引言
细胞与基因治疗（CGT）是一种先进的生物医学技术，旨在通过对人体细胞和基因进行修复、替换和改造，直接从患者的疾病根源进行治疗，可实现“一次性给药，永久性治疗”的效果，临床应用潜力巨大，有望成为未来新药发展的主流方向之一。随着2017年2款CAR-T药物上市，全球CGT治疗市场规模稳步增长，中国CGT行业也处于快速扩张。然而，由于细胞治疗产品生产工艺的复杂性与特殊性，导致细胞治疗成本高昂，面临产业化困境。如何降低细胞治疗产品的成本?如何实现CGT产品在GMP规范下规模化生产以满足市场转化需求?是整个CGT行业上下游企业在积极努力的方向。本文将重点梳理细胞治疗生产工艺及上游生产设备与耗材，探索在CGT上游领域突破行业痛点的解决方案!为细胞治疗产品的自动化生产和产业化模式提出一些思考。FDA定义基因治疗：基于修饰活细胞遗传物质而进行的医学干预。细胞可以体外修饰，随后再注入患者体内，使细胞内发生遗传学改变。这种遗传学操纵的目的可能会预防、治疗、治愈、诊断或缓解。★ 体内基因治疗，是借助递送系统直接将功能基因片段或基因编辑工具导入患者靶细胞★ 体外基因治疗，指将患者体内细胞取出，经体外基因编辑或导入功能性基因片段后，再会输入患者体内。由于多种细胞治疗技术，包括干细胞、免疫细胞治疗和其他体细胞治疗也是将修饰编辑后的细胞回输入患者体内达到治疗目的，因此属于体外基因治疗范畴。细胞治疗是指应用人自体或异体来源的细胞经体外操作后输入（或植入）人体，用于疾病治疗的过程。体外操作包括但不限于分离、纯化、培养、扩增、活化、细胞（系）的建立、冻存复苏等。目前业界通常将细胞和基因疗法归为一类，统称Cell&GeneTherapy,简称CGT。目前主要的细胞治疗方式为免疫细胞治疗和干细胞治疗：免疫细胞治疗，是指在体外对某些类型的免疫细胞如T细胞、NK细胞、B细胞、DC细胞等进行针对性的处理后再回输人体内，使其表现出杀伤肿瘤细胞，清除病毒等功能。CAR-T细胞疗法目前已成为免疫细胞治疗中的热点干细胞疗法，是指把健康的干细胞移植到患者体内，从而修复病变细胞或再建正常的细胞或组织。在临床上较常使用的干细胞种类主要有间充质干细胞、造血干细胞、神经干细胞、皮肤干细胞、胰岛干细胞、脂肪干细胞等。干细胞凭借其多向分化、免疫调节以及分泌细胞因子等功能，成为细胞治疗研究的核心领域之一。临床细胞治疗根据细胞来源可分为自体和异体细胞治疗。自体细胞治疗是指从患者自身外周血中分离免疫细胞或干细胞等再经过体外激活、扩增后回输入患者体内，修复正常细胞或直接杀死肿瘤细胞或者病毒感染细胞，调节和增强机体免疫功能。异体细胞治疗的细胞来源于健康人体，当部分患者存在自身细胞活性不足、治疗效果不佳时，异体健康细胞可以弥补这一缺陷，但其也存在移植物抗宿主病（GVHD）、治疗效果有待验证和持久性等问题。CGT产业链上游主要为细胞生产全流程中所需的仪器、设备、试剂耗材供应商。由于国内产业起步较晚，部分中高端装备与耗材仍然以进口为主，国内企业的细胞培养及开发工艺、离心提取、分选收集、洗涤浓缩等工艺技术与外资企业存在较大的差距。但国产厂商正积极全面布局，逐步打开进口替代空间。中游为药物研发公司以及研发和生产外包服务商（CRO/CDMO），由于CGT药物研发与生产的技术标准要求高，平台搭建与技术迭代需要较大的固定资产投入，因此大型制药公司和中小型科技公司更倾向于利用专业外包来降低成本，使相关CDMO行业率先受益，得到加速发展。下游为细胞治疗的实施主体即三甲医院，一般医院提供临床平台，合作企业从事细胞的增殖、制剂研发，为医院提供细胞技术服务与支持或是为患者提供个性化治疗。据ASCGT数据，全球3633项CGT临床试验中，2024项为基因治疗管线，包括CAR-T疗法在内的基因编辑，占比为55%；803项为不涉及基因编辑的细胞治疗管线，占比为22%。从全球CGT在研药物适应症分布来看，肿瘤和罕见病药物位居前列。图表4：全球CGT上市产品（2015-2022年）中国CGT药物临床在研管线约600项，除上市5款外，申请上市的3项，I期临床259项，II期临床233项，III期临床20项，批准临床26项，申请临床52项。其中，Ⅰ期临床占比43%，Ⅱ期临床占比39%，说明中国CGT药物多处于临床早期阶段。★ 较多在研项目的企业机构：深圳免疫基因治疗研究院（24个）、中国人民解放军总医院（21个）、河北森朗生物（17个）、上海雅科生物（16个）、博生吉医药科技（14个）。★ 研究最集中的靶点依次为CD19、BCMA、CD22、CD20、MSLN。★ 应用技术最普遍的为CAR-T、干细胞治疗、基因治疗。★ 聚焦最多的适应症依次为实体瘤、B细胞急性淋巴细胞白血病、多发性骨髓瘤、B细胞淋巴瘤、肝细胞癌、急性髓系白血病。免疫细胞疗法的主要类型包括CAR-T、TCR转导T细胞(TCR-T)、肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)和自然杀伤(NK)细胞等，其中CAR-T疗法是临床中的热门领域。截止目前，全球Ⅰ期临床的CAR-T药品有285项，中国133项；全球Ⅱ期临床的CAR-T药品有169项，中国100项。目前，正申请上市的三款CAR-T产品分别来自信达生物&南京驯鹿、科济生物&华东医药、英创远达&合源生物，两款靶点为BCMA，一款为CD19。国内走到临床Ⅲ期的CAR-T药品来自武汉思安医疗以及福建医科大学。细胞与基因疗法是继小分子靶向药和抗体药物之后迅速发展的第三波热潮，正处于潜力巨大的萌芽期。截止目前，全球已上市8款CAR-T产品。传奇生物开发的Carvykti于2022年2月成功在美国获批，成为中国首个获FDA批准、全球第二款靶向BCMA的CAR-T产品。Carvykti上市首年营收1.34亿美元。资料来源：沙利文、医药魔方、企业公告、智银资本整理2022年，CAR-T细胞治疗市场约为27.19亿美元，预计2026年约120亿美元，年复合增长率在50%以上。一些公司在努力扩大CAR-T细胞治疗的适应症，从末线治疗向三线、甚至二线一线扩展。我国对于细胞和基因治疗产品存在两种不同监管路径，一种是按照药品申报，在IND申请下开展规范的注册临床试验；另一种是以第三类医疗技术的形式开展临床试验，无须向药品监管部门提交IND申请。随着细胞治疗产品研发的不断成熟以及产业化，以及我国对细胞治疗产品监管政策的逐渐明确，在GMP条件下进行生产并开展符合GCP要求的注册临床试验，正逐渐成为我国的主要监管模式。我国历年来颁布的细胞治疗产品的政策与规范都对其生产提出严格要求，即生产过程要满足产品的安全性、稳定性与质量可控性，生产工艺应符合GMP规范以及建立全过程控制体系等。因此，密闭的、标准化、自动化生产装备更能满足生产要求。通过全球多家制药企业披露的2022年财报，我们窥见CAR-T产能不足问题依然在掣肘着多款CAR-T产品销售业绩的增长，其中既包括生产要素有限带来的产能限制，也包括因生产工艺流程导致的制备失败率。