这 10 年的年均增长率达31.65%，2015 年全球抗体药物销售总额达 916.3 亿美元， 2015 年阿达木单抗以 140.12 亿美元的销售额蝉联全球抗体排行榜第一位，也是全球药物排行榜的第一位，从2013 年开始阿达木单抗的销售额就已经超过100 亿美元，是迄今为止全球唯一一个销售额超过100亿美元的产品。2018年阿达木单抗销售额为199.36亿美元，逼近200亿美元。

下表是NMPA（原CFAD）官方报道2017年全球最畅销的10个药物销售额统计，其中6个都是单抗药物，2个是融合蛋白药物，由此可见单抗药物的优势和发展前景。尤其是在自身免疫疾病和抗肿瘤领域，单克隆抗体药物相比小分子药物具有特异性强、不良反应小等临床优势。其中PD-1单抗Opdivo药物正在追赶，在2018年销售额为75.67亿美元，较2017年增长31.3%。

 2017年全球最畅销的10个药物销售额

药物开发主要流程为：靶点确定、discovery、临床前药学研究（IND）、临床实验（临床I、II、III期）、NDA/BLA、上市，见下流程图。

图 药物开发主要流程

但实际上，每个阶段都是需要大量的工作与时间积累，才能走向最终上市，下表是将药物开发每个阶段关键点与时间表进行了汇总。其中discovery时间可能花的时间2-5年，笔者认为此部分工作花的时间与工作量，是非常之关键，因为它决定了后续模块的成败与速度，所以很多做药物开发的工作者，宁愿在discovery阶段将工作做得扎实详细。

       CMC（Chemical Manufacturing and Control）,名词是沿用化学制药领域专有名词，也适用于生物制药，主要是生产工艺、杂质研究、质量研究，稳定性研究等药学研究资料，是药品申报资料中非常重要的部分，它是discovery与临床之间非常重要的环节，也是药品上市重要组成部分。

     下表是化学制药与生物制药CMC领域对比，相对于化学制药CMC开发难度，生物制药更加难，因为生物药主要是由活的细胞或生物表达蛋白类大分子，蛋白的空间结构、翻译后修饰、稳定性等比化药复杂，工艺更加难以控制，所以在生物制药领域CMC需要结合生物技术的发展，不断提升CMC水平。

细胞株是单克隆抗体药物CMC非常重要的一个模块，细胞株的好坏，直接决定工艺开发的难度与药物质量好否，甚至决定后续放大生产的成败与速度。下面简单谈谈细胞株开发的几个关键点：

1）宿主细胞和Select Marker体系选择。CHO宿主细胞种类主要有：DG44、CHO K1、CHO-S、CHOK1SV（lonza公司2002年）和CHOK1SV GS-KO（Lonza公司2012年）、CHO-K1Q（康晟）、CHOZN/CHO K1（Merk公司（原SAFC）2006年）、Horizon Discovery CHO-K1HD-BioP3（Horizon公司）等。其中Lonaza、Merk、Horizon公司的GS缺陷型宿主细胞，在克隆筛选阶段会缩短一定时间，但收费都较为昂贵；Thermo（原Life technologies）公司的CHO-S宿主细胞，在生长最高密度具有较大优势，Fed-batch培养基最高密度达到30×10⁶ cells/ml以上，同时细胞培增时间在17-20小时范围，对于细胞工艺开发和放大，CHO-S宿主细胞是不错的选择。由于GS体系表达量较DHFR体系高，以及在细胞培养工艺以及放大过程中无需添加Glutamine或GlutaMax，能够避免谷氨酰胺分解造成培养体系中氨水平高的问题，降低工艺控制难度，可有效提高细胞密度和延长细胞生存时间，同时也节省Glutamine或GlutaMax试剂费用。

