医药生物行业周报：创新药周报，mRNA、CAR~T珠联璧合，细胞治疗开辟新思路

一、本周聚焦——基于mRNA的瞬时CAR-T细胞技术 在最新一期《科学》杂志的封面文章中，宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究团队创新性地利用一次mRNA注射，在患心衰的小鼠体内实现CAR-T治疗，成功修复了小鼠心脏的功能。通过将针对成纤维细胞激活蛋白的CAR的mRNA包装在靶向T细胞（CD5）的脂质纳米颗粒（LNP）中注射到小鼠体内，使其在小鼠体内产生具有治疗作用的CAR-T细胞，来消除致病性激活的成纤维细胞，减轻心脏纤维化，随后mRNA则会在细胞分裂过程中被稀释，从而实现了瞬时CAR-T治疗技术。本周，我们通过21张图表详细解读mRNA注射体内直接生成CAR-T细胞的最新前沿进展。 精准医疗利器CAR-T、mRNA各为几何？CAR-T细胞疗法具备精准靶向性、强效杀伤力；mRNA药物是利用靶点/抗原编码RNA，通过特定的递送系统使细胞摄取并表达编码的抗原，从而同时引起体液和细胞介导免疫反应。利用核苷修饰mRNA可携带遗传信息的临时副本，通过LNP运载孕生出了一种更加可控、效果持续时间更短的瞬时CAR-T治疗技术。 mRNA技术联动打破治疗困境，瞬时CAR-T疗法首战告捷。在心肌纤维化治疗中，为解决CAR-T细胞疗法中T细胞的无限持久性对正常成纤维细胞工作的负面影响，利用核苷修饰mRNA技术开发瞬时抗纤维化CAR-T疗法，将靶向抗体修饰在运载LNP表面，满足疗效与安全性的双重需求： 可以传递足够的mRNA以在体内产生功能性CAR-T细胞，在体内成功表现出吞噬作用，切实改善心脏功能； 功能性细胞完成治疗后，被限制在细胞质中的mRNA可在细胞分裂过程中被稀释，从而保证成纤维细胞正常促愈合功能。 从LNP运载CAR-T看细胞疗法路在何方：细胞治疗前景广阔，通过mRNA技术叠加，一方面，有利于推动CAR-T疗法解决工艺复杂、周期长、价格高昂的难题；另一方面，体内打造功能性T细胞有望极大地延伸平台应用前景。BioNTech已率先布局CAR-T mRNA疫苗，产品CARVac针对实体瘤早期临床已取得积极结果。 二、医药板块创新药个股行情回顾： 本周沪深医药创新药板块涨跌幅排名前5的为华东医药、科伦药业、亿帆医药、丽珠集团、三生国健。后5的为君实生物-U、键凯科技、舒泰神、博瑞医药、前沿生物-U。 本周港股医药创新药板块涨跌幅排名前5的为歌礼制药-B、中国生物制药、丽珠医药、石药集团、复旦张江。后5的为君实生物、荣昌生物-B、康方生物-B、信达生物、加科思-B。 三、创新药行业中长期观点： 近几年，政策刺激下资本涌入，国内迎来创新大风口。我国的创新市场有较强的政策属性，2017年10月8日，两办联合印发《关于深化审评审批制度改革鼓励药品医疗器械创新的意见》，开启了第一波创新浪潮。叠加药品注册管理办法修订、药品谈判、医保动态调整机制等出台，从政策顶层设计彻底解决了历史上由于研发资源有限、审评不规范&进度慢、招标效率低、入院难度高、医保对接难等造成的创新动力不足的问题。在纲领性政策刺激之下，叠加近年科创板、注册制等推动，创新药赛道资本蜂拥，创新药企业融资加速，也引领了我国创新药投资进入大风口时代。 在良好的政策环境与资本推动下，国内创新崛起加速。国产创新药陆续进入收获期，未来几年将看到更多重磅创新产品在国内陆续获批上市。 不可忽视的是，政策给予“泛泛创新”的时间窗口越来越短，医保控费趋严、赛道日益拥挤，我们已经慢慢进入到“精选优质创新”的时刻。我国目前创新药研发同质化现象较为严重，靶向药物同质化现象最为严重。创新药上市即重磅炸弹的时代慢慢过去，政策给予“泛泛创新”的时间窗口期越来越短。我们认为，我国的创新药市场在当下已经慢慢从“泛泛创新”进入到“精选优质创新”的时刻。单抗热门靶点未来同质化竞争将持续白热化，同质化产品将逐渐失去竞争力，新技术、稀缺的技术平台、差异化的治疗领域、创新的给药方式等都可能会给企业带来更好的竞争格局，有技术沉淀的公司有望脱颖而出。 