BMS和吉利德两家公司的CAR-T产品销售额虽然均实现显著增长，但仍处于一种供不应求的状态，上述两家公司以及传奇/强生一致认为产能不足是影响其销售额的重要因素，而出现销售额下滑的诺华，究其根本原因除了患者群体差异以及定价之外，关键还是在大规模制造环节遇到了问题。反观国内，药明巨诺2022年中报显示，2022H1瑞基奥仑赛共开出77张治疗处方，完成64位患者的回输，销售额6600.7万元，毛利约为2313.1万元，毛利率仅为35%，而生产成本占营业收入比例高达65%。CAR-T成本与定价问题需逐步解决。在生产要素上，除厂房空间等硬件设施外，慢病毒载体的严重短缺是目前导致产能不足的最主要因素之一。另一方面，CAR-T制造的工艺流程也是影响其生产制造的重要因素。尤其对于“活的”、原材料十分有限的CAR-T细胞产品而言，当前CAR-T产品的制造大多采用早期临床研究时劳动密集型的生产方式，对操作人员的技术水平依赖程度高，也难免增加误差概率。因此，严格把控CMC（化学、生产和控制）并采用更加先进的自动化、封闭式设备，以创建更稳建的工艺流程，是CAR-T疗法高效实现商业化转化的关键一步。解决方案：从手动到自动化、封闭式的生产体系工艺转变已成为CAR-T药企在细胞制备方面的共识。据智银调研，“CAR-T药企扩建厂房后，最主要的时间是花在训练操作人员”。如果生产工艺实现自动化，可大幅降低设备对高技能工程师的依赖。另一方面，此前，多家公司都布局了通用型CAR-T，其由单一的健康供体提供细胞，以培养、制备大量CAR-T产品。其中，法国公司Cellectis、茂行生物、传奇生物等国内外药企均有管线进入临床阶段。CAR-T细胞疗法涉及治疗中心与制备中心。在治疗中心，医生采集患者血液样本，通过冷链或超冷链运输至制备中心。由于患者的T细胞较为脆弱，在运输过程中，运输时间长短和运输温度是影响PBMC（外周血单个核细胞）的质量、活性、回收率的高风险因素，如果PBMC不达标将无法进入下一步制备。在CAR-T细胞制备中心，GMP工厂接收供体的血袋，从PBMC中分离T细胞，激活分离出的T细胞，并通过病毒转导对其进行基因工程改造，以此表达CAR。将激活后的T细胞放置在T细胞特异性细胞培养基中扩增，使其达到治疗所需数量，通常需要7-10天，然后将其冷冻保存，接着对冷冻保存的CAR-T细胞产品进行表征和分析，最后将其运送到治疗中心，解冻后输注到供体体内。这一制备过程非常复杂，其中T细胞分选效率、T细胞转导阳性率是制备出合格有效CAR-T细胞的CKI（关键指标）。由于转导后的T细胞更为脆弱且在GMP级别制备细胞不允许适用抗生素等，T细胞扩增培养与其他细胞相比难度更大，污染风险更高。最后，将制备好的CAR-T细胞冻存运输回治疗中心也存在较高风险。CGT涉及的生产工艺环节众多，可拆分为质粒、病毒、细胞的生产工艺三个相对独立的环节，其中:1)质粒工艺流程:质粒是直接转染细胞或通过共转染组装病毒载体的重要原材料。根据使用目的、所选用病毒载体的不同，质粒的生产要求也不同。如在慢病毒载体的构建中，需构建质粒共转293T细胞的三质粒或四质粒组装病毒系统。生产周期一般为7-10天。2)病毒工艺流程:目的是生产病毒载体用以作为遗传物质递送系统。细胞与基因治疗领域常用的病毒载体包括逆转录病毒、腺相关病毒、腺病毒、慢病毒等。生产周期一般为2-3周。3)细胞治疗工艺流程:涉及细胞的培养、激活、转导、纯化、富集等步骤根据细胞的来源可分为自体疗法与异体疗法。生产周期一般为10-15天。CGT生产工艺流程中还包含质控、质检、分析方法开发与验证等步骤。而在质粒、病毒、细胞生产流程的终点还需放行检测，合格即可成为商品化的CGT产品。上述三段工艺流程中，质粒和病毒的生产相对标准化，专业化外包能够降低生产成本、加快生产流程，而细胞治疗工程则需要利用自动化设备，企业前期投入成本较大。此外，根据FDA的规定，细胞治疗产品在申报IND时就必须确定生产工艺，此后若有重大变更须申报验证。因此，CGT产品工艺开发、放大与GMP规范下的规模化生产铸就高行业壁垒。自体细胞疗法使得规模化、标准化的放大生产难以实现，企业往往需要追求灵活工艺：全球获批的8款CAR-T细胞产品均为自体细胞疗法，治疗过程需要经过患者抽血、体外制备（激活、转染、扩增）、检验放行、冻干运输、回输患者体内等多个步骤。换言之，CAR-T是患者自体免疫细胞单人、单批的细胞治疗产品。不同于PD-1等生物制品起始原料相同，以放大实现大批量商业化生产，可以“药等患者”，CAR-T药物的生产工艺为小批量、多批次，只能“患者等药”。2、产能建设高峰渐行渐近，CGT上游自动化生产设备迎发展机遇细胞治疗技术路线整体分为开放式与封闭式，封闭式又分为全自动化、半自动化与隔离器手工操作。目前全球范围内半自动化与隔离器手工操作为较多采用的两种路线。半自动化设备以Cytiva、ThermoFisher等为代表，凯特、诺华、药明巨诺等多采用此路线；隔离器手工操作适合成本预算敏感的厂商，宜明、亘喜采用这一技术路线，传奇生物亦有部分采用。我们认为自动化是行业发展的大趋势，半自动化工艺与基于隔离器技术发展使用通用耗材的自动化设备是两种重要的技术路线。随着CAR-T细胞疗法逐渐应用，产能建设高峰渐行渐近，CGT上游自动化生产设备迎发展机遇可期。2.1 一体化工艺—以Miltenyi的CliniMACSProdigy为代表（1）Miltenyi于2012年推出全自动化、封闭式、多功能细胞生产平台CliniMACSProdigy，可驾驭复杂的临床级细胞制备，包括全自动完成分选、激活、转导、扩增、制剂、冻存等步骤。可应用于多种细胞的制备：如病毒转导/电转CAR-T细胞的制备；树突状细胞的富集和培养；造血干细胞的基因工程改造；移植工程（CD34富集，TCRα/β去除，CD45RA去除）；NK细胞富集、培养和编辑；病毒特异性T细胞的分选；贴壁细胞及其衍生物的制备；调节性T细胞的富集。图表20：The CliniMACS Prodigy Platform automates the entire cell manufacturing procedure and avoids error-prone manual stepsand risky transfers between step-specific devices.资料来源：Miltenyibiotec.com，智银资本整理与CliniMACS Prodigy配套的主要试剂为磁珠、激活试剂、细胞因子、细胞培养基等；主要耗材为一次性管路、离心培养一体化Chamber、取样袋。图表21：CliniMACS Prodigy部分结构2019年12月，博生吉安科基于美天旎全自动多功能细胞处理系统CliniMACS Prodigy的“靶向CD19自体嵌合抗原受体T细胞输注剂”的新药IND获CDE正式批准，这是国内首个按照全封闭系统、全自动工艺生产要求申报并获得临床试验批件的CAR-T药品，在前期的临床验证研究中，表现出优良的临床缓解率。这意味着博生吉在自体CAR-T上，已抢占先发优势，在中国率先建成、并成为唯一基于全自动工艺获批IND批件的企业。2023年3月28日，博生吉举办智能化全自动细胞药物生产基地开业仪式，代表GMP级商业化生产基地正式落成投入使用。