通力合作下,外泌体的产业化之路还远吗?一文解答外泌体产业的热点问题

作者: 陈宣合 2021-12-16 18:00

1983年,麦吉尔大学生物化学系教授 Rose M. Johnstone 研究小组在体外培养的绵羊红细胞上清中发现一种有膜结构的小囊泡,可将一个细胞成熟过程中不必要的蛋白质携带至另一个细胞,他们认为这是一种细胞代谢的废物。1987年,Johnstone 将这种小囊泡命名为 “exosomes” ——外泌体。

 

2013年,诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家,表彰其在细胞间囊泡运输调控机制领域作出的突出贡献。诺奖的加持,开启了外泌体研究的新时代,也将外泌体研究的热度推向高潮。而在临床上所展现的巨大应用价值,则让外泌体彻底成为近几年科研领域炙手可热的“明星”。

 

有关外泌体的载药、诊断、预后监测、免疫疗法等方向的研究越来越多,有关外泌体的论文发表数量几乎呈爆炸式增长;与此同时,在产业转化领域,近年来的外泌体相关初创企业数量和规模也不断增长,并相继取得许多突破性进展。

 

据动脉网不完全统计,全球目前有近50家企业积极布局外泌体这一赛道;其中的代表性企业Codiak bioscience已经于2020年10月在纳斯达克上市,其研发药物中有两款已经相继进入临床I期研究;包括罗氏、武田、礼来在内的多家制药巨头,也纷纷与多家外泌体相关企业建立重磅合作,接连签署数笔10亿美元级大额合作开发协议。

 

正因为外泌体颇受市场关注,动脉网近期出品了该领域的深度盘点《罗氏、武田、礼来纷纷下场布局,近50家企业争相开跑,外泌体产业最全盘点》与读者共享。但碍于篇幅,关于外泌体的更多讨论未在上篇盘点文章中展开。关于读者关心的更多热点问题,动脉网邀请到了两位专注外泌体研究的优秀企业创始人——宇玫博生物创始人&CEO高博以及唯思尔康创始人&CEO许可来为读者解答,形成本文。

 

以下为动脉网与两位企业创始人的部分对话实录:

(为便于读者顺畅阅读,动脉网在文字上做了不改变原意的编辑)


外泌体诊断业务发展不及外泌体治疗,症结为何?


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全球近50家企业入局:近1/3布局外泌体诊断业务;超过2/3布局外泌体治疗

 

动脉网:在外泌体产业领域,我们发现:早期的初创企业多布局在外泌体诊断领域,拓展外泌体在疾病诊断、检测方面的应用;但近些年,外泌体治疗相关企业的发展态势明显更加迅猛。截止目前,全球近50家开展外泌体相关研究的企业中,有超过2/3的外泌体企业目前主要布局在外泌体治疗(外泌体载药递送、外泌体药物开发)相关的研究,仅有不到1/3的外泌体企业专注开展外泌体诊断相关业务。这主要是基于哪些方面的原因?

 

高博:外泌体诊断的路比较难走,究其原因,最核心的一点在于外泌体的标志物并不明确。传统的基于PCR方式,或者化学发光的IVD产品对应的标志物基本是已经在国外或国内有大量的临床数据证明其确实有效,这样一来,开发相应的IVD产品会比较容易。但外泌体的生物标志物是什么,这个问题一直没有得到广泛确定的答案。因此开发外泌体相关的IVD产品会非常地困难。此外,对于大多数资源有限的初创企业来讲,他们往往很难拿到足量的临床样本来对外泌体相关标志物加以挖掘和验证。

 

许可:无论是学术界还是产业界,目前对于外泌体的认识还是处于相对早期,在外泌体相关生物标志物的判断和认识上还有较大的学习空间。另外,外泌体相关生物标志物的判断与确定,对外泌体的分离纯度要求较高——需要保证相关生物标志物是直接来源于外泌体而不是别的分泌物或者细胞器。最后,如果成功开发出一款外泌体诊断产品,如果是检测同样的一种疾病,外泌体诊断产品是否检测地更加灵敏和准确,或者是否在成本上更具优势,也是决定外泌体诊断产品是否会被患者所选择的重要条件。凡此种种困难的存在,造成目前外泌体诊断领域发展地相对缓慢。从企业的发展策略上来讲,选择布局进展更快的外泌体载药或者外泌体药物开发领域,成功的几率会更大些。