图 CHO发展历程

研发阶段很多细胞株可以免费试用，商业化生产阶段，均需要支付商业化生产许可费用。

2）表达载体构建。CHO细胞表达载体，主要在启动子、密码子会进行优化工作，如果是设计单个载体系统，即将轻链、重链插入一个载体中，在启动子方面可能会有差异，一般重链的启动子比轻链的启动子要强。当然商业化的表达载体，目前使用较多的是Thermo（原Life technologies）公司的Freedom pCHO1.0载体，它是单个载体系统，基本与CHO-S宿主细胞配套，一般细胞株可以做到3.0 g/L。

3）单克隆筛选技术。目前随着科技的发展，有传统的有限稀释法、流式细胞仪法、Clone Pix system筛选法、Single Cell Printer（Cytena）、Beacon单细胞光导系统筛选法。当然还有单克隆影像学拍照仪器，如：MolecularDevices公司的CSI（Cell SelectImager）仪器、Solentim公司的Cell Metric或Cell Metric CLD等。仪器越来越高效、越来越智能化。尤其一些新技术，国内引进比较晚，例如Single Cell Printer（Cytena）、Beacon单细胞光导系统筛选法两个方法，国内企业陆续采用。SingleCell Printer分选细胞较流式细胞仪对细胞的损伤要小很多，由于流式细胞仪的鞘液压力较大，以及电场的影响，导致细胞分选过程受损。Beacon单细胞光导系统是集抗体研发和细胞株构建一体的仪器，最大的优点可以快速检测单个细胞表达量以及细胞株的稳定性。

4）定点整合技术。目前工业上主要是外源基因随机整合到宿主细胞基因组中，通常需要多轮克隆筛选才能产生可接受的高表达克隆，但每当构建新的表达体系时仍然要重新筛选单克隆过程。同源重组或CRISPR/Cas9介导的同源重组技术，对已知强转录活性区实现同源重组，形成可定点插入目的基因的“Landing Pad”，大多数在强转录活性区。定点插入目的基因的细胞无需进行单克隆筛选，在有无选择压力条件下均可实现目的基因的高效稳定表达。但此技术还未大规模推广，主要原因应该技术还未成熟。

1）灌注培养工艺。流加工艺（Fed-batch）和灌流工艺（Perfusion）在达到相同的生产量，培养的体积可能相差10倍左右，所以在很多制药企业，在受场地限制和生产规模限制，而且随着Perfusion工艺技术的提高，很多产品会更加选择Perfusion工艺进行生产。例如，原来产品规模需要2000L规模，如果选择Perfusion工艺，可能仅仅需要200L规模。然而，国内使用Perfusion工艺生产单抗药物的企业局指可数，药明生物、嘉和生物、复宏汉霖等企业具有Perfusion工艺平台，其他大部分企业依然使用Fed-batch工艺。但Perfusion是单抗产业化发展的一个趋势，同时国内企业具有自主开发的培养基，成本也大大降低；国产品牌培养基发展迅速，例如奥普迈、中山康晟生物、建顺、倍谙基、多宁、源培、艾米能斯等，也降低了细胞培养成本。

2）灌注与流加结合培养工艺。由于灌注培养工艺中对培养基依赖非常大，对于成本的考虑，或者基于本身工艺的放大风险的控制。有企业开发的工艺会将灌注与流加结合的培养模式进行开发，例如在种子扩增阶段（种子罐）采用灌注培养提高种子密度，而最终大反应器即生产罐采用Fed-batch培养（14天）工艺，目的是可以节省更大的种子罐，同时降低大罐成本以及操作风险。

3）封闭系统技术。从上游到下游，尤其是DS和DP，工艺中提倡采取全程封闭系统，降低污染风险。此技术应用于CAR-T细胞治疗领域比较多，由于细胞治疗药物更需要封闭系统操作降低外源因子污染的风险。

4）层析连续流工艺。纯化工艺效率直接影响单抗产业化成本，国内浙江大学林东强教授提出了层析连续流、混合模式层析等理论，在纯化层析效率以及成本降低得到显著效果，尤其是层析连续流正在大规模生产应用。