据美天旎统计数据，2021年时全球已有31个国家，超过50个细胞/基因治疗公司采购了CliniMACS Prodigy，全球有超过40个临床试验正在使用这台设备。Cocoon平台是一种功能封闭、自动化和可拓展的个性化疗法生产解决方案，可通过模块化设计，适用于悬浮细胞、贴壁细胞生产，包括T细胞在内的各类血细胞、免疫细胞，集成了磁珠分选、病毒转导或细胞转染、细胞活化、增殖、收获在内的多个步骤，Cocoon®全封闭一次性cassette耗材，提供37℃和4℃双区控制，通过最大程度上减少人工接触点，降低人为错误和环境洁净度的风险。Cocoon®作为封闭式细胞生产平台，摒除以往昂贵的A+B环境，采用C级环境即可完成操作，能够满足CAR-T、TCR-T、TIL、MSC等工艺需求。Lonza的Cocoon®自动化生产增强了可控性以及可复制性，能够切实的满足产品从PD生产工艺到IND的过渡，并且符合GMP生产要求，只需平行放大，以此快速实现产业化的落地。（3）SophCyte™ Kunlun全自动细胞制备一体机SophCyte™ Kunlun是欣协生物自主研发的全自动细胞制备系统。基于细胞磁性分选和梯度离心的原理，功能涵盖：从血液样本到细胞治疗终产品的全流程制备，包括：血液初始样本的清洗离心、细胞分选、细胞激活、病毒转导（慢病毒/逆转录病毒）、细胞扩增、终产品收获&灌装等。作为一体化平台系统，SophCyte™ Kunlun可根据不同的工艺需求，搭配单次使用的封闭管路，在符合GMP规范的条件下执行全自动操作，并满足数据记录可追溯要求。利用该系统可提高工艺流程的标准化，同时降低手动操作引入风险的可能，增加产品制备的稳定性，更好的满足法规监管需求。图表23：SophCyte™ Kunlun展示与八大功能2023年4月13日，苏州欣协生物科技有限公司与郑州临空医药技术服务有限公司战略合作及全自动细胞制备一体机仪器推广合作签约仪式在郑州临空生物医药园新药筛选检测平台成功举行。双方将结合各自优势，基于全自动封闭式细胞制备技术及产品推广与合作，并在细胞治疗领域的抗体应用合作开发，推动尽早建成全国领先、具有强竞争力的区域性生物医药技术服务平台半自动路线在细胞疗法各生产环节分别由专用设备完成，是目前最主流的技术路线，设备以进口为主，国内厂商突破主要集中在扩增系统、冻存复苏及冷链。献血者或病人身上抽取全血，添加抗凝剂，分离血液成分，采集或去除特定成分，然后将未采集的成分回输给献血者或.病人。在治疗性血浆置换和红细胞置换过程中不断回输适当的替换液。日本泰尔茂采血系统市占率30%左右。其余还有COBE Spectra系统和Spectra Optia系统等。新鲜和冷冻起始材料的质量会影响最终产品。由于起始材料的差异性，分离和分选合适的靶细胞群对于提供一致的自体细胞治疗产品至关重要。2017年上市GE Sepax C-Pro细胞处理系统是基于Biosafe Group的轴向离心专利技术，用于处理细胞的一种自动化、功能性封闭技术的设备。C-Pro在国内市占率达到80%。主要特点有：自动化、封闭式，可处理体积范围一般为50~1200mL；终体积控制8-500mL±5ml；功能涵盖：①通过去血浆的方式浓缩单采血中的白细胞；②从单采血中去除血小板，从而浓缩白细胞；③密度梯度离心法富集单个核细胞；④细胞和磁珠孵育，并清洗；⑤病毒转导；⑥稀释、浓缩和洗涤细胞；⑦稀释和分装细胞产品到多个终产物袋中。Sefia S-2000细胞处理仪是Cytiva推出的大体积连续流细胞处理系统，SefiaS-2000细胞处理仪结合PremierCell Sefia协议软件和CT-300.1 Sefia细胞分离套件，可以从多达880ml的单采产品中分离细胞；若配合FlexCell Sefia软件和CT-800.1 Sefia细胞分离套件，则可以收获高达10L的扩增细胞。图表25：Cytiva Sefia和Sepax系统（2）Thermo Fisher CTS™ Rotea™逆流离心系统该系统由一台小巧的多功能主机、一次性使用无菌套件，以及直观、可视化、可定制程序的软件组成。它们共同构成了一个封闭式细胞处理系统，可以高效、灵活地进行细胞的分离、浓缩、洗涤、缓冲液置换和冻存。CTS™ Rotea™不但能够与赛默飞其他设备像Xenon电转仪，摇摆式生物反应器Rocker等组合成CTS细胞生产平台，而且也能与市面上的其他工艺设备比如细胞工厂，G-Rex培养瓶实现工艺衔接。该系统使用逆流离心技术，细胞输入口设置在离心室内。可连续处理范围广泛的输入体积，输出体积可低至5ml，高浓度的输出产物中仅包含极少量缓冲液或溶液残留，适用于电转，自体细胞产品的商业化生产。能够清洗和浓缩小于50ml的细胞样品，处理时间小于15min，且能够维持细胞活率高达100%。在细胞的处理过程中还可以同步去除红细胞等干扰，减少操作步骤。无需Ficoll或ACK，即可实现去除粒细胞（影响T增殖）和降低单核细胞占比。温和的流化床可实现低剪切力处理，能够在保持细胞活性和高速度的同时实现超过95%的细胞回收率。该系统也采用逆流离心技术，是由COBE光谱单采系统和血小板白细胞减少系统工具包改造而成的细胞处理设备。目前Elutra可应用于从单采产物中分离单核细胞、用于树突状细胞为基础的癌症疫苗以及用于T细胞治疗的淋巴细胞富集等。该系统可获得高纯度和回收率的细胞群，无需梯度溶液或价格昂贵的磁珠，从而降低生产成本，同时减少磁珠或梯度溶液在最终产物中的污染。磁珠提取的步骤的去除还可以提高最终细胞数量。（4）FloDesign Sonics/MilliporeSiGMa Ekko系统Ekko是使用低能量超声技术进行过滤分离的封闭式细胞处理系统，其超声室设计通过重力、流体阻力和初级和次级声力的组合，使细胞聚集最大化，从而能够“捕获”如淋巴细胞这样的低密度细胞，因此更适用于处理高声学对比度(如微载体)和高细胞密度(如单采单元)的原料，可以直接进行灌注。该系统配有触摸屏的控制页面和分步说明，便于操作人员的培训和使用。Ekko系统可对原料进行聚合、扩增等处理，可以在制备扩增后的同种异体CAR-T细胞的过程中去除TCR+细胞，实现细胞分选。LOVO是一种通过旋转膜过滤技术清洗、浓缩和纯化白细胞的自动化细胞处理系统。该系统使用的是独特的泰勒-库埃特微旋流技术，对细胞损伤低。该系统优势是最大可处理21L的源液体积，通过多重叠加过滤纯化技术，其源液去除率最高可达99.9999%。其细胞洗涤采用悬浮法，避免了离心法会导致的细胞堆积问题。该系统的高效换液使其能够快速去除血小板或其他小分子物质，减少纯化步骤。但不能分离红、白细胞，主要用于细胞洗涤；终产品有最小体积限制（＞50mL）。Ksep系列的封闭式细胞处理系统包括Ksep400和Ksep6000S。Ksep6000S有6个加工室，每个加工室的体积可达1L，能够连续加工高达6000L的体积。最近的一项研究中提到，Ksep400可在2小时内完成50L多能干细胞的洗涤浓缩过程，细胞回收率达到90%以上，且对细胞活力没有负面影响。