医药行业深度报告：mRNA核心技术与投资价值分析,从海外合作角度看 mRNA 技术的投资价值

（报告出品方/作者：西南证券，杜向阳）

1、 mRNA 的前世今生

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新冠疫情的爆发使市场对于 mRNA 技术的关注度提升到了空前的高度，mRNA 技术凭 借其原理的先进性，在理论上可以生产出任何一种人类所需的蛋白质，不管是预防领域还是 疾病治疗领域，由此产生的社会价值和商业价值都是无可比拟的。在过去的几十年中是 mRNA 技术积累的过程，而未来的十年将是 mRNA 行业蓬勃发展的大时代。我们身处时代 更迭的潮流之中，在投资角度需要观察的是企业布局的先进性、独家性以及其技术变现的能 力。

1.1 mRNA 可以从“根”治疗疾病

mRNA 药物与传统药物不同，其既不是化学小分子也不是生物大分子，而是体内细胞 制造蛋白质的指挥官。根据 Moderna 科学日介绍，通过转录，按照双链 DNA 分子的模板机 体生成了 mRNA，而后 mRNA 从细胞核进入细胞基质当中与核糖体结合完成翻译过程，实 现蛋白质的生产，最终蛋白质在细胞内外执行相应的具体功能。

mRNA 可以作为人体的自有“药房”，让人体实现“自愈”。mRNA 的基本技术原理是 编码一种或者多种免疫原的目标转录物然后递送到宿主细胞的细胞基质中，翻译生成蛋白质， 而后蛋白质会完成相应识别、结合功能。而蛋白质在医学领域中对于人体的作用十分丰富， 通过对蛋白质结构和序列分析可以充分理解疾病的发病机制以及药物耐药性的成因，进而实 现通过改变蛋白质的理化结构预防和治疗疾病。通过对 mRNA 序列的设计以及优化 mRNA 的物理特性，可以通过几种不同递送方式将 mRNA 传递至细胞内，从而人类可以按需生产 相应蛋白质来治疗预防疾病，这是其他药物目前难以企及的高度，未来 mRNA 技术在人类 健康中的作用潜力巨大。

mRNA 技术属于典型的成长潜力股。从发展历程来看，mRNA 从发现到首个产品上市 用了接近 60 年的时间，可以分为三个阶段。第一阶段为发现认识期，从 1961 年 mRNA 的 发现，到 1990 年全球首次发表动物体内描述体外转录 mRNA 的报告，明确了 mRNA 的具 体机制和作用以及其作为“指挥官“的发展潜力。第二阶段为技术积累期，从上世纪 90 年 代到 2019 年，mRNA 技术处于快速技术积累阶段，2009 年实现首次在人体上应用的癌症免 疫治疗，2010 年全球 mRNA 领导者 Moderna 成立，2015-2019 年，LNP 递送技术以及核 酸序列修饰技术的逐渐成熟给 mRNA 行业发展带来充足的动力。第三阶段为快速发展期， 2020 年 mRNA 新冠疫苗问世，成为首个上市的 mRNA 技术产品，mRNA 技术三巨头也于 2019 年前后上市，我国的 mRNA 技术行业也于此开始蓬勃发展，随着前期的技术积累逐渐 成熟以及资本市场的助力，未来的十年会是 mRNA 技术大放异彩的时期。

mRNA 的应用范围极广。根据对所需蛋白质对 mRNA 进行编码设计，目前 mRNA 的主 要应用范围包括三个大方向：免疫疗法、蛋白质替代疗法以及再生医学疗法。其中免疫疗法 中的肿瘤免疫治疗和感染性疫苗的应用是最多也是最为成熟的。最具代表性的就是 2020 年 辉瑞/BioNTech 和 Moderna 上市的两款 mRNA 新冠疫苗，且其在同类型疫苗中的保护力最 高，技术优势明显。

癌症与传染病领域 mRNA 临床试验数量占比大。根据 Rosa 等人在 Elsevier 期刊发表 的文章显示，最早使用 mRNA 技术的临床试验开始于 2003 年，至今利用 mRNA 技术来解 决不同疾病的临床试验已经超过 140多项。癌症领域和预防性疾病领域的试验数最多。mRNA 技术应用于癌症治疗得益于发明了基于 RNA 脉冲 DC 细胞的疫苗。

大部分试验处于临床早期，有望借疫情契机加速临床进度。从临床进展上看，癌症领域 的进展速度最快，进入临床Ⅲ期试验的数量最多，其次为传染病领域。从疾病类型上看，癌 症领域中黑色素瘤、前列腺癌和脑癌的试验占比合计超过 50%；传染病领域中，新冠病毒、 HIV 占比合计达 59%；在其他领域中以糖尿病、心力衰竭等类型为主。