5）在线实时监测技术。目前大部分工艺依然为离线监测，但在线实时监测是早期工艺开发、中试和GMP生产更贴近制药工业的GLP/GMP规范和PAT/QbD的设计理念。例如反应器中细胞密度、活率和细胞代谢产物乳酸、铵根离子、葡萄糖浓度、抗体滴度等等，还有下游纯化过程中杂质、物质结构等监控，目前工业上较多使用是Kaiser Raman拉曼光谱仪，无需取样，可以实时在线监测多个生物工艺参数。

      对于单抗药物，一次性技术应用于单抗药物产业化越来越多，主要原因为：a）传统不锈钢设备，建厂时间长，CIP（在位清洗）和SIP（在位灭菌）成功昂贵以及验证复杂，交叉污染的风险高，运行成本高等；b）一次性生产技术无需：清洁洁净、消毒灭菌、建厂工程设计、产能验证等，降低建厂投资成本、降低厂房生产面积、提高批生产效率。目前国内大部分单抗制药公司生产厂房采用一次性生产技术。

   基于封闭系统、连续工艺等新兴技术的发展，在大规模生产技术革新中，最近几年，提出模块化工厂理念，更加快速、高效的建厂与生产。

4.1 国内生物制药企业创新理念

从国内单抗药物申报情况来看，绝大部分企业都是从事生物类似药（bio-similar或者bio-better），较少企业从事单抗创新药物。可能的原因：1）创新药物研发周期长、投资大、风险高，往往多数创新药物开发在临床阶段出现问题，最终不能成功。而生物类似药风险相对低很多，它的药效、毒理以及临床数据，已经具有参考，所以出问题的几率相对小；2）国内企业很少从事前期发现（discovery）工作，尤其是药物的发现和药物前期研究，毕竟企业是需要盈利，大部分企业不愿意从事这样的工作；3）国内生物制药企业，数量多，但不强。据不完全统计，国内有7000家药品生产企业，但能进入国际品牌的制药公司，寥寥无几。而国外的制药企业，尤其美国，制药企业投入研发的资金比例远远超过国内企业，并且大部分企业具有创新理念，例如辉瑞、罗氏、基因泰克等。

由于单抗药物具有良好靶向性、临床副作用小等优点，而且国内企业进入单抗领域相比国外起步晚很多，在很多工艺技术、质量控制等方面比国外落后差距较大，所以在国家政策对生物制药（尤其是单抗药物）方面支持很大，如表,支持生物药自主创新研发，研发投入加大，多个单抗相关的课题获得国家重点自助；另外，从人口结构来看，随着人口老龄化的加剧，肿瘤和类风湿患者人数将越来越多，将会进一步拓展以两类疾病为适用症的单抗药物市场规模。

国内主要生物制药支持政策

同时随着单克隆抗体的技术不断发展和成熟，抗体偶联药物(antibody-drug conjugate,ADC)和双特异性抗体在国内近几年发展较快，是未来重要的发展趋势。

单克隆抗体药物在国内市场空间巨大、国家支持政策较大、大量回国技术人员创业就业以及工艺技术日益成熟，在国内单抗行业是非常具有很好的前景。

 目前中国抗体药物市场空间非常巨大，同时国家支持政策很大，人才不断聚集，单抗产业正进入关键的发展时期，鼓励企业和高校做创新药，同时开发自己的培养基和细胞培养工艺平台模式，积累大规模培养技术和生产技术，选择合适的CMC产业化方式，促使整个抗体药物产业健康发展。

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[4]张弢，陈卫，浦迪，等．抗体药物研究进展与趋势．中国新药杂志

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[6] Lonza launches next generation GS gene expression system. Available online: http://www.lonza.com/about-lonza/media-center/news/2012/120710-GS-System-e.aspx

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