赛多利斯的Ksep®是一项专利技术，该系统可以选择性地清除细小颗粒杂质，例如产生的塑料、细胞碎片、细胞外病毒等，在生产过程中进行分离。其内置可扩展性（4-6倍），便于利用相同的系统进行开发和生产，无需稀释即可从浆液中回收上清液。此外，通过保持细胞完整，还减少了细胞内蛋白质的污染。（7）博雅/ThermoGenesis AXPⅡ系统/X-LAB/X-WASH/PXP系统AXP® II系统是一种脐带血处理系统，旨在与ThermoGenesis提供的特定且兼容的一次性分离套件结合使用，供实验室使用。AXPII系统允许在封闭和无菌环境中快速、自动化和可重复地分离脐带血。该系统可以收集血沉棕黄层、红细胞和血浆等组分，活CD34+干细胞回收率大于97%，高于其他可用系统。此外，用AXP处理的脐带血单位（CBU）比具有相似总有核细胞（TNC）的常规处理单位含有更多的单核细胞（MNC），血细胞比容在最终储存量中始终小于30%。图表30：AXPⅡ系统/X-LAB/X-WASH/PXP系统（8）深研Eureka bio：CellSep ProCellSep Pro是一款用于PBMC外周血单核细胞分离的全封闭自动化细胞处理系统，其分离原理和Sepax相似，均采用轴向离心原理，可通过预设的工艺程序，实现细胞分离、细胞复苏、细胞浓缩洗涤、细胞分装等。PBMC分离程序的起始血量最低可至30mL，最高达150mL，细胞洗涤程序起始细胞液量可达到2000mL。该系统利用浓度梯度离心法。优势为宜采用密闭系统或设备进行细胞产品的生产操作；C级环境下可进行。国内外在软硬件方面展开了多方位的竞争，整体而言，国外品牌质量技术优化度高，但在软件方面没有开源性功能，难以满足市场客户的定制化需求。国产品牌更加贴近客户实际需求和研发难题，更加从客户角度进行技术整合来满足定制化需求。因此，国内的市场需求会从不断的迭代中找寻更加适合自身企业研发需求化产品，从这一意义上来讲，国内细胞制备工具的研发企业将会大有可为！在CAR-T细胞产品的整个制备流程中，T细胞的分选和激活是最关键的工艺环节，直接影响到CAR-T细胞的抗肿瘤活性。在2017年CDE发布的《嵌合抗原受体修饰T细胞（CAR-T）制剂制备质量管理规范》中也明确建议：”对采集的外周血进行单个核细胞的分离及T细胞的分化，并对所分选出的T细胞进行刺激和活化。”进行T细胞分选可以带来如下好处：★ 终产品质量保证：减小起始样本中单核粒细胞和B细胞的污染；批次间差异减小。★ 优化培养条件：足够的T细胞百分比确保T细胞的后续扩增和激活。★ 减低成本：在慢病毒转导前有更明确的细胞分群组成；避免病毒载体浪费，提高转导效果。目前针对T细胞的分选及激活主要有2种策略。一是以纳米级别磁珠为基础的分选，主要策略包括有CD4/CD8的分选或CD3的分选，联合后续纳米级别的CD3/CD28抗体激活试剂；二是以微米级别磁珠直接偶联CD3/CD28抗体对T细胞进行分选及激活。市场上纳米级别磁珠的大小在50-500nm之间，分为有柱式分选和无柱式分选。无柱式分选操作简单快捷，无需负担分选柱的耗材成本。无柱式分选的纳米级别磁珠大小在200-500nm，由于纳米级别磁珠的磁力作用相对较弱，需要添加大量的磁珠抗体与细胞表面抗原结合，细胞才能被磁铁吸附从而被分选出来。而过量的磁珠抗体标记可能对细胞的信号通路产生激活从而影响细胞功能，因此无柱式分选往往应用于阴性分选，即磁珠标记非目的细胞，通过磁分的方式将非目的细胞去除。另一方面，无柱式分选操作中存在开放操作步骤，如需应用到GMP生产，需要在A级环境进行操作。而有柱式分选，可通过分选柱结构有效增大磁场强度梯度，磁珠大小在50-100nm之间，少量的磁珠标记，细胞就可被分选出来，且无需对磁珠进行去除。借助于分选柱的密闭结构，可将整个磁珠分选的步骤在全密闭的自动化系统中完成，这也是目前CGT行业进行细胞分选的金标准之一。以CliniMACS Plus为代表的临床级别自动化磁分设备广泛应用于细胞治疗领域。T细胞的另一种激活分选策略则采用微米级别磁珠直接偶联CD3/CD28抗体。以Dynabeads为代表的4.5μm级别的激活磁珠也是目前T细胞激活的另一主流产品。微米级别磁珠具有更强的结合能力，更强的激活效果，可将T细胞的分选及激活步骤整合。且微米级别磁珠无需分选柱结构即可完成分选，节省了分选柱的耗材成本。但监管法规要求对微米级别磁珠在最终产品的残留进行检测，并达到相应标准，因此需要对激活扩增后的细胞进行磁珠去除的操作。CTS™ DynaMag™ Magnet磁力架可对Dynabeads结合的细胞进行分选，并对培养后的细胞进行磁珠去除。整个操作流程可在全密闭的管路及袋子中完成，但需要手动调整磁铁的角度，控制液流速度，从而达到最佳的分选或去除效果。图表36：CTS™ DynaMag™ Magnet国内赛桥生物推出Gentle m-MACS自动化磁分设备，配套一次性密闭耗材，实现自动化微米级和纳米级磁珠分选及去除，软件设计符合21CFR part11的要求，全流程可追溯，弥补整个CAR-T制备工艺中磁珠分选的自动化及可追溯性工艺需求。图表37：赛桥生物Gentle m-MACS微米磁珠全自动分离选择处理设备T细胞活化对于CART细胞转导效率至关重要。在体内是通过抗原呈递细胞（如树突细胞DC）刺激天然T细胞的增殖和分化。为了避免与DC共培养繁琐的过程，已经开发并实施了几种模拟T细胞天然刺激的方法。常见的方法是加入OKT3（抗CD3单克隆抗体mAb）和白细胞介素IL-2。目前临床上，激活T细胞的主要方法是用抗CD3/CD28抗体包被的顺磁珠激活。抗CD3/CD28 mAb和IL-2也占了1/3，其中包括了KITE Pharma的Yescarta。利用基因工程技术，通过逆转录病毒和慢病毒载体、转座系统（如SB转座系统/PiggyBac转座子/转座酶）或直接将mRNA转导到T细胞内，使T细胞表面表达嵌和抗原受体（CAR），即成为CAR-T细胞，拥有识别癌细胞和增殖的作用。其中，逆转录病毒和慢病毒载体是CAR-T细胞生产中最常用的基因转导方法，其他方法还有电转，如下是电转设备：（1）Lonza Nucleofector细胞核转染系统结合电穿孔技术和细胞特异性转染液，通过系统内置优化的转染程序，将外源基因高效导入目标细胞的细胞质中，并可直接入核，整合到细胞染色体中。市占率60%-70%。新一代Lonza 4D-Nucleofector细胞核转染系统，适用于超过750种不同类型细胞（仍在不断更新优化），包括传统上很难转染的原代细胞、多能干细胞、免疫细胞、神经元等；模块化设计，可单独配置不同功能模块/单元，兼顾了转染的灵活性和设备体积规模。图表38：新一代Lonza 4D-Nucleofector细胞核转染系统（2）Thermo Invitrogen Neon电穿孔系统/电转染系统将移液器吸头用作电穿孔室的新型台式电穿孔设备,可高效转染哺乳动物细胞,包括原代与永生造血细胞、干细胞和原代细胞。该系统可将核酸、蛋白质和siRNA高效地导入到所有类型的哺乳动物细胞,细胞存活率高。