全人源化單克隆抗體的專利分析

摘 要：單克隆抗體的發展依據其人源化程度不同走過了四個階段，現今全人源化抗體成為研發熱點。文章在德溫特世界專利索引數據庫及中國專利檢索系統文摘數據庫中檢索了全人源化抗體的專利，并進行分析。分析結果表明，全人源抗體正處于起步階段，總的申請量較小。在治療用抗體中，以腫瘤治療的抗體專利最多；國外主要申請人均為知名跨國藥企；我國藥企的申請量不少于高校及科研院所，其所申請的專利多用于腫瘤治療，以抗CD20、VEGF、HER2抗體為主。

關鍵詞：全人源抗體；單克隆抗體；專利分析；治療抗體

1 背景

抗體作為介導體液免疫的重要效應分子，是B細胞接受抗原刺激后增值分化為漿細胞所產生的糖蛋白。由于其在疾病的診斷、免疫防治及基礎研究中的重要作用，人工制備抗體技術必然被人們所關注。1975年，Kohler和Milstein建立了單克隆抗體（Monoclonal Antibody，mAb）制備技術，使得規模化制備高特異性、均質性抗體成為可能。此技術是將產生特異性抗體的小鼠B細胞與骨髓瘤細胞融合，形成雜交瘤細胞（Hybridoma），它既有骨髓瘤細胞大量擴增和永生的特性，又具備免疫B細胞合成和分泌特異性抗體的能力。由于來源于一個B細胞，故經篩選克隆得到的雜交瘤細胞僅產生抗單一抗原表位的特異性抗體，稱為單克隆抗體[1]。

由于單克隆抗體具有結構均一、純度高、特異性強、效價高、血清交叉反應少、制備成本低等優點，其在多種疾病診斷、治療及預防中有著廣泛的應用。近年來，作為疾病治療藥物的單抗研發也成為一個熱點，尤其是在抗腫瘤治療方面。1997年，美國FDA批準利妥昔單抗用于某些CD20陽性的B細胞性非霍奇金淋巴瘤的治療，使該藥成為首個被批準用于惡性腫瘤的單克隆抗體[2]。隨后越來越多的單抗被批準用于惡性腫瘤的治療，至2014年，已上市的抗腫瘤抗體藥物共20種，如西妥昔單抗可用于頭頸部腫瘤、結腸癌的治療，曲妥珠單抗用于乳腺癌、胃食道癌的治療，阿侖單抗用于治療慢性淋巴細胞性白血病，貝伐單抗可用于非小細胞肺癌、腎細胞癌、膠質母細胞瘤等的治療[3]。

雖然單克隆抗體具有多種優點，但由于是以小鼠為細胞來源，其產生抗體的鼠源性對人具有較強的免疫原性，可使人體產生人抗鼠的免疫應答，從而會削弱單抗的治療作用，甚至導致機體的免疫病例損傷。于是，單抗的人源化成為研究趨勢。在經過三十多年的發展中，以單抗的人源化程度區分，至今已經過四個階段的發展，分別為：（1）鼠源性單抗。即上文所述使用小鼠的B細胞與骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞，生產單抗。（2）嵌合抗體。此種抗體是將雜交瘤細胞中的功能性可變區基因提取出來，將其與人體Ig恒定區的基因相連接，再引入合適的表達載體，通過轉染宿主細胞來表達人-鼠嵌合抗體，其人源化程度可達70%。（3）人源化抗體。此種抗體進一步提高了單抗的人源化水平，可通過重構抗體及表面重塑技術實現。重構抗體或稱改形抗體，是將鼠單抗可變區中互補決定區（CDR）序列取代人源抗體相應CDR序列，最高可實現人源化90%以上；表面重塑技術或稱鑲面抗體，是將鼠單抗可變區表面暴露的骨架區氨基酸殘基進行人源化改造[4， 5]。（4）全人源化抗體。此種抗體也稱人源性抗體或全人抗體，是當前單抗技術研發的趨勢所在，也是文章討論的重點。全人源抗體可通過噬菌體抗體庫技術、轉基因小鼠制備人源性抗體、核糖體展示技術、EBV轉化B細胞克隆技術、單個B細胞克隆等技術來實現。

專利文獻作為衡量行業技術創新的重要指標，可以反映出一個行業研發的熱度和重點。專利分析是專利戰略研究的核心，其本質是對專利說明書、專利公報中大量零碎的專利信息進行分析、加工、組合，并利用統計學方法和技巧使這些信息轉化為具有總攬全局及預測功能的競爭情報，從而為企業的技術、產品及服務開發中的決策提供參考。作為在醫療和基礎研究領域均具有重要作用的單克隆抗體技術而言，其研發的熱度可以從專利申請量上反應出來。自該技術誕生后，單克隆抗體相關專利的世界申請總量穩步攀升，至2000年前后達到一個頂峰[6]；而我國的相關專利申請量則是在上世紀九十年代開始有穩步的增長，并在近十年一直維持較高的申請量[7]。而自美國Scripps研究所Lerner實驗室在1989年首次應用噬菌體表面展示技術構建了噬菌體抗體庫，并以此技術獲得了全人源化抗體以來，相關技術也得到了穩定的發展。文章將對1990年之后的相關國內外專利進行分析，以此獲得此新技術的發展趨勢等信息，并對我國企業及研發機構的發展方向給出建議。

