从监管角度简谈细胞基因治疗安全性评估

编辑:中国基因网发布于:基因治疗2023-08-273798

尽管细胞和基因治疗行业在过去几年经历了显著增长，一些基因疗法和CAR-T细胞疗法已获得批准，但事实仍然是它仍然是一个非常年轻的行业。基于活细胞的治疗作为威胁生命的疾病的潜在治疗方法具有很大的前景。

作为新兴疗法，关于其挥之不去的担忧是安全性方面的考虑。然而，要回答基于活细胞的疗法的安全问题并不简单，因为生物安全性在很大程度上是相对的：对于基于细胞产品的疗法，最好从生物安全风险的角度进行讨论。只有在考虑许多因素后才能评估此类风险，例如细胞或组织的来源、制备方法、预期接受者、细胞疗法将植入体内的位置以及细胞输送方法。

细胞和基因治疗产品的产品类型、作用机制、体内作用和代谢特点与传统小分子或生物大分子药物有显著区别，技术迭代和升级迅速，不同类型产品制备工艺的复杂程度、潜在安全性风险等也存在较大差异。建立并完善相关产品的技术评价体系和审评标准，对提高申办方的研发和申报效率，确保上市产品质量稳定、疗效确切、安全可控，尽快满足患者的临床治疗需求有重要意义。

复杂的生物制剂及其当前的监管环境

随着FDA对生物疗法的批准不断增加和各类生物技术的进步，人们对下一代生物制剂的兴趣上升，以细胞与基因治疗产品为代表的生物制剂，有望超越传统药物成为更好的对抗疾病的手段，特别是在治疗癌症、罕见病等慢性、遗传性疾病方面。这些以细胞和基因治疗为主的产品在市场上取得了成功，虽然技术进步加速了这些产品的开发，但监管控制的缓慢发展可能减缓了它们的市场转型。

先进生物制剂的生物活性决定其需要严格的管控

作为先进的生物制剂，需要多种方法来证明其具有完整的、符合预期的治疗潜力，因此需要一个检测矩阵（包含多种检测方法）。由于细胞和基因治疗产品的研发制备、使用方法、体内作用等方面与其他药品存在显著差异，药品监管体系和评价方法需要不断完善，以适应技术进步和产业发展需求。世界上主要国家根据自身监管理念和技术发展阶段制定了具备不同特点的监管模式。

各国家和地区的监管机构均认识到细胞和基因治疗是生物医药产业未来发展的主要战略方向之一，已成为生物医药科技竞争的重点领域。美国、日本、欧盟等国家和地区为加快细胞和基因治疗等生物医药前沿科技的发展，均根据自身情况制定或调整了对细胞和基因治疗产品等的监管要求，以期提高研究效率、加快相关产业的发展。

通常来说，监管指南会明确描述如何评估复杂生物制剂的生物活性，并对最合适的技术提出建议。当涉及到多种机制时，必须施加一种综合的方法的重要性，最重要的是，应该提供设置生物活性测试特异性的指导。

数字PCR在细胞基因治疗安全性评估中的应用

数字 PCR（digital PCR）是一种核酸分子绝对定量技术。不同于传统定量 PCR（qPCR），数字 PCR 采用绝对定量的方式，可不依赖标准曲线与参照样本而直接检测目标序列的拷贝数，检测极限可达单拷贝，相比于 qPCR 拥有更加出色的灵敏度、特异性和精确性。

图 | 各代 PCR 技术生命周期

数字 PCR 是 PCR 的下一代进化形式。初代普通定性 PCR 目前已经进入衰退期，基本已退出主流市场；二代荧光定量 PCR 是目前的主流技术，应用场景也最为全面，已形成良好的临床基础，处于成长至成熟阶段的时期，市场增速在 15%-20% 之间；以荧光定量为基础的 ARMS、HRM 等分化技术，现在正处于成长期，市场增速在 20% 以上；数字 PCR、多重 PCR 则属于新兴技术，该类产品可进行核酸定量，将是 PCR 领域未来的发力方向，在中国仍处于市场导入期，临床应用仍需进一步培育，市场增速在 15%-20% 之间。