赛默飞于2022年推出CTS™ Xenon™大规模电转染系统，保持了与Neon一致的脉冲配置和开放的操作平台，通过简单的优化，满足大体积、符合GMP生产需求，为通用CAR-T、CAR-NK、TIL、TCR-T等创新疗法提供了非病毒生产的新选择。Gibco CTS Xenon电转染系统特点：★ 处理量大且快速：处理量为1–25mL，25min内能够转染多达2.5x10⁹个T细胞；★ 性能可靠，可保持高细胞活力：高达90%的基因敲除效率和80%的细胞活力；★ 非病毒性物理转染：可用于递送DNA、RNA和蛋白质；★ 封闭式系统处理工艺：MultiShot耗材可无菌焊接至PVC管或C-Flex管。图表39：使用Neon和Xenon，对细胞进行Cas9 RNP和dsDNA的电转，两系统在不同的位点对应的KI效率相当基因转移后，T细胞扩增，达到功能上封闭的培养系统中临床应用所需的细胞数量，可以使用多种方法，包括T瓶，平板或培养袋以及生物反应器，例如基于中空纤维膜的生物反应器Terumo Quantum，G-Rex烧瓶（Wilson WolfManufacturing），WAVE生物反应器（GE Life Systems）。最近的评论表明，有43％的CAR-T细胞临床试验使用摇摆生物反应器，而使用静态培养袋的为35％，使用T瓶的为22％。T型烧瓶不适合大规模工作，因为它们劳动强度大，并且需要在安全柜中进行多个开放式处理步骤。静态培养袋可以通过无菌管焊接在一起，并提供半封闭培养系统，但是培养基交换是手动过程，不易扩展。生物反应器具有几个优点：G-Rex烧瓶是具有优化的气体交换和采样选项的封闭系统圆柱形容器，可在培养箱中快速扩增细胞。Terumo Quantum：中空纤维创造了一个两室培养环境，因为细胞在小中空纤维（直径200μm）的一侧生长，而培养基在另一侧灌注。纤维由可渗透特定目标成分（生物分子、气体、营养物质、废物）的膜制成，因此允许细胞隔室和培养基灌注之间的受控交换。资料来源：Biotechnology Advances 49(2021)107735以中空纤维为中心的生物反应器系统的一个商业示例是Terumo Quantum。Quantum系统结合了中空纤维反应器、细胞培养箱和溶液废液管理系统的一体化扩增设备，具有功能性封闭；可灵活扩增多种贴壁和悬浮细胞；收获细胞的时间少于20分钟；生物反应器表面达到2.1m2,相当于120个T-175培养瓶,可在极小空间内使贴壁细胞扩增；中空纤维为半透膜结构，使血清蛋白或细胞因子等大分子有效保留在管内，减少关键试剂的用量；实现最大化微环境稳定扩增效率极佳等特点。（2）Cytiva波浪式生物反应器Xuri W25和RTP WAVE 25市占率最高达到90%左右。波浪式生物反应器采用非介入的波浪式摇动混合，避免了搅拌浆叶端和鼓泡对细胞的伤害，提供温和低剪切力高溶氧的细胞培养微环境。资料来源：Biotechnology Advances 49(2021)107735波浪式生物反应器培养体系从300ml-25L，适应不同阶段或规模的细胞培养；灌流实现高达107/ml以上密度的细胞培养；内置的质量流量、气体混合和输出及在线监测DO和pH的功能允许自动灌注和气体交换从而减少了体力劳动和介质消耗。其中，Xuri W25细胞袋经过特别设计，更适用于免疫细胞，如T细胞的灌流培养。波浪式生物反应器的问题包括缺乏可扩展性（每个生物反应器只能生产一种产品）。（3）WilsonWolf开发了半自动化系统“GatheRex”该系统使操作员可以排出培养物中存在的过量培养基（工作量的90％），然后将浓缩的细胞收集到细胞收集袋中没有污染的风险。资料来源：Biotechnology Advances 49(2021)107735搅拌罐生物反应器更常用于在HEK293细胞中生产病毒载体，或用于诱导多能干细胞(iPSC)的培养。资料来源：Biotechnology Advances 49(2021)107735比较成熟的方法主要是离心换液和半透膜，目前也有其他新技术的发明。该步骤的目的是将培养基换成冻存液，对细胞进行洗涤，该工序要确保细胞状态尽量不受到伤害，回收率需达到要求。前述T细胞分离设备多包含此功能。全自动液氮存储系统以海尔生物、原能、东富龙等国产化设备为主。IPC/QC在生产中非常重要，常规检测包括pH值、无菌检测、支原体检测、内毒素鉴定、CAR基因拷贝数、慢病毒残留、细胞因子释放。目前国内使用的流式细胞仪以进口为主：一个是美国BD公司，拥有包括分析型流式、分选型流式、流式液相芯片等，产品齐全。另一家是贝克曼公司。它们生产出一系列科研型和临床型的流式细胞仪，并研制生产了FCM（流式细胞术）所用的各种单克隆抗体和荧光试剂。流式的上游主要是抗体原料、荧光试剂、微球和芯片等，中游除了仪器设备还有检测试剂供应商。上游供应商技术壁垒较高，核心关键点在于单克隆细胞株的筛选、鉴定、纯化以及生产工艺的把控，这部分核心原料被BD、贝克曼等国际巨头牢牢掌握在手，国内具备自主上游供应能力的厂商少。在CAR-T生产中，磁珠一方面可用于T细胞的分选，另一方面包被CD3/CD28单抗的磁珠常用于T细胞的激活扩增，与直接使用单抗的白细胞介素相比，磁珠方便激活后的分离，更易操作，且激活效率更高，产品表现稳定。分选策略包括阳性选择（磁珠标记目的细胞）、去除分选（磁珠标记非目的细胞）以及多重分选策略。磁珠分离技术路线分大磁珠和小磁珠两种，大磁珠直径一般>1μm，小磁珠一般在50-100nm左右。大磁珠制备简单快捷成本低，可连续进行分离激活；但对细胞活性有一定不利影响，分离纯度较低，且与流式细胞仪不兼容。小磁珠分离纯度高，对细胞活性影响小，兼容流式细胞仪；但分离需要很强磁场，必须上柱，成本较高，且可能被细胞内吞，分离与激活需分开进行。美天旎垄断层析柱分选仪市场，分选磁珠占据约80%市场份额；美天旎主推顺磁性填料柱层析分离法；磁珠产品包括CD3、CD4、CD8、CD19、CD34、CD56等400多种；磁珠大小在50-100nm左右。用于T细胞分选的CliniMACS磁珠，直径仅约50nm，作为稳定混悬液，使用前无需手动混匀，对细胞无毒且生物可降解。配套分选柱中的基质球体间距是淋巴细胞体积的20倍，让细胞能够温和、无压力地自由流过。CliniMACS磁珠配合MACS分选柱，分选得到的细胞非特异性标记极低，细胞不激活，细胞属性不改变。美天旎CliniMACS CD34分选系统获得FDA批准。图表49：（左）CliniMACS纳米级磁珠；（中）MACS分选柱基质球体与细胞大小示意图（A填充基质球体，B淋巴细胞）；（右）扫描电镜图显示用MACS磁珠从PBMC分选得到的细胞表面无可见的磁珠标记（2）ThermoFisher：大磁珠路线龙头，Kymriah采用2014年ThermoFisher收购Invitrogen获得Dynabeads磁珠系列产品。ThermoFisher采用大磁珠路线，粒径在1.2-4.5μm左右，采用聚合物包覆技术。诺华Kymriah使用Dynabeads Human T-Activator CD3/CD28同时进行T细胞分选与激活。图表50：CTS™（细胞治疗系统）Dynabeads™ CD3/CD28细胞制备过程中主要的耗材包括一次性生物反应袋、一次性管道等。