医药行业：技术及应用不断突破，mRNA疫苗前景广阔

投资逻辑 技术不断突破，多款RNA疗法药物成功上市。RNA疗法是指利用具有治疗疾病功能的核酸从根源上调控致病基因表达的疗法，主要分为mRNA、小核酸以及核酸适配体。2006年RNA干扰（RNAi）机制研究获得了诺贝尔生理学或医学奖；2018年首款siRNA药物成功获得FDA批准。除新冠mRNA疫苗外，目前已有多款RNA疗法产品获批，RNA疗法将逐渐进入成果收获期。 mRNA疫苗具备多种优势。1）研发周期短、抗原选择范围广，任何可成蛋白的抗原序列均可被选择；2）mRNA疫苗的半衰期与免疫原性可通过修饰和递送系统来人工调节，由于不进入细胞核，无感染或插入突变的风险，安全性更高；3）多种修饰后的mRNA更稳定，在细胞质中被高效摄取和表达；mRNA疫苗具备自我佐剂特点，因此表现更强的免疫原性，有效性更高；4）可通过体外转录技术快速、廉价地大规模生产RNA疫苗，在掌了病毒基因序列后即可在40天内完成疫苗样品的生产制备。 mRNA疫苗应用范围广阔。mRNA作为疫苗，可被广泛应用于传染病、肿瘤以及蛋白替换疗法等领域。1）传染病领域。mRNA疫苗能够靶定病毒的保守区域，直接在细胞中表达特定抗原，激活机体的免疫应答产生抗体，从而达到预防传染性疾病的目的；2）抗肿瘤领域。抗肿瘤mRNA疫苗根据作用机理一般分为两类，基于树突状细胞（DC）给药的mRNA疫苗和直接注射的mRNA疫苗；3）蛋白替代疗法领域。通过将人体变成自身蛋白加工厂，从而治疗一些罕见病。 重点关注作为核心技术的递送系统。目前，mRNA疫苗发展受限的一大原因是递送系统，如何特异性地将mRNA递送进入靶细胞是一大难题。脂质纳米粒（Lipid nano particles，LNPs）是目前最先进和主流的mRNA递送系统，未来递送系统将进一步发展和优化，建议重点关注在递送系统领域具备显著优势以及独立知识产权的公司。 “十四五”医药工业规划出台、相关在研管线不断推进，看好mRNA疫苗及其上游供应链相关产品需求放量。“十四五”医药工业发展规划明确指出：紧跟疫苗技术发展趋势，支持建设mRNA疫苗，提高疫苗供应链保障水平。支持疫苗企业和重要原辅料、耗材、生产设备、包装材料企业协作，提高各类产品质量技术水平。此外，随着国产mRNA疫苗研发进度的不断推进，后续随着相关产品的临床和上市进度推进，对上游供应链的需求不断增加，因此我们看好mRNA疫苗及其上游供应链的投资机会。 投资建议 建议关注mRNA疫苗及其上游产业链，如：金斯瑞生物科技、诺唯赞、近岸蛋白、沃森生物、键凯科技等。 风险提示 研发进度不及预期或失败、mRNA疫苗不良反应或安全性风险、上市审批进度不及预期、市场竞争加剧、原材料供应链短缺等风险。 总论：RNA治疗行业春风已至，将迎药物革命新浪潮 前言：新冠疫情在全球范围内暴发，mRNA疫苗在新冠疫苗的研发竞赛中一枝独秀，为防控疫情提供了有力的支持。mRNA疫苗也逐渐走入大众的视野，学术、产业与资本等多方对RNA治疗领域表现出了极大的兴趣和热情。借此契机，国金证券医药团队在对RNA治疗行业的梳理与研究基础上，撰写了本篇RNA治疗行业的深度报告，报告共分为上、下两篇，上篇重点介绍mRNA疫苗行业，下篇重点介绍小核酸药物行业，旨在帮助各位投资者加深对RNA治疗行业的理解。 RNA疗法主要分三类，可调控致病基因的表达。RNA疗法是指利用具有治疗疾病功能的核酸从根源上调控致病基因表达的疗法。RNA疗法按作用机制分为三类：1）编码治疗性蛋白或抗原的mRNA疗法；2）以核酸为靶向，抑制致病性RNA活性或激活基因活性的小核酸疗法，包括反义寡核苷酸（ASO）、小干扰RNA（siRNA）、微小RNA（miRNA）、小激活RNA（saRNA）等疗法；3）以蛋白质为靶向，调控蛋白质活性的核酸适配体（Aptamer）疗法。 图表1：RNA疗法分类 RNA疗法具备多重优势。