CAR-T細胞療法新靶點開發專利技術發展狀況分析

郭婷婷，田小藕

·調查與研究·

CAR-T細胞療法新靶點開發專利技術發展狀況分析

郭婷婷*，田小藕*

采用 CAR-T 細胞治療，使一位當時年僅 6 歲險些被晚期白血病置于死地的患兒奇跡般地掙脫了死神的束縛，讓更多的研發者看到了希望的曙光，CAR-T 細胞治療研究日趨白熱化。

CAR-T，即表達嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR）修飾的 T 細胞。CAR 由胞外抗原結合域（scFv）、跨膜結構域和胞內信號傳導結構域組成。CAR-T 細胞治療技術，是指通過將上述 CAR 結構在體外進行基因重組得到重組質粒，再在體外將其導入到患者的 T 細胞內，使其表達上述嵌合抗原受體，然后經過純化和體外大規模擴增后，再輸回患者體內行使殺滅腫瘤細胞的功能［1］。CAR-T 療法的優勢在于其與腫瘤抗原的結合不需要依賴于 HLA 的呈遞，有效避免了腫瘤細胞 HLA 表達下調這一免疫逃逸機制，并能夠在短時間內產生大量具有腫瘤殺傷效力的 T 細胞，從而使其具備臨床應用前景。

CAR-T 細胞治療技術實質上是一種靶點依賴型治療，CAR 結構中包括一個腫瘤相關胞外抗原結合域，目標抗原的選擇對于 CAR 的特異性、有效性及安全性都是至關重要的。理想的目標抗原僅在腫瘤細胞表達，而在正常細胞中不表達，但技術發展至今，被視為靶點的一些腫瘤相關抗原仍可能在正常細胞中低水平表達，導致免疫治療產生脫靶毒性，引發嚴重的副反應，因此，對于腫瘤免疫治療新靶點的探索，一直備受關注。專利申請能夠從一定程度上反映領域中的前沿技術，本文從專利申請角度對 CAR-T 靶點開發技術進行分析，揭示該領域的技術熱點和競爭格局。

圖1 CAR-T 靶點開發相關專利申請量和 FDA 批準單抗數量

1 CAR-T 靶點相關專利分析

以國家知識產權局自主開發的專利檢索與服務系統中的德溫特世界專利索引數據庫（簡稱 DWPI）、世界專利文摘數據庫（簡稱 SIPOABS）和中國專利文摘數據庫（簡稱CNABS）為數據來源，以關鍵詞和分類號作為主要檢索手段，對涉及 CAR-T 靶點開發技術的相關專利申請進行檢索，檢索時間截止至 2015年6月30日，對檢索結果進行逐一閱讀和手工篩選，剔除發明點不在 CAR-T 靶點開發技術的專利申請。

1.1 申請量趨勢分析

按同族專利的最早申請日計，同時將衍生專利和其基礎專利以基礎專利計，圖1 反映了 CAR-T 靶點開發相關專利申請量發展趨勢和 FDA 各年度批準的單抗的數量。

由于 CAR-T 屬于靶點依賴性治療，因此 CAR-T 靶點的開發狀況與抗體的研究水平息息相關。由圖1 可見，1994年后經 FDA 批準的相當數量的單抗開始涌現，與此同時，CAR-T 新靶點相關專利也開始出現。從 1998年起直至2014年，幾乎每年都有申請，雖然數量不多，但整體顯示發展平穩，與 FDA 批準單抗量的趨勢大體相當。各年度專利申請量不多也說明了腫瘤抗原新靶點的開發并非易事。

1.2 申請區域分布

以技術原創國家為準，按照申請量由高到低對 CAR-T靶點開發技術相關專利申請的國家進行排序，結果如圖2所示。可以看出，申請量最大的是美國，獨占鰲頭，究其原因，其強大的經濟實力、完備的臨床試驗研究、充滿誘惑力的資本市場都無不吸引著研發者的眼球。而中國還未涉足新靶點研發領域，技術實力顯示出明顯的差距，雖然也具備能夠開展 CAR-T 臨床試驗的研發團隊，但所申請的專利涉及的是已報道的靶點的后續研究。