Wave生物反应器细胞培养使用的一次性生物反应袋，耗材价格较高，国内细胞治疗二期临床一个月可以消耗一百多万，目前国内乐纯、多宁、东富龙都在尝试研发一次性生物反应袋，进行进口替代，国产价格大概只有进口耗材的50%到30%，国产一次性生物反应器价格大概是进口设备的65%，成本优势明显，目前一次性生物反应器主要国产厂家有森松国际、东富龙、楚天科技、多宁、乐纯等。一次性管道系统是搭配美天旎CliniMACS Prodigy平台使用的，如TS520管道用于CAR-T细胞制备、TS100管道用于常规细胞富集、TS500用于细胞因子捕捉系统（CCS）的分选。细胞治疗对洁净室的要求比传统生物制剂更高，要求在开始制备时就要在A级下操作，且终产品无法过滤或高温除菌。细胞培养隔离器：细胞培养隔离器集成离心机、显微镜、二氧化碳培养箱等细胞培养相关的功能组件，在密闭的无菌环境中完成细胞培养相关操作，从而满足细胞产品GMP生产要求。可以通过最大限度地减少被视为高污染风险的人为干预来安全地进行细胞操作。目前国内隔离器尚处于蓝海市场，主要由东富龙、泰林生物、森松国际、楚天科技以及温州维科占据，跨国企业很难进入。CAR-T细胞产品作为末线治疗药物，适用患者的等待时间通常非常有限。而CAR-T体外制备的时间超过两周，回输到患者体内的时间约为1个月或更长。以诺华的CAR-T产品Kymriah为例，其生产涉及患者细胞收集、T细胞富集分选、转导、扩增制剂、冷冻保存等流程，生产周期大概15天左右。其中，将特定CAR基因转导进T细胞的病毒载体是整个生产过程的关键材料和成本大项，而商业化生产出符合严格GMP标准的有活力且数量充足的T细胞的比临床研究中的失败率更高，工艺难以放大使得成本居高不下。据智银行业调研，目前CAR-T的生产成本中，病毒的生产材料费用约占30%，此后T细胞体外制备直到回输进患者体内的全部成本约占70%。细胞治疗成本可划分为前期研发成本、原材料与耗材成本、人工成本（生产&质控）、固定资产成本（设备&厂房）等。随着生产规模的扩大，前期投入以及设备厂房成本会被摊薄，而各类原材料、试剂、耗材、人工等成本占比会逐渐提升。图表53：使用CliniMACS Prodigy与手动生产成本对比对于细胞生产企业来说，封闭式全自动化生产可以通过：①减小污染风险以提高制备成功率；②节省生产时间以提高批次量；③一个工程师同时操作多台设备以节省人工三个方面，成为细胞治疗企业的最优选择。如上图，美天旎CliniMACS Prodigy可使设备成本下降33%，人工成本下降85%，最后使每年生产成本将40-50%。CGT上游生产设备与耗材的研发进展在国内起步较晚，高端设备与高值耗材长期被进口品牌垄断，如GE公司用于收集浓缩纯化的滤膜耗材、用于分选激活的美天旎磁珠、用于质粒与病毒扩增的一次性反应袋以及用于细胞扩增的生物反应器等。值得期待的是，国产厂家正在发力推出产品并加快布局，以逐步替代进口。美天旎生物科技公司，成立于1989年。三十多年来，美天旎专注于细胞相关的基础研究和临床研究，约70%的产品都紧密围绕细胞生物学的前沿技术。美天旎目前有17,000多种产品，全球大概3,500余名员工，从事创新研发的科学家比例占公司总人数20%以上。创始人Stephan Miltenyi开发出来的MACS专利技术被公认为细胞磁式分选的金标准，主要用于各种组织样本中制备高质量的单细胞悬液，满足后续细胞分析、细胞培养及单细胞测序的各种需求。美天旎MACS分选磁珠占据80%的市场份额。MACS技术基于直径仅50nm的超顺磁珠，磁珠上耦联特异性抗体识别并捕获目的细胞，在磁场作用下达到细胞分离的效果，为各类细胞治疗方案提供了最基础的工具，已广泛应用于人、非人灵长类、小鼠和大鼠的干祖细胞、树突状细胞(DC)、T细胞、B细胞、NK细胞、单核细胞、粒细胞、红细胞、巨核细胞和血小板、内皮细胞、表皮细胞、纤维母细胞和肿瘤细胞等的分选或富集。美天旎在细胞治疗领域拥有丰富的支持经验，目前所生产的产品参与超过200项IND/IDE申请（美国），150余项临床研究（欧洲及全球其他地区），提交30多份DMF至FDA（美国），提交超过40份产品卷宗（欧洲）。美天旎提供各种各样全自动细胞分选仪。MACSQuant Tyto是一款基于微流控芯片、利用空气压力进行细胞分选的流式分选仪：无复杂液路系统、无电荷和电压刺激，分选过程温和，得到的细胞活性高，因此极容易实现GMP级、高质量的细胞分选。图表56：MACSQuant Tyto的核心组件——样本舱经典的临床级别分选的仪器，如CliniMACS Plus，CliniMACS Prodigy等，在中国都拥有众多客户，其中Prodigy能完成临床级别的大规模细胞分选和培养，在造血干细胞移植、CAR-T细胞制备、间充质干细胞（MSC）制备等方面有着广泛的应用。美天旎提供多种流式细胞仪，包括自动化流式细胞仪、高通量流式细胞仪、多色流式细胞仪等。美天旎的光片扫描三维成像显微镜不需要切片，可以直接对样本进行片层式扫描成像，样品透明化后可整体成像，相比共聚焦大幅提高了3D成像的速度，一次成像能覆盖13.2立方厘米，这意味着小鼠整体透明化后即可进行整体成像。在未来的个体生物学研究、神经退行性疾病以及肿瘤免疫学研究方面都有着广泛应用。其他产品还包括①重组抗体（REAfinity 抗体），通过基因工程方法改造抗体序列，使用时无需Fc受体阻断剂。将Fc段经基因突变改造，对细胞表面Fc受体几乎不产生非特异性结合。此外，整个抗体的IgG区域都是人源IgG片段，大大减少了实验中需要的同型对照种类、既便捷又经济；②细胞培养所需的各种培养基，包括GMP级别的T细胞和NK细胞培养基；③gentleMACS组织处理器，通过机械搅拌和酶解两个维度实现高性能的组织解离功能。思拓凡前身为GE医疗生命科学事业部，2020年4月丹纳赫集团以214亿美元将其收购并进行公司化运营。Cytiva（思拓凡）继续拥有包括ÄKTA、Amersham、HyClone、MabSelect、Whatman在内的一系列领先生命科学产品品牌。在细胞治疗领域公司针对不同的生产环节推出了相对应的处理设备以及配套使用的耗材和试剂。在病毒纯化阶段可以提供一次性过滤器，在细胞处理阶段可以提供半自动化的处理设备具体功能见下图：2020年复星凯特和思拓凡建立战略合作关系，双方将在复星凯特位于上海张江的研发中心建立“细胞与基因治疗工艺开发联合实验室”。复星凯特将利用Cytiva的病毒载体平台和细胞工艺平台设备，进行基因载体以及细胞制备的标准化工艺开发,加速研发管线中的自主研发CAR-T项目推向临床，以及TIL/TCR-T等创新细胞疗法的工艺开发；Cytiva将以联合实验室为培训与展示基地,为全国的生物医药产业客户提供相关的标准培训课程，助力细胞与基因治疗行业的产业化人才培养。赛默飞世尔科技公司（美国）建立于1956年，是赋能科技进步的全球领导者，赛默飞中国运营始于1982年。在制药与生物制药领域，赛默飞以行业领先的产品和技术，可为中国客户提供从研究到制造的“细胞与基因治疗解决方案”、“疫苗解决方案”及其它研发和生产解决方案。