风险提示：1）负向政策持续超预期；2）行业增速不及预期。 一、本周聚焦：基于mRNA的瞬时CAR-T细胞技术 在最新一期《科学》杂志的封面文章中，宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究团队创新性地利用一次mRNA注射，在患心衰的小鼠体内实现CAR-T治疗，成功修复了小鼠心脏的功能。纤维化可以导致多种严重的症状，包括心衰、肝脏疾病与肾衰竭，而这项技术有望成为一种可拓展、可负担的手段来应对心肌纤维化。这项研究最引人注目的突破在于，证明能针对特定的临床用途直接在体内编码T细胞，而无需将这些细胞从患者体内取出。研究者们设计了一种针对成纤维细胞激活蛋白(FAP，一种活化成纤维细胞标记物)的CAR的mRNA，并将其包装在靶向T细胞（CD5）的脂质纳米颗粒（LNP）中，再注射到小鼠体内，使其在小鼠体内产生具有治疗作用的CAR-T细胞，来消除致病性激活的成纤维细胞，减轻心脏纤维化。而这些mRNA会被限制在细胞质中，不能进行基因组整合，会在细胞分裂过程中被稀释，因而可以用作短期内的治疗。 本周，我们通过21张图表详细解读mRNA注射体内直接生成CAR-T细胞的最新前沿进展。细胞治疗领域海阔鱼跃，mRNA技术助力之下，CAR-T治疗有望挖掘全新机遇。 图表1：mRNA注射到小鼠体内直接生成CAR-T细胞修复受损心脏 1.1精准医疗利器CAR-T、mRNA各为几何？ CAR-T（Chimeric Antigen Receptor T Cell Immunotherapy）指的是嵌合抗原受体T细胞疗法。提取患者T细胞在体外进行基因工程改造，借助病毒载体将具有肿瘤细胞识别和T细胞激活能力的嵌合抗原受体整合到T细胞表面。由三部分组成： 胞外靶向结构域（抗原识别单抗的scFv+铰链区）：特异性结合肿瘤抗原的基础跨膜结构域：连接胞外结构域、信号转导结构域并锚定细胞膜； 胞内结构域（共刺激结构域+信号转导结构域）：活化、信号转导。 P.3 图表2：CAR结构组成及功能 CAR-T细胞具备精准靶向性、强效杀伤力。CAR识别肿瘤抗原后，激活T细胞的免疫通路，相关基因表达上调，分泌颗粒酶、穿孔素等物质直接介导肿瘤细胞溶解，同时也分泌粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、干扰素-γ(IFNγ)等炎症因子，招募巨噬细胞等固有免疫细胞杀伤肿瘤组织。 疗效准确直接：通过基因工程技术对T细胞进行改造和激活，抗原识别脱离MHC分子限制，特异性好、亲和力高、减少免疫逃逸，具有高精度的靶向能力和强效杀伤功能。 作用长效持久：一方面，CAR-T细胞为活细胞，进入机体后可长期存活，持续发挥疗效；另一方面，CAR-T细胞疗法可诱导免疫记忆细胞形成，调动机体免疫系统产生长期的免疫记忆。 图表3：CAR-T细胞疗法作用机制 mRNA药物是利用靶点/抗原编码RNA，通过特定的递送系统使细胞摄取并表达编码的抗原，从而同时引起体液和细胞介导免疫反应。mRNA可在细胞内翻译，且无需进入细胞核内部，理论上所有蛋白质层面的疾病均可通过mRNA疗法进行治疗，并可以作用于传统蛋白药物（抗体等）无法触及的胞内靶点。同时相比DNA疗法，mRNA不具有整合人体DNA的风险。 图表4：mRNA治疗作用机制 利用核苷修饰mRNA可携带遗传信息的临时副本。与内源性mRNA一致，体外转录mRNA也包含5个部分：5′端帽子（cap）结构、5′非翻译区（UTR）、编码蛋白质的开放阅读框（ORF）、3′UTR和Poly (A)尾（tail）。mRNA体外转录（IVT）以DNA为模板（如线性质粒），在RNA聚合酶的作用下转录合成，再加上5′端帽和Poly（A）尾得到mRNA。 帽子结构是真核生物在转录后修饰过程产生的位于5’端的特殊结构：5’端帽包含一个通过三磷酸桥连接到mRNA 5’端的7-甲基鸟苷。