专利视角下医学基因编辑现状

0 引言

目前，基因测序被广泛应用于产前诊断与产前筛查，但基因治疗必须以高效的靶向基因修饰技术为手段，因此，基因编辑技术为基因治疗走上临床具有重要的意义。目前，锌指核酸酶（ZFNs）、转录激活子样效应因子核酸酶（ALENs）、规律性重复短回文序列簇（CRISPR/Cas9）等基因修饰技术在生物医学领域的应用主要集中在微生物学、建立实验动物模型以及治疗各种心血管和神经系统疾病几个方面。

1 统计方法

本文以PatentEX专利信息创新平台作为检索工具，基因，遗传因子，DNA，RNA，Gene，剪接，切割，敲除，移除，特异突变引入，定点修饰，临床，试验，实验，病作为关键词，A01H1/100，C07K，C12N，C40B，A16k作为IPC分类号，检索自1985年至2017年10月之间的中国专利，经过人工筛选去噪、加工标引、去除明显不相关的专利文献，最终得到中国专利申请274件，并以此分析医学领域基因编辑专利概况，希望能促进我国医学基因编辑技术发展。

1986年，Thomas等将基因打靶技术和同源重组相结合，成功向新霉素抗药基因缺陷的细胞中引入抗药基因，从而恢复了细胞的抗药性，被视为最早出现的基因编辑行为。近年来，生物学家基于“规律性重复短回文序列簇（CRISPR/Cas9）”技术实现了对基因组的高效靶向修饰。CRISPR技术被媒介誉为“基因剪刀”，可以对基因进行精确的定位切割，用来删除、插入、替换生物体内的目标基因，实现对基因功能的深入研究［1］，彰显了人们对生物基因进行技术操纵能力的强大性。CRISPR技术在其问世之后，已连续3次入选《Science》杂志年度十大突破，2015年被评为头号突破。该杂志认为，“基因编辑技术精确度高、成本低、操作简便，势必对研究产生革命性影响［2］。”

2 统计结果

从申请国申请趋势（见图1）来看，2000年我国国内首次提出医学领域基因编辑专利申请，2000—2009年申请量都在个位数徘徊，2010年之后数量不断上涨，该领域技术发展活跃程度较好。由此可见，2000—2009年，我国基因编辑技术一直处于萌芽期；2008—2012年呈缓慢增长态势；2013年以来处于相对急速增长态势。由于本次统计截止时间为10月31日，由于专利从申请到公开之间一般时滞一年半左右的时间，因此在进行专利统计分析时，2016年和2017年申请的专利基本还未完全公开，从申请量上看，2017年专利数据有所下跌，这并非真正意义上的下跌，仍能预先反映医用基因编辑技术行业发展趋势，时滞现象一般不会影响最终分析与预测。据此可以推出，2013年以来我国医学领域基因编辑技术处于技术发展期，下一步将会迎来更加蓬勃发展的技术活跃期。

治愈:患者咳嗽、咳痰、气短、体温等临床症状均恢复正常,肺部啰音消失,影像学检查肺部炎症全部吸收,外周血白细胞计数恢复正常;好转:患者咳嗽、咳痰、气短、体温等临床症状均减轻,肺部啰音好转,影像学检查肺部炎症大部分吸收;无效:患者临床症状及体征无任何改变甚至加重[7]。治疗有效率=治愈率+好转率。

菜用大黄是蓼科大黄属多年生草本植物，叶柄粗大多汁，营养丰富，气味清新芬芳，风味独特，口感微酸，属理想的芳香保健类蔬菜。任文娟等［31］利用菜用大黄根尖为材料，对2个菜用大黄品种RAMB和RO进行了核型研究。2个菜用大黄品种核型不对称系数分别为 57.46%和 58.60%，接近 50%，具有较大的对称性；核型均为1B型，说明菜用大黄在进化类型上属于原始类型。

从医疗基因编辑专利申请人非我国公民统计（见图8）来看，美国医疗领域基因编辑在华专利数最多，其次是荷兰、奥地利和德国，比利时和巴西也有申请人来华申请专利。美国的5件专利均为WO专利，涉及病毒或病毒载体、肿瘤和器官移植，且同族数介于6～16件。其次是荷兰的4件WO专利，其中莱顿大学医学中心附属莱顿教学医院1件，同族数为8件，涉及病毒或病毒载体；索尔瓦药物有限公司3件，总同族数为15件，均为精神类疾病的治疗。由此可见，美国、荷兰等国家较为重视中国的市场，专利战略布局意识较强。

  

图1 申请国申请趋势分析

以CRISPR/Cas9为关键词检索得到美国申请和授权专利108件，EP专利申请和授权45件，WO专利申请371件，韩国申请和授权专利15件，本次检索中主要申请人集中为美国BROAD INST INC55件、EDITAS MEDICINE INC19件和GEN HOSPITAL CORP17件。可见技术构建简单、成本低廉CRISPR/Cas9技术申请人（发明人）专利保护意识比较强，已在各国家、地区进行专利布局，且美国申请人CRISPR/Cas9技术拥有较为集中。在本次医学编辑技术的专利检索中，我国WO国际专利申请仅在2015年有1件，提示我国基因编辑技术海外专利布局意识不强。