封闭式、模块化和自动化的CTS Rotea System是CTS细胞治疗端到端生产平台。基于在非病毒细胞改造技术方面的多年经验积累，在结合如CTS Dynabeads、OpTmizer Pro，NK-Xpander培养基等高品质的原材料和Attune流式在线分析和qPCR等质控分析方案基础上，赛默飞全新推出如CTS Xenon大规模电转仪、CTS Rotea逆流离心细胞处理系统以及DynaCellect新一代自动化磁珠分选平台，通过各仪器的物理连接及Cellmation数字化整合软件，赛默飞打造了一流的封闭式、模块化和自动化非病毒细胞治疗生产解决方案。龙沙成立于1897年，是活性化学成分、中间体及生物技术解决方案的领先定制制造商，以先进的化学合成（龙沙定制合成业务LCMC），微生物发酵（龙沙生物技术业务）和哺乳动物细胞培养发酵（龙沙生物研究业务）为基础，向医药及农用化学行业供应产品。龙沙生物科学解决方案为两个业务领域提供工具：为全球学术和产业研究机构的创新性研究提供研究和疾病发现工具，并为制药和生物制药生产提供解决方案，包括细胞治疗和病毒疗法等新兴技术。凭着Clonetics™与Poietics™系列原代细胞和干细胞、细胞培养基、Nucleofector™转染技术、电泳仪与试剂以及我们的服务，客户遍布全球的科研院校、政府机构及大型生物技术与制药企业。细胞培养基可用于抗体、抗体药物偶联物（ADC）、疫苗、细胞于基因治疗其他生物制剂等治疗药物的生产。Nucleofection™技术由独有的Nucleofector™仪器、特别设计的细胞转染试剂和经过验证的转染方案组成，利用电击在细胞膜上开个小孔，综合各种特定细胞转染程序与转染液的作用，核酸底物不仅可以进入细胞质，还可直接通过核膜进入细胞核。这使得细胞最高转染可达99%，而且实现转染不依赖于细胞的分裂。2018年公司通过收购Octance Biotech进入细胞治疗领域，随后推出Lonza Cocoon产品，适用于悬浮细胞、贴壁细胞生产，包括T细胞在内的各类血液细胞、免疫细胞，集成了磁珠分选、病毒转导或细胞转染、细胞活化、增殖、收获在内的多个步骤，简化了从配方到终产品的上游、下游细胞处理流程，形成了完整的细胞解决方案。软件可实时监控温度、气体、pH、DO等并根据反馈自动调节，具备电子批记录功能，符合FDA 21CFR Part11要求，产品信息完整可追溯。图表63：Lonza Cocoon和Cocoon树龙沙内毒素检测分析应用于医药产品放行测试，以确保注射药物、可植入医疗设备和透析样品的安全性。博雅控股集团是一家在生命健康领域具有广泛影响力的产业集团。旗下英科赛尔（IncoCell）专利研发了一条自动化、全封闭的临床级CAR-T细胞CMC生产线CAR-TXpress，该平台整合了多元化自动化流程，包括T细胞的分离、纯化、培养、洗涤以及单盒式自动冷冻保存（-196℃）和检索，能够实现免疫细胞手工分离流程自动化，实现规模化CMC自动化制备工艺，与现有技术相比具备卓越的性能和优势。CAR-TXpress制备系统，符合CAR-T制备的GMP要求，能够高效进行CAR-T免疫细胞的大规模生产，这一技术平台包含了通过FDA510(k)认证的自动化细胞清洗和配方系统PXP™-LAVARE，及细胞分离处理系统PXP™-1000。利用该方法可以分离获得高纯度（95%）T细胞群，确保回收率高达85%，细胞存活率高达95%以上。运用这一平台能够将细胞药物生产成本降低50%-60%。赛桥生物成立于2020年3月，由多位清华大学精密仪器系优秀博士与德国国家科学与工程院院士、欧洲科学院院士张友明教授联合创办，核心成员在数字生物芯片、超高精密生物信号检测等前沿核心技术领域有十多年的研究和产品经验。赛桥致力于实现CGT工业级核心装备的封闭化、自动化、柔性化、数字化和智能化，加速推动国产替代，已构建设备与耗材能力平台，开发的Gentle Flex多功能全封闭自动化细胞处理系统可实现PBMC分离、磁珠孵育、旋转离心转导、细胞扩增、清洗浓缩、制剂分装等功能，并开发配套的系列化GMP一次性密闭耗材。截至目前，通过与多家客户达成战略合作，赛桥生物已完成CGT领域各个下游疗法的布局（如CAR-T，CAR-NK，TILs，TCR-T和基因治疗等）。举例来看，2021年1月，赛桥生物与细胞治疗企业北京永泰生物建立战略合作，开发了全封闭自动化细胞生产设备GentleHarv2000即将进入大规模商用认证，可应用于细胞制药商业化生产。深圳深研生物科技有限公司成立于2014年，由毕业于香港科技大学的马墨和薛博夫联合创立。马墨，香港科技大学自动化硕士，曾联合创立大疆。通过多学科技术与生命科学的深度交叉结合、技术创新，为细胞与基因治疗（CGT）行业提供着综合性的解决方案。深研生物目前布局了多个业务板块。其上游设备研发业务板块，核心产品之一为全封闭自动化细胞处理系统CellSep PRO（简称CSP），可适用于多种细胞治疗产品的标准化生产，已助力多个细胞治疗（包括：CAR-T，TCR-T，CAR-NK，TIL，干细胞药物等）板块的领军企业完成IND申报、临床I期、II期试验。苏州欣协生物科技有限公司成立于2021年初，位于苏州市吴江经济技术开发区，是由生物医药行业多年深耕的科技精英和销售精英联合创办的、聚焦于细胞治疗产业的科技创新企业。欣协生物是中国生物医药尤其细胞治疗产业工具领域领军企业，致力于解决生物医药“卡脖子”类的关键设备、试剂及其配套耗材。公司以“用科技守护生命与健康”为使命，围绕CGT领域研产销一体化和国产化进行产业布局，筹建了近5000㎡办公研发实验室及GMP级洁净车间，包括细胞工艺、流式分析和分子生物学等多个功能实验室；研发产品也已覆盖CGT领域中设备、试剂和耗材三大品类，已通过ISO9001质量管理体系认证，具备I类医疗器械生产资质、Ⅱ类以及III类医疗器械经营资质等，全面保证了产品的稳定性和数据追溯性。欣协生物围绕CGT领域研产销一体化和国产化进行产业布局；立足长远，构建“设备&试剂&耗材”产品矩阵，提供CGT上游全链条的解决方案；客户资源丰富，合作伙伴涵盖生物制药企业、CDMO公司、医院以及科研院所。公司未来还将继续拓展自身优势，进军海外市场。北京华龛生物科技有限公司成立于2018年，核心成员来自清华大学医学院杜亚楠教授科研团队。专注于打造原创3D细胞“智造”平台，提供基于3D微载体的细胞规模化定制化扩增工艺整体解决方案，公司拥有5000平米的研发与转化平台，其中包括4000平米的GMP生产平台，1000余平的以3D细胞智造及微组织再生医学治疗产品为核心的CDMO服务平台。华龛生物推出的3D FloTrix®细胞大规模全自动化制备工艺系统。囊括细胞培养生物反应器、细胞清洗收获和细胞外泌体富集等自动化仪器设备，以及干细胞培养基与细胞外泌体制剂等试剂耗材。可完成从细胞接种、细胞扩增、逐级放大、温和收获、清洗浓缩到制剂分装全流程，满足细胞药物、细胞衍生品、病毒以及蛋白的全封闭式规模化、智能化的生产制备。