图 | 各代 PCR 技术对比

中国数字 PCR 领域初创企业所选择的技术路线多为 ddPCR（droplet digital PCR），即基于微液滴平台的数字 PCR 技术。ddPCR 的工作原理是：首先通过微液滴生成仪将含待测样品均分到大量直径为微米级的 “油包水” 微液滴中，体积为皮升级，数量为十万到百万级。由于微液滴数量足够多，微液滴之间被油层相互隔离，因此每个微液滴相当于一个“微型 PCR 孔”，微液滴中只含有待测样品的单分子 DNA；针对这些单分子 DNA 在每个微液滴中进行 PCR 扩增反应，完成荧光标记和信号放大。

通过微液滴分析仪对每个微液滴荧光信号进行检测，有荧光信号的微滴判读为 1，意味着有一个初始 DNA 分子；没有荧光信号的微滴判读为 0，意味着没有初始 DNA 分子。根据泊松分布原理实现对核酸样本的绝对定量。

图 | 液滴式 ddPCR 简版工作原理

对已知特定突变的检测，数字 PCR 将会更轻量、更快捷并有更低成本。目前液体活检领域 NGS 的应用仍占据主导地位，纵然 NGS 可能是目前可商业化使用的最为精准的分子诊断手段，但是其相对较高的成本、相对较长的耗时、相对更高的操作要求等因素，决定了 NGS无法覆盖全部的应用场景。尤其是在诸如伴随诊断领域，对于一些已知的特定基因突变，数字 PCR 无疑可以以更轻量、更快捷并更低成本的路径达到与 NGS 无差异的结果，并且，这将使医患双方同时获益。

高度自动化是数字 PCR 得到诊疗机构接纳的“杀手锏”。不同于 NGS 在液体活检领域“院内”和“院外”合作并行的商业化方式，数字 PCR 仪的主要商业化模式可能更加接近于传统的 IVD 设备，即医院或诊疗机构买断数字 PCR 仪器后，仪器生产厂商持续地向客户出售配套试剂盒等耗材以获得持续的收入。所以，产品需要由医疗工作者完全自主操作，这对数字 PCR 仪的自动化水平提出了很高的要求，厂商将数字 PCR 仪的自动化程度提升至相当的高度，这将是获得诊疗机构接纳并进一步打开市场的“杀手锏”之一。

中国初创公司在商业化进程中后劲十足。全球范围来看，尽管欧洲大厂们很早就已经有数字 PCR 仪器的推出，但商业化推进并不如人意，Bio-Rad、Thermofisher 目前也是更多地囿于科研市场，商业化进程并无太大起色。相对而言，数字 PCR 领域的中国初创企业们却已纷纷踏上试剂盒报证的征途。科维思生物数字 PCR 的 HER2 基因扩增检测试剂盒已于 2019 年在中国获批上市，在全球范围内一骑绝尘，其余数家已有数字 PCR 仪获批的中国公司也在试剂盒报证方面一路狂奔。整体来看，先于欧美大厂们，整个中国数字 PCR 领域的玩家都已经在面向更大的商业化市场磨刀霍霍、蓄势待发。

在一片新蓝海面前，市场教育依然是中国新兴拓荒者们将要面临的挑战。当下数字 PCR 已经在科研市场获得较好的认可，但是更广阔医疗市场的开拓依然离不开长久的市场教育，NGS 是一个良好的先例，可以预期，数字 PCR 技术的不断迭代发展，以及商业化进程的不断推进，终将实现对医疗市场的纵深渗透。

数字PCR 在肿瘤伴随诊断、食品安全和环境检测、肿瘤早筛、传染病检测、NIPT、病毒微生物分析、肿瘤研究、药物基因组学等领域具有较大临床应用潜力和优势。根据高禾投资研究中心预测，2020年至2024年中国数字PCR行业市场规模仍将保持较高增长速度，市场规模将从21.33亿元，增长至70.11亿元，年复合增长率为34.65%。

近年来，dPCR的出现将基因突变的检测提高到了前所未有的精度水平，特别是在与癌症相关的基因中。dPCR已广泛应用于癌症生物标志物筛选、病原体检测、基因表达分析等多个领域的DNA检测。重要的是，基因突变分析是所有这些领域的一个关键方面。