2 全人源抗體的專利概況

作者使用德溫特公司（Derwent）世界專利索引數據庫（WPI）（更新于2015年4月30日）與中國專利檢索系統文摘數據庫（CPRSABS）（更新于2015年5月8日）作為專利檢索與分析的數據來源，在其中分別檢索世界范圍和國內的全人源抗體專利。WPI使用的檢索式為：抗體治療藥物：（（DRUG？ OR MEDIC+ OR PHARMA+ OR AGENT OR TREAT+ OR CURE OR REMED+ OR A61P） AND C07K16） OR A61K39/395 OR A61K39/40 OR A61K39/42 OR A61K39/44；單克隆抗體：MONOCLON+ OR MAB；全人抗體：FULL+ W HUMAN+。CPRSABS使用的檢索式為：生物醫藥：（C07K16 AND（A61P OR 醫 OR藥））OR（A61K39/395 OR A61K39/40 OR A61K39/42 OR A61K39/44）；單克隆抗體：單克隆 OR 單抗；全人抗體：全人抗 OR 全人源 OR 人源性。

2.1 全人源抗體專利的申請趨勢

在分析全人源抗體專利的申請趨勢時可以看出（圖1），相關領域世界專利的申請量在2000年前后快速增長，2002年，首個全人源抗體Humira獲FDA批準上市[8]，這促進了全人源抗體技術的進一步發展。隨后專利申請量在2005年達到一個頂峰，之后申請量稍有下降，但還保持穩定態勢，而最近幾年的數據偏低是由于延遲公開和PCT申請國際階段程序的原因；我國國內的研究者于2000年左右開始申請全人源抗體專利，其后國內申請量一直保持穩定的增長趨勢，近兩年的數據由于延遲公開原因而偏低。數據說明，全人源抗體作為一個新興技術，其專利總體申請規模還較小，我國的相關技術研發較國外稍晚幾年，但差距并不大。

2.2 全人源抗體專利的疾病類型分類

如上文所述，單克隆抗體在臨床與基礎研究中均有重要作用，因此其相關的專利涉及單抗的生產過程中各個技術步驟、單抗檢測方法、產品以及治療用單抗。分析治療用單抗時作者依據IPC分類號A61P（化合物或藥物制劑的特定治療活性）對專利所針對的疾病類型進行統計，如圖2所示。可以看出，在治療用抗體的研發中，與腫瘤治療相關的抗體專利所占比例最多，世界全人源抗體中，腫瘤相關專利占19%，而國內相關專利占28%。由于單克隆抗體能夠瞄準腫瘤細胞，同時通過補體級聯或者抗體依賴細胞的細胞毒性激活免疫效應因子最終殺死腫瘤細胞，使得單克隆抗體等免疫手段成為現階段腫瘤治療最熱門（最重要是化療藥）的手段，且抗體類藥物占有巨大的市場份額，從而激發了相關機構的研發熱情。另一方面，在世界全人源抗體的疾病類型分類統計中可以看出，除腫瘤外各個疾病相關專利的申請量差距不大，而我國所申請的專利中，腫瘤、免疫或過敏性疾病、感染此三類疾病相關專利就超過了一半的比例，這與我國全人源抗體申請總量較低，研發目的集中有關。

3 全人源抗體專利申請人分析

3.1 國外主要申請人分析

專利的申請人或稱專利權人是專利權的主體，往往也是新技術研發的組織者，生物醫藥領域大部分核心專利被跨國醫藥集團所掌握。他們具有強大的科研硬件并吸引了眾多的科技人才，在市場的導引下，他們引領行業發展潮流，創造出高技術含量的新技術或新產品，從而為其企業帶來巨大的經濟效益。在單克隆抗體以及全人源抗體技術中，同樣是世界知名制藥企業的專利申請量占據前列。在文章的檢索范圍內，安進公司的全人源抗體專利申請量居于第一位（圖3）。美國安進公司于1980年創建，1989年公司第一個產品重組人紅細胞生成素（Erythropoietin，簡稱EPO）獲得美國FDA批準上市，此后公司迅速發展，2006年，FDA批準的第一個用于腫瘤治療的全人源抗體藥物帕尼單抗（panitumumab，商品名維克替比）即為安進公司產品[3]。除安進公司外，排名前十位的公司均為國際知名跨國藥企，但同樣在單抗藥物領域十分杰出的羅氏、惠氏、葛蘭素史克等公司雖然并未排在前十位，但也開展了全人源抗體的研發生產，如葛蘭素史克公司的產品奧法木單抗（ofatumumab，商品名Arzerra）即是一種以CD20為靶點的全人源單抗藥品。可以看出，全人源治療性抗體作為一類新興的藥品，市場前景廣闊，已成為各大藥企的兵家必爭之地。