图表68：3D FloTrix®细胞大规模全自动化制备工艺系统华龛生物已服务干细胞、疫苗、基因治疗、免疫治疗等领域产业龙头客户上百家，并与多家医疗机构、科研高校等达成战略合作协议。上海乐纯生物技术有限公司成立于2011年，由秦孙星（上海交通大学医学硕士）和王逢（华东理工大学生物化学硕士）共同创立。是中国首家从事生物技术制药行业新型一次性使用耗材及设备的研发、生产和销售的企业。公司产品涵盖一次性袋子及配套产品、一次性使用设备系统、流体管理、组装系统这四个板块及相关产品工艺验证业务。2021年公司披露的数据显示乐纯生物在中国一次性使用系统市场份额目前占比达20%-30%。截止2022年6月，乐纯生物在中国国内有600多家生物制药企业客户，同时产品出口到德国、新加坡、韩国等国家。LePhinix一次性生物反应器系列可规模化至50L--2000L，适用于CHO、293等细胞的培养。摇摆式混匀系统可以覆盖从25L--100L的液-液混匀，不能用于细胞培养。中博瑞康（上海）生物技术有限公司成立于2021年，其前身为2013年成立的中博瑞康（北京）生物技术有限公司。创始人魏东兵，曾在医疗器械领域著名世界500强企业深耕13年，后接任美天旎中国区负责人，在设备和耗材，尤其是多品项多学科耗材研发及产业化方面有丰富经验。公司已经推出的GMP级模块化、连续化、自动化、封闭式细胞制备工具家族化设备以及相关的试剂耗材产品，广泛应用于细胞与基因药物开发、CDMO、医用药用干细胞制备与应用、脐血库管理与细胞存储等领域，可以满足客户在细胞自动分离、培养、洗涤、分装、冻存以及复苏等工艺环节的应用需求。在上海临港南桥科技城内建设完成独栋自有生产基地，配套拥有GMP级C+A耗材洁净生产车间和药用级液体洁净生产车间、NMPA医疗器械级设备生产车间、C+A级细胞与基因治疗工艺研发验证实验室和设备研发实验室、高洁净级别完备功能质控中心、高级别低温常温仓储中心，可达年产细胞与基因治疗制备耗材20万套、液体60万瓶、设备3000台的生产规模。旋风系列全自动细胞处理系统可以用于外周血/脐带血的单个核细胞分离、脐血/骨髓/脂肪等来源的干细胞分离和终产品细胞的浓缩洗涤和制剂分装。祥云全自动细胞扩增系统可用于干细胞、免疫细胞、以及其他细胞治疗和美容所需细胞的扩增和收集。现接到了国内外一流细胞和基因治疗创新药企和CDMO的订单，并在去年12月开始批量交付。上海多宁生物科技有限公司成立于2005年，在自身快速发展的情况下通过并购的方式不断拓展业务版图，拓宽产品矩阵，并积极融入国际化产业链，对海外市场进行布局，陆续并购广州齐志生物、亮黑科技、金科过滤、上海熙迈、ATS安拓思、博进生物、乐枫生物、SALUS等公司。现已发展为国内生物制药行业无血清培养基、一次性产品、生物反应器、过滤器等生物工艺上下游的主要供应商，致力于开发高质、高效的无血清、个性化、化学成分限定细胞培养基及动物细胞培养工艺；研发和生产用于生物制药工艺的一次性产品、生物反应器和过滤分离等产品，同时为生物制药行业提供配方生产、工艺优化、工艺验证、技术支持与配套服务。在细胞治疗领域多宁生物可以提供符合GMP标准的细胞扩增的DUO WAVE生物反应器，其最大反应体系可以达到30L。BA系列生物反应器可以提供3L-20L的反应体积，适用于微生物、动物细胞和昆虫细胞的悬浮培养。此外公司还可以提供纯化过程中所需的滤芯。浙江金仪盛世生物工程有限公司成立于2014年，是一次性生物反应器与相应一次性耗材厂商，现拥有3200平方米符合GMP标准的B+A级耗材生产车间，建设了数字化、自动化一次性耗材生产线，设备性能和精度均按欧洲最新标准定制，年产能达80万套；另外还在扩建4500平方米B+A级的通用耗材工艺袋生产车间，投产后预计年产180万套，并拥有6500平方米的生物反应器生产车间，以及正在建设的约27000平方米的耗材原材及配件生产基地。公司可以生产用于生产一次性生物反应袋，一次性配储液袋等耗材的多层共挤膜（EB1596薄膜），该产品满足欧洲药典、美国药典、中国药典要求，及国内外标准和行业规范。一次性生物反应器为公司核心产品，其传氧机制拥有世界发明专利。该传氧机制具有传氧效率高、剪切力低等优势，可实现高密度细胞培养和高细胞活率。一次性投入成本低，可快速建厂。目前公司已经与医疗行业中59家企业达成战略合成，其中包括金斯瑞、和元生物、药明康德等。武汉赛科成科技有限公司成立于2016年，是一家集研发，生产，销售为一体的设备和耗材的公司，以细胞培养技术为核心，提供一次性产品，生物反应器，配液储液系统及相关的技术服务。目前公司拥有自有产权厂区面积为2600余平方米，其中1700平米为一次性耗材生产及仓储用地，分别建有生产面积在300平米洁净标准为Ｄ级无尘车间，内置10平方米的层流罩洁净控制可达ISO Class 5标准要求；及生产面积在800平米的洁净度为C+A级无尘车间.月生产各类型一次性无菌储液袋20000套的产能需求。百林科医药科技（上海）有限公司成立于2021年，专注于疫苗、抗体药物、细胞治疗、基因治疗及其他生物制品关键工艺设备与耗材的研发和制造，产品涵盖生物工艺上游细胞培养、一次性配储液和下游层析、超滤、过滤等工艺单元和工艺开发服务。于江苏如皋经济开发区的生物制药一次性耗材基地Ⅰ、Ⅱ期生产车间已投产，总面积达4152平米，并于2021年7月通过ISO9001质量管理体系认证，生产洁净区标准达到ISOClass7。另有面积为365平米的在建Ⅲ期生产车间计划在2021年底投产，洁净区标准为B+A级。年总产能规划为一次性生物工艺耗材200万套、配套注塑件1000万套。CytoLinX WB一次性波浪式生物反应器可以兼容0.3L-25L的培养体积，可广泛用于科研、研发、生产中的种子培养，及新型疗法如细胞治疗等领域。CytoLinX BR一次性生物反应器及配套耗材能够覆盖50,200,500,1000,2000L规模。此外公司在兰州建有500L层析填料生产线，提供的葡聚糖基架、琼脂糖基架以及羟基磷灰石层析填料，涵盖凝胶过滤层析、离子交换层析、疏水层析、亲和层析、多模式层析等五大层析原理，规划总产能5万升/年。总结：在质粒和病毒的制备过程中，国内企业包括已上市的东富龙和楚天正布局用于扩增的一次性反应器，有望逐步实现进口替代；滤膜与一次性反应袋等高值耗材市场仍被国外厂商占据，国产厂商正发力突破。在细胞制备过程中，国内厂商如赛桥、深研、欣协等纷纷布局封闭式自动化细胞处理设备以及一体机用于集成细胞分离、富集、扩增、分装制剂等操作，有望逐步追赶进口品牌代表美天旎Prodigy以及Cytiva C-Pro；其他设备如Wave生物反应器、细胞冷冻仪等仍由Cytiva主导市场，国产厂商在发力推出产品。综上，在CGT产品的研发和生产过程中，我们认为分步式工艺与一体化工艺各有其优势特点。分步式工艺使用的设备专属性强，应用灵活；一体化工艺可以将生产过程中多项操作简化合并，以提高制备效率并减少污染风险，更适用于GMP下规模化生产。CGT企业可根据自身研发&生产需求，选择适合的设备。
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