目前来看预防性疫苗和肿瘤免疫治疗在 mRNA 技术中预计的上市时间是最快的。我们 统计了全球三大 mRNA 企业 Moderna、BioNTech 和 CureVac 的已上市产品和已经进入临 床阶段的在研管线，其中预防感染性疫苗类共计 10 个项目，肿瘤免疫治疗类共 15 个项目， 其他应用领域合计只有 3 个进入临床。同时进入临床Ⅱ期以上的项目共 9 个，相对来说成熟 的品种仍然较少，行业正处在快速发展的阶段。

mRNA 技术在不同领域对比其他技术拥有抗原全表位编码、可表达多种蛋白以及研发 生产效率高的优势。在不同领域技术对比上，mRNA 技术有独特优势。在预防性疫苗领域， 以新冠疫苗为例，mRNA 疫苗的保护率最高，可以在短时间内快速扩增且不需要培养病原体， 且进行标准化生产的能力强。

mRNA 技术的研发、生产周期较短，花费较少。根据 Kis 等人在 Wiley 上发表的研究显 示，传统的常规疫苗研发到商业化需要 8-14 年的时间，且需要花费 5-10 亿美元的费用。而 mRNA 疫苗在疫情加快审批流程的加持下可以将整体流程缩短到 0.8-1.5 年。同时在原材料 的生产工艺建设中，传统平台需要 6-9 年，而新技术平台凭借更灵活、所需规模更小、多产 品流程同时进行的特点只需要 2-4 年的时间。在花费方面，传统路线在原材料生产工艺的建 设上需要 4-7 亿美元，而新技术平台只需 0.1-0.5 亿美元。所以总体上，在完成相关的病原 体检测、有效性检测后，新技术路线的生产速度是传统路线的 10 倍以上。（报告来源：未来智库）

从具体的研发阶段来看，Ⅲ期临床试验的成本最高，开发时间最长，大约需要 5-10 亿 美元和 2-4 年的研发周期，而Ⅱ期临床试验的失败率往往最高，成功率约为 32%。

1.2 mRNA 技术市场规模巨大，潜力无限

mRNA 技术虽然目前只有两款上市产品，但凭借其潜在技术领域的不断突破，未来的市 场规模巨大，空间广阔。按照 mRNA 技术的应用领域可以分为 4 个主要市场：1）预防性疫 苗市场；2）肿瘤免疫市场；3）蛋白替代疗法市场；4）再生治疗市场。从各个领域的市场 规模来看，mRNA 技术预计在 2025 年可达到 326 亿美元的市场规模，其中预防性疫苗市场 的占比最大，为 160 亿美元。

1.3 mRNA 技术产业链：中游价值高、壁垒高

中游疫苗企业是产业链中最核心环节，壁垒最高。从 mRNA 技术的产业链来看，主要 可以分为 3 个环节分别是上游原材料、中游生产制造环节以及下游的流通运输。首先从价值 链来看，中游疫苗企业的生产制造因为涉及到核心技术专利（序列设计、LNP 递送系统合成） 壁垒最高，所以在价值链中的占比最大超过 80%。上游原材料、分离纯化耗材以及分装灌装 的成本合计占终端销售价的 12%左右。冷链运输端占终端价的 6.7%。所以布局 mRNA 技术 的国内企业首先要解决的难点就是中游的设计生产制造领域。

中游制造设备仍以国外企业为主，国产替代空间广阔。在中游的制造环节，具体的操作 步骤为生成 DNA 片段→生物反应器中生成 mRNA/生成脂质配方→稀释层析过滤→mRNA 与 LNP 的合成→浓缩无菌过滤制剂。主要涉及到的大型仪器设备有：体外转录的生物反应 器，过滤纯化的色谱柱、合成 mRNA-LNP 的加压罐/微流体混合器/喷射冲击混合器以及最后 分装制剂生产线。目前除了 mRNA-LNP 的合成设备以外，其他设备的技术已经较为成熟， 对于国内企业的来说主要是提高产品质量，凭借价格优势以及售后服务优势加速国产替代的 进程。

在冷链运输方面，根据 WHO 组织的 COVAX数据显示，平均每一剂新冠疫苗的冷链运 输费用为 1.41 美元，约占终端价的 6.7%。针对于 mRNA 新冠疫苗而言，BioNTech 的疫苗 储存条件为-70℃，Moderna 的为-20℃，相较于传统疫苗 2-8℃的条件更为严苛，对于冷链 运输的要求也更高。目前国外的冷链运输企业主要有 DHL、FedEx 和 UPS。

2 mRNA 的核心技术

我们以 mRNA 疫苗为例，来从 mRNA 的体外制备到最终的生产配送过程中挖掘其中的 难点所在以及需要解决的核心技术。

首先，mRNA 疫苗从无到实现大规模量产分为三个大步骤，分别是 mRNA 的制备、 mRNA 与递送系统的结合以及最终的扩大化生产环节。第一步，在发现获得病原体的序列结 构后，设计相应的 mRNA 核苷酸序列，并通过构建质粒，再进行电转、增殖、纯化以及酶 切线性化得到线性化的 DNA 模板，在多种酶的作用下完成体外转录过程得到 mRNA 结构。 第二步，递送系统的制备并与 mRNA 结合形成复合体。第三步，在中试车间中进行疫苗生 产、纯化、制剂和检测工作，并最后进行放大生产，配送至各接种点。

在 mRNA 技术领域掌握核心科技才能掌握主导权。这其中 mRNA 序列构建的难点有云 计算 mRNA 结构平台、Cap1、ARCA 加帽设计、核苷酸修饰物的设计；递送系统的难点有： 可离子化脂质等 LNP 结构的合成；生产放大的难点有：合成 LNP 的原材料规模化生产难度 大。上述的关键技术是 mRNA 企业实力的体现，也是未来所有 mRNA 企业发展所必须追逐 的方向。

2.1 mRNA 序列：平台计算能力愈发关键