 

然而,目前不布局外泌体诊断领域,并不是说我们放弃了外泌体在诊断领域的应用开发,只是从风险效益的角度来讲,我们更愿意将外泌体诊断相关的布局放在企业战略布局的第二梯队。这是因为,在我们搭建外泌体载药平台或者开发外泌体相关药物的同时,会对外泌体进行更加深入的认识和了解,我们同样拥有机会去对外泌体的相关生物标志物进行挖掘和发现。在此过程中,我们一旦发现任何有价值的生物标志物,就会快速跟进布局它在检测诊断相关疾病方面的应用。


动脉网:那外泌体在药物治疗方面的优势主要体现在哪?如果从药物递送这个角度来看,外泌体载体相较于病毒、LNP递送有哪些优势?能够在哪些方面解决病毒、LNP在递送技术上存在的局限性?

 

许可:我主要从三个方面来回答外泌体相较于病毒、LNP递送的优势:

 

其一是外泌体作为载体的低毒性和低免疫原性。因为是由天然的人类蛋白质和脂质组成,天然外泌体几乎没有免疫原性及毒性。即使是经过修饰的工程化外泌体,其免疫原性与毒性也非常小。

 

LNP由于完全是由人工合成,所以面临免疫原性的问题,难以大规模使用LNP进行药物递送。这个问题其实也解释了为什么这么多年利用LNP递送mRNA其实进展不大。Moderna早在2010年就成立了,现在成立已经10余年,之前该公司的各方面进展也不是很大,直到新冠疫情爆发这才一时名声大噪。其中一个很重要的原因在于,作为疫苗来讲,人体发生免疫反应所需要的疫苗注射量很低,所以暂时不存在毒性的问题,但LNP的免疫原性这个问题避免不了。

 

AAV虽然免疫原性也较低,但是面临中和抗体的问题——感染过AAV病毒的患者不能再使用利用AAV递送的基因治疗产品。对于从未感染过AAV病毒的患者,给药只能一次,第二次就要面临AAV中和抗体的问题,一经注射,利用AAV递送的基因治疗产品就会被免疫系统识别清除,并引起强烈免疫反应。

 

其二,是外泌体作为载体的空间容量更大,能够携带的有效成分类型更丰富。AAV载体递送的一个显著缺点是容量小,仅有5kb,因此面临基因装载量的限制。外泌体作为天然细胞间讯息传递载体,能容纳核酸、蛋白质、脂质等各式不同的生物活性物质,具有较大容量,相对也能包容多种药物分子结构,并具有不同分子转运特性和良好的生物相容性,可以装载许多不同类型的分子和内容物。

 

其三,是外泌体具有一定的组织向性,可实现靶向递送。LNP完全由人工合成,其表面并没有多余的具有靶向性的相关蛋白,因此难以实现对于特异性组织器官的靶向递送。外泌体表面的蛋白成分丰富,决定了其卓越的识别靶细胞的特性——通过对外泌体表面分子的修饰改造赋予其细胞和组织靶向特异性,可以将外泌体内负载蛋白质/RNA/小分子转运物“送”至特定的病理组织器官中去。

 

不过,AAV和LNP肯定有其相应的优点,不然也不可能应用得如此广泛。比如AAV最大的优势就是能够顺利递送核酸,相应的技术已经开发地较为成熟;LNP因为完全是有人工合成,所以它的成分确定,在产能上也具有优势,它的装载量也不错,而且能够做到在生产的同时就把药物也装载进去。

 

动脉网:未来有没有综合三者特性开发相关产品的可能性呢?

 

许可:这是一个很好的思路,其实也点出了我们未来想要尝试做的一些事情。从长远来讲,我们认为这三种东西相互之间是会形成一个有益的补充,而不是说形成竞争的格局。我们开发各种递送方式,最终的目的还是治病,并不是为了比较哪种递送方式更好。

 

通力合作下,外泌体的产业化之路还远吗?

 

动脉网:刚刚我们主要谈了外泌体在药物治疗方面具备的一些优势。另一方面,目前制约外泌体药物和外泌体载药递送发展的关键问题包括哪些?