1958年，克里克提出中心法则：遗传信息从DNA传递到RNA，再传递到蛋白质，即转录和翻译。传统小分子药物与抗体药作用靶点是蛋白质，通过调控已生成蛋白质的功能来发挥疾病治疗的作用；小核酸药物的作用靶点是RNA，可以调节蛋白质的生成；mRNA疫苗则可以在进入人体后直接表达目标蛋白。与基因疗法相比，RNA疗法安全性更高，因为没有进入细胞核插入基因组的风险；与以蛋白质为靶点的传统药物相比，RNA疗法具有设计简便、研发周期短、候选靶点丰富等多种优势，因此成为科学研究和产业界关注的新型疗法。 RNAi机制曾获诺奖。1978年ASO的概念被首次提出；1998年首款ASO药物福米韦生（Fomivirsen）于美国获批上市；20世纪90年代至21世纪初，研究人员又相继提出了RNA适配体、mRNA、siRNA和saRNA等疗法；2006年RNA干扰（RNAi）机制研究获得了诺贝尔生理学或医学奖； 2018年首款siRNA药物成功获得FDA批准；2020年以ASO药物Milasen为代表的超个体化药物技术，入选MIT Technology Review十大突破技术。 关键技术取得突破，多款药物获批上市。由于体内稳定性、靶向性、免疫原性等问题，RNA疗法早期应用受到限制。近年来，化学修饰及递送系统取得一定突破，RNA疗法取得积极进展，已可应用于罕见病、肿瘤、感染性疾病、神经系统疾病、心血管疾病、代谢疾病、眼病等疾病的治疗。自新冠暴发以来，目前已有多款新冠mRNA疫苗凭借着出色的保护率成功获批上市。此外，已有多款RNA疗法产品获批，RNA疗法将逐渐进入成果收获期。 图表2：FDA已获批的RNA药物 图表3：小核酸药物发展历程 上篇：新冠疫情肆虐全球，mRNA疫苗一枝独秀 前言：新冠肆虐，疫情防控对疫苗提出新要求。 2019年底，武汉报告首例不明原因肺炎，随后这场突如其来的新冠疫情席卷全球。新冠肺炎病毒的快速传播对疫情防控提出了极大的挑战，我们需要在短时间内研制出相应疫苗，并且快速完成疫苗的大规模生产和接种。 传统疫苗研发周期长、成本高、生产难度大。例如，灭活苗和减毒苗从临床阶段开始的平均研发周期长达10年，花费高达5亿-7亿美元；且传统疫苗多为生物制品，涉及病原体的培养与繁殖，生产的难度与对安全性的要求较高。在这次新冠疫苗的研发竞赛中，mRNA疫苗一枝独秀，为防控疫情提供了有力的支持。mRNA疫苗研发周期短、生产相对简单。在掌握病毒基因序列后即可快速研发对应的mRNA疫苗，生产涉及化学合成核酸难度相对小，3个月内即可完成GMP生产及QC。 综上，本文在对mRNA疫苗的原理、优势分析的基础上，进一步阐述mRNA疫苗的关键技术与专利布局，最后介绍行业相关重点公司，希望可以帮助诸位读者进一步了解mRNA疫苗行业。 mRNA疫苗技术介绍 技术原理：mRNA是连接基因与蛋白质的桥梁 蛋白质是生命活动的承担者，mRNA是连接基因与蛋白质的桥梁。1958年，克里克提出中心法则：遗传信息从DNA传递到RNA，再传递到蛋白质，即转录和翻译。mRNA（信使RNA）是一类单链核糖核酸，它由DNA的一条链作为模板转录而来的、携带遗传信息并且能指导蛋白质的合成。与长度小于60nt的小核酸药物相比，mRNA的长度更长，一般约为500至5000nt。mRNA作为疫苗或者药物，可在人体内表达目标蛋白。因为mRNA在细胞内翻译且不进入细胞核，所以无整合进人体DNA的风险。 同时，它也可作用于传统小分子药物以及抗体药物等无法触及的胞内靶点，因此具有更广阔的应用空间。 mRNA疫苗主要分为两类，均具有预防和治疗疾病的作用。 1）病毒衍生的自我扩增型mRNA疫苗（SAM）：不仅可以编码目标抗原，还可以编码病毒的复制机制。因此自我扩增mRNA疫苗编码的遗传信息会被放大很多倍，从而使得相对低剂量的疫苗就可以产生较高水平的抗原表达；但缺点是mRNA体积较大，生产过程复杂，而且编码蛋白可能会诱导非预期的免疫反应，如复制机制产生的复制酶，理论上会限制其技术平台在同一人体中的重复使用。 