2.1 研究领域分布

从地区专利申请数量（见图7）来看，我国医用基因编辑专利主要集中于北上广地区和医疗资源较为优质的重庆、安徽等地，这些地区是我国医用基因编辑的核心研发区,也是我国现代生物技术发展最快、实力最强的地区。

2.2 应用领域分布情况

从申请人单位统计（见图5）来看，高校拥有专利数最多，其次是企业和科研院所，可见医疗机构医用基因编辑的技术研发未占优势，短期内基因编辑技术难以走向临床治疗。

2.3 申请人情况

从医用基因编辑专利应用领域（见图4）来看，主要集中应用于肿瘤治疗、微生物基因工程、建立动物实验模型、病毒或病毒载体、疫苗或疫苗载体几个方面，基因编辑技术的改进与器官移植领域研究较少。

  

图2 IPC技术构成分析

  

图3 近15年来的各IPC小类专利申请量变化趋势

  

图4 医用基因编辑应用领域统计

  

图5 申请人单位统计

在对建筑工程进行建设的过程中，水电安装这一工程是非常重要的，在建筑工程中水电安装这项技术决定着人们在居住环境上舒适的程度。若是水电安装的方式在处理上存在着失误，会使建筑工程不能保证安全，更有甚者会侵犯到人们自身和财产的安全。基于此，在建筑中的水电安装技术之中，为了使工程的质量得到提升，使居民在生活上的水平得到有效的提升，对存在着的问题加以解决。

  

图6 专利申请人数量排名前7位

从IPC技术构成分析图（见图2）来看，申请量最大的为C12N15微生物或酶（遗传工程涉及的DNA或RNA，载体），其次为C12N1微生物或酶（微生物本身，如原生动物及其组合物），结合内容来看，该领域基因编辑主要集中在微生物药物制剂与疫苗方面。从近15年来的各IPC小类专利申请量变化趋势（见图3）来看，2016年C12N，A61K，A61P三类专利数量增长最快，集中在微生物、医用配制品、化合物或药物制剂方面。

  

图7 地区专利申请数量排名前7位

分析2013年前后的专利内容，我们发现2013年以后的相对急速增长与基因编辑技术多年的积淀和技术研究成果逐渐增多有着密切的关联。临床各种难治性疾病特别是遗传性疾病与各种恶性肿瘤频发，基因治疗无疑从理论与实践上都成为一种可靠的治疗途径。医用基因编辑技术研究难度大，专利绝对数目增长很慢，可见举步维艰。

从专利申请人单位（见图6）来看，深圳市第二人民医院蔡志明等拥有8件专利，为2015年集中申请，从技术说明书来看，8件专利均用于器官移植领域（CRISPR-Cas9特异性敲除猪CMAH，GGTA1，SLA等基因用于特异性靶向基因的sgRNA）。其发明人认为根据生物安全性、生理功能指标、经济性及稀有物种保护等多方面评价，猪成了最为理想的异种器官来源。但猪和人之间存在巨大的差异，直接将猪的器官移植到人会产生强烈的免疫排斥反应。因此，通过基因工程对猪进行改造，以产生适合于人体移植的器官，成为异种移植的终极目标。南京大学拥有7件专利，其中3件为建立实验动物模型、3件为肿瘤治疗，1件为乙肝治疗方法。

  

图8 医疗基因编辑专利申请人非我国公民统计

2.4 基础专利列表

引证专利数量排序前4件专利如表1所示，专利CN104531707A和专利CN104685054A为肿瘤治疗，专利CN102925476A为病毒及病毒载体，专利CN103834679A微生物基因工程。

同族数量排序前8件专利如表2所示，专利权人属地为德国、澳大利亚、比利时、美国、奥地利、巴西。结合医疗基因编辑专利申请、人非我国公民统计图来看，美国、荷兰、德国专利战略布局意识强，我国医疗领域基因编辑专利布局意识较差，需要引起关注。

3 研究结论与启示

3.1 各研究单位之间应加强合作研发

器官移植主要研发团队为深圳市第二人民医院蔡志明等，黄行许、重庆高圣生物医药有限责任公司等主要研究方向为肿瘤的靶向敲除，索尔瓦药物有限公司主要研究方向为精神疾病、山西医科大学主要研究方向为神经系统疾病，福州市鼓楼区荣德生物科技有限公司主要研究抗生素工程菌及其构建。各应用领域之间没有形成核心研究团队，深圳市第二人民医院蔡志明团队也仅拥有8件专利。各研究机构应该加强相互合和优势互补，共同打造核心研发团队。