3.2 國內主要申請人分析

由于生物醫藥類產品科技含量高，附加值高，且普適性強，各大藥企一旦研發出新型藥物，就要進行專利保護，其保護范圍往往涵蓋全世界大多數國家，而中國作為最大的市場，更是專利保護的重中之重，故此，我國藥企與科研單位進行研發時已經面臨嚴峻的專利壟斷局面。在檢索到的單克隆抗體專利中，許多核心專利均為外國藥企所申請。作者統計了國內治療類全人源抗體的專利，外國申請人排在前五位的為安進、阿斯利康、瑞澤恩制藥、先靈葆雅以及雅培制藥。此排名與上文3.1中排名類似，說明了知名藥企對各國家專利布局的重視。在此專利壟斷的壓力下，我國藥企與科研單位積極進取，也在全人源抗體研發方面做出不俗表現。圖4中所示為我國治療類全人源抗體專利申請量排名前七位的申請人，其前五位的申請量與同領域在我國申請專利的外國申請人的申請量基本相同，說明在全人源抗體這個新技術研發大勢中，我國研究者及時抓住了機遇，做出不錯成績。

由于分子生物學技術的迅猛發展，近年來多種疾病的靶點相繼被找到。針對這些靶點治療疾病成為臨床上最感興趣的研究方向之一，尤其是單抗類藥物在疾病治療中較其他藥物具有獨特的優勢。在腫瘤治療方面，臨床上應用較為成功的抗體藥物主要以CD20、VEGF、HER2、EGFR為靶點[3]。國內主要醫藥企業研發的全人源抗體也主要集中在這幾個靶點。以上海百邁博制藥有限公司為例，公司構建了全人源的噬菌體抗體庫，從中篩選出了六個全人源單克隆抗體，分別針對CD20、VEGF、TNF-α、HER2、IgE、EGFR六個靶點；江蘇眾紅生物工程創藥研究院有限公司申請的四個專利針對CD26靶點；蘇州工業園區晨健抗體組藥物開發有限公司申請的4個專利針對TNF-α靶點；無錫天演生物技術有限公司所申請的3個專利分別針對CD20、VEGF、HER2靶點。

分析已上市的抗腫瘤單抗藥物可知，抗CD20單抗是治療B細胞淋巴瘤的重要藥物，此類藥物已批準上市的有rituximab，ofatumumab等；VEGF是促血管生成因子，抗VEGF抗體可抑制實體瘤血管的生成，已上市的藥物有bevacizumab等；EGFR和HER2信號通路與腫瘤發生關系密切，其對應單抗可阻斷信號通路，其已上市藥物如有Cetuximab、panitumumab、trastuzumab等[9]。已上市的藥物中，存在的主要問題是由于人源化程度低，有些患者會產生耐藥性或不應答，所以針對有效靶點研發新的更安全更有效的全人源化抗體藥物具有很大的市場前景。另外，針對新靶點的藥物開發也具有巨大的市場潛力。

在國內申請人中，企業的數量多于高校及科研院所，在已經審結的申請中，有70%的申請已被授權。這不同于許多傳統科研領域，科技創新主要依賴于高校等科研機構，在醫藥領域，企業的創新研發動力被率先激發出來。這種情況一方面源于醫藥類企業相對于傳統重工業有著較低的硬件投入，另一方面也得益于近十幾年來生物醫藥類高科技人才的集中培養，另外國家鼓勵企業自主創新的優惠政策也層出不窮，使得創新型中小企業如獲甘霖，急速成長起來。自去年創業板市場改革以來，創新型中小企業融資更加便利，再加上互聯網技術進入醫藥市場，使得醫藥行業迎來前所未有的創新熱潮。

4 結束語

全人源抗體作為一個有著廣闊應用前景的新型技術，正處于蓬勃的上升期，因此受到國內外醫藥領域研究者的廣泛關注。我國學者緊跟世界醫藥巨頭的步伐，也做出不少成績。我國醫藥企業在科技創新中貢獻巨大，同時，當前社會也為創新型企業提供了前所未有的發展條件，如融資平臺與跨行業合作等。我國醫藥企業應乘此時機，加大投入，在全人源化抗體領域多出成果，比如探索更新更好的全人源抗體制備方法，或開發針對新靶點或有效靶點新表位的抗體藥物等。

參考文獻

[1]陳慰峰，金伯泉.醫學免疫學[M].人民衛生出版社，2004.

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[4]唐亞華，黃紅林.單克隆抗體的研究進展[J].生物技術世界，2015（3）：96.

[5]潘艷，張昕.單克隆抗體技術的研究進展[J].吉林工商學院學報，2014（5）： 88-90+120.

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[8]毛開云，陸嬌，江洪波.單克隆抗體技術相關專利分析[J].生物產業技術， 2012（6）：78-86.

[9]李紅玲.單克隆抗體治療腫瘤的研究進展[J].藥學研究，2014（1）.

作者簡介：邵思蜜，國家圖書館參考咨詢部，博士，館員。