2）非复制型mRNA疫苗（NRM）：优势在于结构简单，mRNA体积小，对插入开放阅读框（ORF）中目标抗原转录本的大小限制更少。目前，非复制mRNA疫苗的研发进展较快，已有多个品种处于临床试验中；而自扩增mRNA疫苗尚未在临床研究中进行验证。 图表4：两类mRNA疫苗的结构构成 mRNA疫苗发挥作用需要经过以下几个步骤：1）mRNA被各种递送载体包裹；2）注射进入人体；3）包裹mRNA的脂质体胞吞进入细胞；4）mRNA在细胞内释放，利用人体的细胞器翻译表达抗原蛋白，刺激人体产生免疫反应。 图表5：mRNA治疗的作用机制 发展历程：关键技术的突破使得mRNA疫苗未来可期 早期技术缺陷使mRNA疫苗研究进展缓慢。1961年，首次发现mRNA； 1990年，Wolff等人发现在小鼠肌肉组织中注射含有特定基因的质粒DNA或mRNA，小鼠组织局部会产生该基因编码的蛋白产物，此后多项研究发现用核酸免疫动物，可以诱导机体产生针对该核酸编码抗原的免疫力。起初，mRNA因其高免疫原性、低稳定性、在组织内易被降解、细胞吸收率低以及生产制备的局限，发展较为缓慢。 新技术发展使得mRNA疫苗重新得到重视。近年来随着mRNA合成、化学修饰和递送技术的发展，mRNA的稳定性和翻译效率大幅提高，免疫原性逐步可控，在肿瘤免疫治疗领域和突发传染病领域显示出巨大的商业价值，因此mRNA疫苗重新受到重视。 图表6：mRNA发展历程 独特优势：mRNA疫苗具备显著优势，未来发展潜力巨大 mRNA疫苗在研发和生产等方面具备显著优势。 1）研发周期短、抗原选择范围广。与传统疫苗相比，mRNA疫苗的研发只需要在成熟技术平台上更换抗原序列即可，因此研发周期较短，在防控突发传染病等方面有巨大优势；在抗原序列方面，理论上任何可成蛋白的抗原序列均可被选择（包括原先不可成药的胞内靶点），因此可选范围广阔，应用范围也更广阔，如：蛋白替换疗法、肿瘤免疫以及传染病疫苗等，mRNA疫苗发展潜力巨大。 2）安全性高。mRNA能够被正常的细胞自然降解，半衰期与免疫原性等可通过修饰和递送系统来人工调节，因此mRNA疫苗安全性较高；此外，与DNA疫苗相比，mRNA不存在感染或插入突变的风险。 3）有效性高且稳定。多种修饰后的mRNA更稳定，在细胞质中被高效摄取和表达；mRNA疫苗具备自我佐剂特点，因此表现更强的免疫原性，有效性更高；此外，mRNA是最小的遗传载体，因此避免了抗载体免疫，可以重复接种mRNA疫苗。 4）生产难度低、速度快且安全。mRNA疫苗不依赖细胞培养技术，现有的体外转录技术能够非常快速、廉价地大规模生产RNA疫苗；相比于传统疫苗的5-6个月的生产周期，mRNA疫苗只要掌握了病毒基因序列就可以在40天内完成疫苗样品的生产制备；整个生产过程仅涉及生物化学合成，因此无病毒感染风险，难度低且更安全。此外，mRNA作为疫苗可以同时激活体液免疫和细胞免疫，效果显著。 图表7：不同疫苗的特点对比 应用领域：应用范围广阔，传染病、肿瘤、蛋白代替疗法 mRNA作为疫苗，可以被广泛应用于传染病、肿瘤以及蛋白替换疗法等领域，应用范围较为广阔。 1）传染病领域。针对传染性病原体开发预防性疫苗是控制和阻止传染性疾病大规模流行的关键。mRNA疫苗能够靶定病毒的保守区域，直接在细胞中表达产生特定抗原，激活机体的免疫应答产生抗体，从而达到预防传染性疾病的目的。目前开发的传染病mRNA疫苗主要针对流感、呼吸道合胞病毒、HIV等。 2）抗肿瘤领域。抗肿瘤mRNA疫苗根据作用机理一般分为两类，基于树突状细胞（DC）给药的mRNA疫苗和直接注射的mRNA疫苗。如：Moderna的针对实体瘤的mRNA-4157与BioNTech的针对转移性黑色素瘤的BNT122。 3）蛋白替代疗法领域。通过将人体变成自身蛋白加工厂，从而可以用来治疗一些罕见病。如Moderna公司用于治疗甲基丙二酸血症（MMA）的mRNA-3704和治疗丙