圖2 CAR-T 靶點開發技術相關專利申請的國家分布

1.3 技術發展路線

綜合考慮技術高度及臨床應用情況，篩選出具有代表性的專利申請，根據時間階段制得圖3，得到技術發展路線，并在其中標注了中國相關專利申請的情況。

早在 1989年，Eshhar 研究組的專利申請 IL8627888A就報道了將 scFv 和 FcεRI 受體（γ 鏈）或 CD3 復合物（ζ 鏈）胞內結構域融合形成嵌合 T 細胞受體，表達 CAR的 T 細胞能夠以抗原依賴、非 MHC 限制的方式結合腫瘤抗原，啟動并活化特異性殺傷腫瘤細胞的反應。該專利申請正式宣告了 CAR-T 的誕生。而后的十幾年間，研究者們陸續提出了采用結腸癌抗原癌胚抗原（CEA）［2］、結直腸癌抗原 A33［3］以及前列腺特異性膜抗原 PSMA［4］的相應抗體制備嵌合抗原受體（CAR），但還都停留在設想階段，這些專利申請中并未給出采用相應的 CAR-T 細胞治療癌癥的確鑿的實驗證據。

1.3.1 針對血液腫瘤的 CAR-T 靶點 1999年，FDA 于1997年批準的針對非霍奇金淋巴瘤、慢性淋巴細胞白血病抗原 CD20 的利妥昔單抗（Rituximab）在應用于臨床研究時取得了可喜的療效，且當時的臨床研究發現惡性 B 細胞下調 CD20 表達的能力有限，CAR-T 領域研究者們迅速捕捉到了這些關鍵成果，使得 CD20 成為了有吸引力的靶點。美國希望之城癌癥研究醫院（CITY OF HOPE）的專利申請WO1999US24484 首次報道了采用 CD20 作為 CAR-T 的靶抗原應用于治療非霍奇金淋巴瘤及慢性淋巴細胞白血病，并在體外水平證實了其療效。隨后的專利申請 US20040797609、WO2011US64191等也都是基于 CD20 抗原作出的。中國人民解放軍總醫院的抗 CD20-4-1BB-CD3zeta 項目已發布I 期臨床數據，在 7 例化療難治性、晚期彌漫性大 B 細胞淋巴瘤（DLBCL）患者中，含有大塊腫瘤的 2 個患者當中的 1 例經 CAR-CD20T 細胞治療后在 14 個月內顯示完全緩解，另一例 6 個月內表現部分緩解。4 個有較大塊腫瘤負荷病例當中的 3 個治療后取得 3～6 個月緩解，總應答率 75%［5］。

圖3 CAR-T 靶點開發相關專利技術發展路線（斜體顯示的是中國申請人的專利申請，粗線框內顯示的是進入中國的 PCT專利申請）

兩年后，美國希望之城癌癥研究醫院的另一篇專利申請WO2001US42997 也有著劃時代的意義。基于當時的相關研究發現，CD19 抗原在所有人惡性 B 細胞中均有表達，采用 CD19 單抗和毒性試劑構成的連接物可特異性地將毒性試劑遞送到惡性 B 細胞的胞內部分，且抗 CD19 的抗體也已進入了臨床試驗階段，于是上述專利申請提出了采用CAR-CD19T 細胞治療 B 細胞介導的免疫疾病。相關專利申請 US20030448256、US20040797609 等也都是以 CD19作為 CAR-T 療法的靶抗原而作出的。截至目前，利用CAR-CD19T 治療 B 細胞譜系的惡性腫瘤已經取得了廣泛的進展，正在進行 I/II 期臨床研究的 27 個項目中，有 19 個都是以 CD19 為靶抗原，制藥巨頭諾華公司的明星產品CTL019、Juno Therapeutics 的 JCAR015、JCAR017 也都是以 CD19 為靶抗原的抗急/慢性淋巴細胞白血病產品，均表現了前所未有的臨床療效，其中 CTL019、JCAR015 對急性淋巴細胞白血病的治愈率均達到 85% 以上，這兩個產品也都于2014年獲得了美國 FDA“突破性藥物”資格。可見，CD19 靶抗原的提出，對于 CAR-T 靶點開發領域具有里程碑式的意義。

此外，2011年，伊利諾伊大學基金會及賓夕法尼亞大學為主要申請人的專利申請 WO2011US64191 中提到了除CD19、CD20 之外的其他血液腫瘤相關靶抗原，如 CD22、CD33 等，不過最終只有涉及血液腫瘤的 CD19 抗原的技術方案獲得了授權。Juno Therapeutics 的 CD22 CAR 治療B 細胞癌癥項目已進入 I/II 期臨床研究階段。