 

高博:首先,外泌体作为药物递送的载体,如何有效地将小分子或大分子药物装载到外泌体里面,这是一个很关键的问题。另外,外泌体载药后,如何保证外泌体递送药物的均一性也是很关键的问题。外泌体越是均一,就越具备药物载体的特性,这点对于纯化的工艺就提出了更高的要求。

 

许可:作为一个比较新的领域,外泌体医药面临需要解决的问题还很多。从生物学角度,对于不同来源的外泌体本身的功能和结构特点更深入的认识是首先需要解决的。在此基础上,对外泌体理化性质的有针对性的分析将帮助我们建立发展富集纯化的新方法和新工艺,以其达到高产能、高质量、大规模、可重复、标准化的医药工业水平,实现在不同领域内的临床和检测需求。

 

动脉网:很多科研人员认为外泌体研究虽然“热”,但离产业化还有不短的距离。您怎么看?

 

高博:从外泌体的产业转化研究来看,主要分为两部分:一部分是基于外泌体生物标志物所开展的疾病诊断领域的研究;一部分是有关外泌体在药物装载递送方面的应用。

 

关于外泌体的生物标志物相关的研究探索,目前还处于一个比较早期的发展阶段。目前对于外泌体生物标志物的挖掘和认识还不够,需要医学界进行多中心的通力合作,通过大量临床样本资源,对生物标志物作进一步更深层次的分析和认识。这需要一个长时间的发展过程,保守估计该领域做出一些突破性的进展至少还需要3-5年时间。

 

在外泌体载药方面的研究,关键因素在于找到相应的生物标志物来实现靶向递送。比如若要实现外泌体对于特定肿瘤的药物靶向递送,那就需要研究特定肿瘤表面的生物标志物,筛选有效标志物,然后再去构建能有效识别肿瘤表面生物标志物的靶向外泌体。

 

动脉网:那目前国内外泌体相关产业发展地如何?跟国外相比的话,有多大的发展差距?这些差距主要体现在哪些方面?


高博:目前国内外在外泌体研究领域的发展距离相差还是较大。在外泌体领域的产业转化研究,国外已经发展了很多年,目前也有一些突破性的成果,跑出一些相对成熟的公司。但国内是近几年在外泌体领域的研究才逐渐热起来,相关市场的发展也处于刚起步阶段,一些初创企业开始在资本市场寻求融资。粗略估计,国内外在外泌体的产业化研究方面至少差了5年的时间。

 

差距的体现,主要归结为两方面:一是对于外泌体的深度研究不够,二是产业化的配套没有跟上。虽然目前科学研究领域对于外泌体的研究如火如荼,但是对于外泌体的深度研究开展的不够,创新性不足,落实到具体应用层面研究也才刚刚开始。此外,还存在一些制约外泌体产业发展的关键问题:比如外泌体的靶向性递送,分离纯化,载药效率、制剂等问题,完成这些基础性问题的突破才能实现产业上的突破。

 

外泌体研究“热度”下降实是“深度”的进阶?

 

动脉网:最后一个问题,是关于国内外泌体研究热度的变化。我们了解到去年的国自然基金申请项目中,外泌体相关研究项目有2000项,但今年只有1000多项,数量下降了近一半。这是说明外泌体的研究热度在下降吗?

 

高博:外泌体研究在国自然基金申请项目中数量的减少,并不是说明外泌体的研究热度在下降,而是外泌体相关的研究在进阶。在最开始的时候,外泌体相关的研究尚不深入,涉及外泌体的相关研究很容易找到创新的点进行相关的课题申请。但随着对外泌体开展一段广泛的研究,再申请外泌体相关的课题基金难度自然便会加大。

 

后期外泌体相关的基础研究会相对聚焦在一些关键问题的探索上:比如外泌体靶向性的研究、外泌体载药的探索、疾病标志物的发现等。因此,这是一个正常的循序渐进的发展过程。一些有“灌水”嫌疑但缺乏实际研究意义的外泌体相关课题研究会被“枪毙”掉,经过筛选后的外泌体研究项目会聚焦落在一部分科学家身上,同时这些项目的开展也会需要更大的资金支持。

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