验。199620112012图8：ZFN、TALEN及CRISPR/Cas9基因编辑技术15沙利文市场研读|2021/11CAR-T技术通过基因编辑在T细胞内加入嵌合抗原受体，从而形成CAR-T细胞，能够有效地捕捉并杀死肿瘤细胞以达到治疗效果CAR-T技术介绍来源：沙利文分析CAR-T结构简介CAR-T技术迭代简介CAR-T疗法自开创以来，已经历过五代技术更迭，第二代在第一代的基础上增加了一个共刺激体，增强了CAR-T细胞的存活时间和治疗效果，是许多临床期CAR-T产品的模板。第三代产品在第二代基础上增加了第二个共刺激体，再次增强了CAR-T细胞的增殖和治疗效果。第四代和第五代产品都是通过直接或间接增加对于下游基因的表达或激活以达到增强治疗效果。CD3CD3CD28CD3CD284-1BB/OX40CD3CD28IL-12InducerIL-12CD3CD28IL-2RSTAT3/5JAK细胞外细胞内第一代第二代第三代第四代第五代单链抗体嵌合抗原受体主要由细胞外单链抗体、跨膜区和胞内信号结构域组成。嵌合抗原受体T细胞通过体表嵌合抗原受体来靶向捕捉癌细胞体表的抗原，结合成功后，CAR-T细胞释放细胞因子，通过穿孔素等对癌细胞进行靶向摧毁。图9：嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）结构铰链区单链抗体可变区链接跨膜区胞外域胞内域胞内信号结构域图10：CAR-T技术迭代16沙利文市场研读|2021/11TCR-T技术通过对T细胞受体进行基因改造，使其对HLA呈递的肿瘤新抗原具有更高特异性，靶向杀死肿瘤细胞TCR-T技术介绍来源：沙利文分析TCR-T结构简介TCR-T疗法过程简介TCR-T疗法的过程与CAR-T疗法类似，CD8+T细胞被分离、激活，并通过带有目标基因的病毒载体转导、扩增并重新注入患者体内。表达特定受体的转导 CD8+T细胞允许识别肿瘤特异性表面标志物以启动针对肿瘤细胞的免疫反应。图11：T细胞受体工程化T细胞（TCR-T）结构图12：TCR-T疗法过程CD3CD3MHC抗原CDRs肿瘤细胞T细胞CD4在TCR-T疗法中，基因改造添加的受体只能与MHC蛋白连接。功能MHC是一系列负责编码抗原的基因，可以被免疫系统识别。MHC通过抗原递呈，与T细胞结合，一旦发现被病毒感染的细胞或肿瘤细胞，杀伤性T细胞会介导细胞程序性坏死，及时清除体内威胁。工程化TCR疗法为活化的T细胞配备了针对其互补肿瘤抗原的特定受体，极大地增强了治疗效果。分离T细胞TCR扩增TCR-T细胞注射TCR-T细胞载体转染TCR-T细胞靶向摧毁肿瘤细胞17沙利文市场研读|2021/11CAR-NK技术通过基因编辑在NK细胞内加入嵌合抗原受体，从而形成CAR-NK细胞，能够有效地捕捉并杀死肿瘤细胞以达到治疗效果 CAR-NK技术介绍来源：沙利文分析嵌合抗原受体（CAR）结构简介CAR-NK技术迭代简介CAR-NK疗法目前已开发至第四代，第一代CAR分子包含一个合成的细胞外受体，用于识别目标抗原、一个跨膜域和一个细胞内信号域。第二代和第三代CAR构建体具有一个或多个细胞内共刺激结构域，用于增强信号传导。第四代构造，称为装甲CAR，包含分子有效载荷，赋予CAR工程细胞额外的特性和功能。CAR-NK细胞的嵌合抗原受体结构（CAR）通常也由三部分组成，即胞外抗原结合区（一般为scFv）、跨膜结构域以及胞内激活结构域。这与CAR-T细胞疗法中使用的CAR结构十分类似。图13：嵌合抗原受体NK细胞（CAR-NK）结构铰链区单链抗体可变区链接跨膜区胞外域胞内域胞内信号结构域图14：CAR-NK技术迭代CD3第二代CAR-NKScFv跨膜区CD3 CD3CD3CD3DAP10 DAP12 4-1BB第一代CAR-NKScFv跨膜区2B4第四代CAR-NKScFv跨膜区CD3NFAT共刺激域-1第三代CAR-NKScFv跨膜区CD3共刺激域-1共刺激域-2DAP10DAP124-1BB2B418沙利文市场研读|2021/11TIL疗法主要依赖于肿瘤内部或附近的淋巴细胞已经具有识别和杀伤肿瘤细胞的能力，通过体外分离扩增并回输至病人体内，可以扩大免疫应答，加强肿瘤杀伤作用 TIL疗法介绍来源：沙利文分析TIL疗法流程TIL疗法过程主要包括：(1)通过手术取出肿瘤，并识别和分离肿瘤组织中的免疫细胞；(2)通过加入IL-2等细胞因子刺激T细胞增殖，体外迅速扩增这些免疫细胞；(3)对增殖后的T细胞进行筛选，留下对肿瘤细胞有免疫反应的克隆型；(4)将扩增的细胞重新输回病人体内，使其识别并清除体内剩余肿瘤细胞。