1.3.2 針對實體瘤的 CAR-T 靶點 在血液腫瘤方面取得突破進展的同時，研究者們也從未停止過將 CAR-T 技術應用于實體瘤的努力。與血液腫瘤相比，實體瘤在其漫長的發生發展過程中，在腫瘤細胞周圍進化出了一個免疫抑制的微環境，在這個微環境中，存在許多具有抑制功能的 Treg 細胞、腫瘤相關巨噬細胞、髓源性抑制細胞、腫瘤本身異常高表達的一些抑制分子（如 PD-L1）以及分泌的抑制性細胞因子等（如 TGF-β 和 IL-10），在這種情況下，CAR-T 細胞歸巢到腫瘤組織部位的能力就被大大削弱。在實體瘤CAR-T 靶點開發方面，在結腸癌抗原癌胚抗原（CEA）、結直腸癌抗原 A33、前列腺特異性膜抗原 PSMA 相關專利申請之后，Eshhar 研究組又于 1999年在專利申請WO1999IL00622 中報道了針對黑色素瘤相關腫瘤蛋白MAGE-1 的嵌合 T 細胞受體，MAGE-1 在除睪丸外的其他正常組織中均無表達，而是僅在一些組織類型的腫瘤中表達；美國衛生和人力服務部的專利申請 US20010803578中也對針對黑色素瘤抗原的 CAR 進行了保護，此外還有卵巢癌抗原；美國希望之城癌癥研究醫院的專利申請US20020120198 及系列申請報道了采用針對 CE7+ 的CAR-T 治療兒童神經母細胞瘤。但這些專利申請中涉及的靶點技術均未進入臨床試驗階段。

直到 2007年，the General Hospital Corporation 和Children's Medical Center Corporation 為主要申請人的專利申請 WO2007US21575 報道了針對表皮生長因子受體EGFRvIII 抗原的 CAR-T 可有效抑制小鼠顱內腫瘤，并提出可采用表皮生長因子受體 EGFRvIII 抗原的 CAR-T 治療神經膠質瘤、乳腺癌、肺癌及卵巢癌。由此衍生的專利申請 WO2012US29861、US201414184924 等也都鎖定了EGFRvIII 抗原為CAR-T 的治療靶點。諾華公司利用CAR-EGFRvIIIT 治療膠質瘤的項目已進入了臨床前試驗階段，并于 2015年初設計出了臨床 I 期研究方案。

2009年，美國希望之城癌癥研究醫院的專利申請WO2009US55029 報道了針對實體瘤抗原 Her2neu 的CAR-T。在 2015年4月的 ASCO 快報上報道了CAR-Her2neuT 治療實體瘤的臨床結果，該臨床試驗由貝勒醫學院主導，共招募了 17 位復發的 Her-2 陽性肉瘤患者，在所檢測的 9 位患者中有 7 位患者血液中檢測到 CAR-T細胞存活超過 6 周的證據，這些患者在接受 CAR-T 療法時均未接受其他療法，中位總存活期為 10 個月，其中一位患者觀察到腫瘤超過 90% 壞死的臨床表現。

2011年，伊利諾伊大學基金會及賓夕法尼亞大學為主要申請人的專利申請 WO2011US64191 中還提到了 ROR1，mesothelin 等實體瘤抗原，為后續研究奠定了堅實的基礎。Juno Therapeutics 的研究項目 ROR-1 CAR 治療實體瘤及慢性淋巴細胞白血病目前處于臨床前試驗階段。諾華公司的CART-Meso 治療胰腺間皮瘤項目已于 2015年4月發布了 I 期臨床數據，在 5 名患者身上測試了 CART-Meso 療法，其中 2 人患有卵巢癌、2 人患有上皮間質瘤（一種肺癌）、另有 1 人患有胰腺癌，這 5 名患者在此前接受過多種療法均告無效，該臨床 I 期研究中 5 位受試患者在接受治療時出現了敗血癥、氣短及白細胞水平升高等副作用，但無重大副作用，患者接受 T 細胞回輸后的第 28 天仍可檢測到 CAR-T 細胞的存在，同時有跡象顯示出這些 T 細胞向腫瘤部位富集，影像學手段顯示其中 1 名患者體內的實體瘤體積出現萎縮跡象，另 1 名肺癌患者肺部的惡性細胞出現減少的跡象。雖然還未達到在白血病等非實體瘤方面的治療效果，但 CAR-T 療法已在實體瘤治療方面嶄露頭角，前景廣闊。