从2000年以来为数不多的专利数量来看，我国医用基因编辑技术发展存在很多技术的掣肘，技术研发难度较大，结合各地区、各单位申请状况来看，我国医用领域基因编辑的研究主要以高校、企业和科研院所为主。应用前景好但实际转化难度很大，并且各专利申请单位“各自为政”，高校、医疗机构、企业与科研院所之间合作力度不强，可能在一定程度上制约了该技术的进一步研发。

单一的猪流感病毒感染造成的患病猪发病率高，死亡率较低，如果该种病毒性疾病与其他细菌性、病毒性疾病混合感染发生，会使猪的病情进一步加重，临床症状变得复杂，使死亡率升高，给养殖户造成不可挽回的经济损失。因此，需要强化诊断、明确病原，并采取针对性措施进行防控。

 

表1 引证专利数量排序前4件专利

  

公开号名称引证专利CN104531707A 一种抑制survivin基因表达用途的siRNA序列及用途CN102199603A;CN103328633A;CN103848917A;CN104164434A;CN1984921A;KR20110083919A;US7632932B2 CN102925476A 酵母中自组装的具有免疫原性的肠道病毒病毒样颗粒的制备方法及其应用CN101223272A;CN101914501A;CN101928728A;CN102154229A;CN102464721A;CN102559615A;CN1449442A CN103834679A 一种不依赖抗生素为选择压力的棒状杆菌表达系统CN101605903A;CN101693901A;CN101838663A;CN102203277A;CN103275918A;WO2002008406A2;WO2002008437A2 CN104685054A Lsr2活性降低或敲除的改良BCG菌株及包含该菌株的药物组合物CN101198358A;CN101273055A;CN101503702A;CN1843506A;WO2009009798A2;WO2011012662A1

 

表2 同族数量排序前8件专利

  

公开号CN102027113A CN106397591A CN102575241A CN1965086A CN101896601A名称用于诊断与治疗目的的微小RNA(MIRNA)和下游靶标骨关节炎治疗细菌宿主菌株多价病毒或病毒载体和产生它的系统用于生成树突细胞的方法申请人朱利叶斯·马克西米利安-维尔茨堡大学墨尔本大学UCB医药有限公司宾夕法尼亚州立大学托管会特里梅德生物有限责任公司同族数29 21 17 16 14 CN102947453A 用于病毒或病毒载体纯化的可扩缩生产平台和用于基因治疗中的如此纯化的病毒或病毒载体费城儿童医院13 CN102439155A 营养缺陷型重组体巴斯德BCG菌株及其在抗寄生虫导致的人体感染中的应用奥斯瓦道·克鲁兹基金会11 CN1898377A 人角膜内皮细胞以及获得和培养用于角膜细胞移植的细胞的方法细胞生物工程公司11

3.2 CRI SPR/Cas 9技术发展前景较好

CRISPR/Cas9编辑技术在医用编辑技术中占比39.4%（由于关键词检索式较为粗略，实际占比肯定高于此数值），美国申请人CRISPR/Cas9在各国家、地区专利布局较为成熟，印证此项编辑技术实际使用价值较高。CRISPR/Cas 9现已广泛应用到多个物种体内并取得了相当可观的成就，而且人类已经迈出了将CRISPR/Cas 9应用于临床治疗的第一步。为了克服脱靶效应获得更高的基因编辑效率，科研人员对CRI SPR/Cas 9的研究和改进工作仍在进行中。CRISPR/Cpf l被认为是CRISPR/Cas 9的升级版，在结构组成上及切割方式上的优势使其具有很大的潜在应用价值［3］。

Stewart结构具有刚度高、对称性好、结构紧凑以及解耦特性好等优点,特别适合作为六维力传感器力敏元件结构[1]。

3.3 强化专利保护意识，注重海外布局

美国等国家看中我国市场，抢占先机在我国进行专利布局。我国研究人员专利保护意识仅停留在国内，对海外市场不够重视，研究人员应强化知识产权保护的意识，及时通过PCT等途径向世界主要知识产权强国或市场潜力大的国家申请专利保护，立足本国放眼世界，优化专利布局，制定长远发展战略［4］。

现阶段国内外医用基因编辑临床疾病的研究主要集中在儿童单基因遗传病、β地中海贫血、杜氏肌营养不良、Ι型络氨酸血症、肺癌、白血病和艾滋病等，但目前的各种研究均停留在动物实验研究阶段。基因编辑是对细胞的基因编辑和敲除，技术风险很大，而且这也涉及定制人和重造物种，伦理争论很大，法律管理也远远滞后，故编辑技术短期难以走向临床。

参考文献

［1］黄妤，王世春.CRISPR/Cas:新一代基因编辑技术［J］.生命的化学，2015（1）：113-118.

［2］刘科.生命从自然编辑到基因编辑的转变与反思［J］.伦理学研究，2017（2）：105-110.

［3］刘玉彪，许馨，曹山虎，等.基因编辑技术最新研究进展［J］.生物技术通报，2017（6）：39-44.

［4］刘春杰，陈彦闯，王璟.第三代基因编辑系统专利状况浅析［J］.中国发明与专利，2016（11）：109-114.