图15：TIL疗法优势简介图16：TIL疗法流程简介TIL疗法简介及优势TIL疗法指从患者身上分离的肿瘤组织中纯化T细胞，采用克隆培养方法，体外大量扩增肿瘤杀伤性T细胞，再通过将这些被扩增的T细胞输入患者体内，达到杀伤肿瘤细胞的目的。T细胞受体多样化TIL由具有多个T细胞受体(TCR)克隆的T细胞组成，能够识别一系列肿瘤抗原，因此与其他过继性细胞疗法（如CAR-T）相比，在处理肿瘤异质性方面可能具有优势。有研究表明TIL在包含高突变负荷的实体瘤如黑色素瘤中的临床表现优于CAR-T疗法。强肿瘤靶向能力TIL通常主要由效应记忆T(Tem)细胞组成，它们在表面表达趋化因子受体，例如CCR5和CXCR3。连同它们的肿瘤特异性TCR，TIL在转移到患者体内后，可以很容易地归巢到抗原性不同的肿瘤组织。低脱靶毒性在TIL治疗中很少有脱靶毒性，由于TIL是人体本身存在的T细胞，没有免疫原性，因此其靶向毒性小，副作用小。而CAR-T中的工程化肿瘤靶向单链可变片段或TCR-T产品中的亲和力增强的TCR如果与正常组织上的抗原发生交叉反应，则可能导致毒性。1肿瘤切除TIL分离和扩增2筛选特异性识别肿瘤的TIL34T细胞质检与回输IL-2TIL通过一下三个步骤识别并清除肿瘤细胞：1）TIL中的T细胞在TCR和CD28提供的双刺激信号下转变为效应T细胞，直接杀伤肿瘤细胞或分泌干扰素等因子杀伤肿瘤细胞。2）T细胞通过其表面的Fas与肿瘤细胞表面的FasL结合，通过细胞内信号转导诱导靶细胞凋亡。3）在Ca2+存在下，靶细胞表面可形成多聚穿孔素“孔道”，通过渗透压改变或与颗粒酶协同作用，引发靶细胞溶解或凋亡。19沙利文市场研读|2021/11细胞治疗在恶性肿瘤治疗领域的应用主要为嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法，CAR-T疗法在血液肿瘤的治疗中取得了较大成效，市场潜力巨大细胞治疗在恶性肿瘤领域的应用来源：GloboCan、ACS、NCCR、IARC，Allemani C,Matsuda T,Di Carlo V,et al.Global surveillance of trends in cancer survival:analysis of individual records for 37,513,025 patients diagnosed with one of 18 cancers during 2000-2014 from 322 population-based registries in 71 countries(CONCORD-3)J.Lancet,2018,391(10125):1023-1075.，沙利文分析血液瘤简介血液瘤主要包括非霍奇金氏淋巴瘤（NHL）和多发性骨髓瘤（MM），2020年全球分别新增约54万和18万患者，死亡人数分别为26万和12万。非霍奇金氏淋巴瘤包括多种淋巴瘤，其中最为普遍的是弥漫大B细胞淋巴瘤和滤泡型淋巴瘤。我国非霍奇金氏淋巴癌和多发性骨髓瘤2020年新增患者分别约9万和2万，且呈快速增长的趋势。通常年龄大、免疫缺陷、病毒感染是主要危险因素。CAR-T治疗原理嵌合抗原受体T细胞通过体表嵌合抗原受体来靶向捕捉癌细胞体表的抗原，结合成功后，CAR-T细胞释放细胞因子，通过穿孔素等对癌细胞进行靶向摧毁。图17：嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）原理CAR-T疗法简介CAR-T疗法是一种利用人体自身免疫细胞对抗癌症的创新性细胞疗法。该疗法利用慢病毒（LV）等作为递送载体，将治疗用基因序列转移到T细胞基因组，使得病人的T细胞能特异性识别并结合肿瘤细胞，随后通过释放穿孔素等因子杀伤肿瘤细胞，从而达到治疗的目的。该疗法还可形成记忆T细胞，为病人提供抗肿瘤的长效机制，有效延长了病人的生存率，甚至可能达到治愈的效果。2020年，国内先后有复星凯特、药明巨诺向国家药品监督管理局（NMPA）递交了其CAR-T产品的新药上市申请（NDA），两者均用于治疗复发或难治性大B细胞淋巴瘤。2021年，复兴凯特和药明巨诺的两款CAR-T相继