此后，研究者們又陸續提出了在血液腫瘤、實體瘤和腦瘤均有表達 CD70 抗原［6］、卵巢癌抗原葉酸受體 α（FRα）［7］、肝細胞癌抗原 GPC-3［8］、B7-H4［9］、多發性骨髓瘤抗原BCMA［10］、成纖維細胞活化蛋白（FAP）［11］、腫瘤內皮標記TEM1（CD248）或 TEM8［12］、葉酸受體 β（FRβ）［13］等 CAR-T新靶點，相信不久的將來都會進入臨床試驗階段，屆時也會充實 CAR-T 在實體瘤領域的療效數據。

1.3.3 國內申請人相關專利申請現狀 中國申請人的相關專利申請均是基于已開發的靶點作出的抗體優化等，制備了應用于 CAR 的血管內皮生長因子受體、內皮生長因子受體、GPC-3 等的抗體，針對 CD20 靶點制備了優化的 CAR結構。前文所述的中國人民解放軍總醫院的已發布 I 期臨床數據的抗 CD20-4-1BB-CD3zeta 項目便是基于專利申請201410062069.7 而作出的，顯示了卓越的療效。但目前中國還沒有關于 CAR-T 領域腫瘤新靶點的專利申請問世。

1.4 小結

從 1997年利妥昔單抗被 FDA 成功獲批開始，依賴于抗體的 CAR-T 靶向治療技術重新進入了人們的視野，隨之對于 CAR-T 新靶點的探索也成為了熱點，隨著 1998年第一件 CAR-T 靶點相關專利申請出現，十幾年間關于新靶點的探索從未間斷，專利申請如雨后春筍般涌出。在對于新靶點的探索研究中，有著雄厚資本的美國具有明顯的優勢，無論從申請量還是技術輸出方面都遙遙領先。而在該領域中，目前公開的中國申請人的專利申請均是基于已開發的靶點而進行的研究，如抗體的優化、CAR 結構的優化，對于新靶點的開發，無論是申請量還是技術水平、技術輸出都還是空白。但截至目前進入中國的相關國外申請也為數不多，僅有 4 篇涉及首次公開的新靶點，這對于中國研究者來說是個利好，仍然具有很大的研發與專利保護空間。

2 啟示

據報道，我國每年新增腫瘤患者 350 萬以上，入院人數超過了 600 多萬，每年因癌癥死亡的人數高達 250 萬以上，腫瘤治療領域潛在市場規模龐大。在 CAR-T 細胞治療技術領域，中國研究人員面臨著巨大的機遇和挑戰。對CAR-T 療法中的第一個重要環節——新靶點的開發技術發展和專利保護狀況進行分析，為我國科研工作者提供一些啟示。

第一，提升創新能力是根本。鑒于中國人民解放軍總醫院的相關專利申請涉及的方案已進入臨床并取得了可喜的成效，表明我國在局部研發方面具有優勢，可廣泛建立合作機制，以局部帶動整體，提高總體研究水平。可把主要研究目標鎖定在更具潛力的實體瘤靶點研發方面，密切關注同行業國外大型制藥公司的前沿技術動態、借鑒前人的研究經驗，爭取早日形成自己的核心技術。

第二，注重專利保護策略，提升專利保護和轉化意識。不僅要提升專利申請的意識，更要提升運用專利策略的意識，在市場中實現雙贏。通過密切關注主要申請人的相關專利技術，及時開展專利分析和預警工作，從而為科研方向的選擇提供服務。規避現有專利技術的壁壘，尋找機會及時申請外圍專利及后續衍生專利，盡快形成自己的專利布局。熟悉各國家和地區的專利審查標準，為占領國際市場做充分準備，使自身價值與利益實現最大化。此外，對于進入中國的外國申請，如果他們的核心專利在中國市場得到有效的專利保護，這無疑將給國內制藥企業帶來不小的壓力。不過到目前為止，CAR-T 靶點領域的“進口”到我國的專利還處于未審或在審尚未結案的狀態，因此，國內相關領域研究人員應當密切關注法律狀態和審批過程，及時跟進，對于后續有可能授權的專利，必要時可采取無效訴訟等措施，延緩或阻礙其在中國取得專利權，以保護國內企業的利益。在轉化方面，充分利用政府及各級機構的大力支持，積極建立合作機制，致力于將專利成果推向市場，實現產業轉化。

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10.3969/j.issn.1673-713X.2015.06.019

100190 北京，國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心

郭婷婷，Email：guotingting@sipo.gov.cn

2015-07-13

*同為第一作者