帽子结构包裹住mRNA的5’端，使其免于核酸外切酶的降解；还可促使mRNA环化，募集核糖体启动翻译进程。 非翻译区（UTR）包括5’UTR和3’UTR两个部分：可调节mRNA的翻译和半衰期。5’UTR在帽子结构和编码区ORF之间，其长度和二级结构都会对翻译起始阶段的效率产生影响。3’UTR位于编码区ORF下游，在终止密码子之前。真核生物mRNA的3’UTR在翻译调控和mRNA定位等方面起着不可忽视的作用。 编码区ORF由起始密码子开始，到终止密码子结束。每三个碱基构成一个密码子，编码一个氨基酸。编码区若存在过多的二级结构和稀有密码子则会降低翻译效率。 3’UTR尾部是一段Poly A序列：与帽子结构类似，Poly（A）尾也能起到保护mRNA防止被核酸外切酶降解的作用，也参与到翻译及其调控过程中，可与多聚腺苷酸结合蛋白（PABP）结合形成环状复合物，参与翻译的起始过程。 图表5：mRNA结构及其功能解析 mRNA递送系统设计与序列修饰是目前发展的核心重点，脂质纳米粒 （Lipid nanoparticle，LNP）是目前临床进展最快的递送载体。 对于mRNA药物，递送系统主要职责在于： 有效包裹和保护mRNA在到达靶点前维持稳定； 帮助mRNA有效成分进入细胞； 在mRNA到达溶酶体前将其释放进入细胞质中。 LNP是脂质微粒的总称，其中又包括脂质胶团、脂质体等。LNP与细胞膜的组成成分相似，均由脂质分子构成。脂质分子的两条长尾通常呈平行状态，脂质形成的双分子层稳定。在进入细胞质酸性环境后，部分脂质的头部质子化，呈现阳离子形态，与其他阴性离子态的脂质分子相吸引，尾部张开。原本双分子层的形式被破坏，形成头部聚集在一起的环状。之前包裹在内的mRNA便可逃逸出内含体，进入细胞质等待转译。 图表6：mRNA分子三种递送形式差异性分析 图表7：mRNA脂质微粒结构示意图 CAR-T疗法目前主要的应用场景是治疗癌症，但其配合mRNA技术在其他疾病中也开始展现出显著的治疗效果。2019年，Epstein博士与合作者就发现CAR-T可用于攻击过度活跃的心肌成纤维细胞，重建心衰小鼠的心脏功能。然而，这种CAR-T细胞疗法在治疗心脏纤维化相关疾病时，有一个严重缺陷：因为成纤维细胞在人体内有着重要功能，尤其是在伤口愈合方面。而体外重编程的CAR-T细胞疗法一经输入人体，能够在人体内存在数月乃至数年时间，从而长时间抑制成纤维细胞并损害伤口愈合等功能。因此，需要开发一种更加可控、效果持续时间更短的技术。 1.2mRNA技术联动打破治疗困境，瞬时CAR-T疗法首战告捷 嵌合抗原受体CAR-T细胞通过特异性消除活化的成纤维细胞有效治疗心肌纤维化，但T细胞持久性影响成纤维细胞促愈合功能。心肌纤维化是指当心脏受损时，由于长期过量生产纤维材料，心脏组织变硬、出现瘢痕，影响了心脏的正常功能。在许多慢性心脏病中，这些成纤维细胞无法停止并分泌过多的细胞外基质，导致纤维化。纤维化既会使心肌变硬，又会对心肌细胞的健康和功能产生负面影响。通过嵌合抗原受体CAR-T细胞特异性消除活化的成纤维细胞，在心脏病小鼠模型中消除活化的成纤维细胞可显着减少心脏纤维化并改善心脏功能。但同时成纤维细胞活化是许多组织中正常伤口愈合过程的一部分，CAR-T细胞疗法中T细胞的无限持久性可能会在未来受伤的情况下构成风险。 利用核苷修饰mRNA技术开发瞬时抗纤维化CAR-T疗法，解决对成纤维细胞负面影响。 治疗性mRNA可以通过掺入修饰的核苷、合成加帽和添加长聚A尾来稳定，并且可以通过密码子优化来增强。通过将修饰的mRNA包装在能够在注射后在体内产生CAR-T细胞的脂质纳米粒子(LNP)中，可避免从患者体内去除T细胞。一旦进入体内，在没有任何特定靶向策略的情况下，载有mRNA的LNP会被各种细胞内吞。在细胞摄取后不久，mRNA逃逸出内体，释放到细胞质中，在降解之前被瞬时转录。靶向抗体可以修饰在LNP的表面，以指导特定细胞类型的摄取与mRNA表达。针对T淋巴细胞的LNP可以传递足够的mRNA以在体内产生功能性CAR-T细胞。由于mRNA被限制在细胞质中，无法进行基