嵌合抗原受體T細胞技術相關專利分析

李 晨

(國家知識產權局專利局醫藥生物發明審查部 北京100088)

0 引 言

嵌合抗原受體(Chimeric Antigen Receptor，CAR)是一種由抗原識別域、鉸鏈區、跨膜區和胞內信號域依次組成的模擬 TCR功能的人工受體，其中抗原識別域通常為特異性結合靶點的單鏈抗體。嵌合抗原受體T細胞(CAR-T細胞)是通過將外源性人工設計的 CAR 基因導入 T細胞內進行基因修飾改造后得到的表達有CAR的T細胞。

CAR技術最早自 1989 年由 Gross等提出[1]，到目前為止，CAR技術已經經歷了四代發展。2014年7月，美國賓西法尼亞大學和瑞士諾華公司開發的個性化CAR-T療法CTL019獲得美國食品和藥物管理局(FDA)的突破性藥物認證[2]，并于 2017年被 FDA批準用于治療兒童和年輕成人急性淋巴細胞白血病。CAR-T 療法的上市，標志著血液系統惡性腫瘤治療新時代的到來[3]。

本文擬從中國專利申請量、申請人分布、主要申請人專利布局等方面，分析 CAR技術發展趨勢，分析判斷該技術在國外的技術應用階段以及前景，進而研究提出該技術在國內的發展現狀和方向。

1 CAR-T相關專利分析

1.1 CAR-T專利技術分析范圍

使用 S系統的 CNABS數據庫，檢索日期為2019年 3月 1日。檢索時以關鍵詞“嵌合 2w受體”和 IPC分類號 C07K、C12N、A61K對這一領域的專利進行全面檢索。獲得結果后，通過人工方式排除以下主題的申請：已公開專利申請的分案申請；僅針對 T細胞的改造；與 CAR-T 聯用的藥物組合物；用于檢測等的試劑盒、設備；T細胞培養保存方法。經過篩選，得到 627 篇已公開的專利申請文獻，用于下一步分析。

1.2 專利申請量變化趨勢

專利申請量隨年份的變化如圖1所示。從圖中可以看出，雖然 1989年就提出了 CAR技術，然而2011年以前的申請量極少，這反映了CAR-T免疫療法從概念到可以具體操作的方案經過了漫長時間。隨著 CAR-T的臨床實驗取得進展[4]，2011年起申請量開始緩慢增長，2015年申請量開始爆發，這與CAR-T技術本身的發展歷程相符。由于專利申請公開的時間要晚于申請的時間，檢索中的 2015年之后申請量比實際申請量要少。

此外，從圖1可以看出，2014年以前，國外來華的申請量是國內申請量的2倍以上，符合歐美等國家在 CAR-T領域研究的領先狀況。由于國內申請部分請求提前公開，而通過 PCT途徑的國外來華申請可自申請日起 30個月才進入國家階段，檢索中顯示的2015年后的國外來華申請與國內申請的數量無法準確反映真實的申請量對比。

圖1 專利申請量年度趨勢圖Fig.1 Annual tendency of patent application

1.3 知識產權來源地分析

對申請的來源國進行統計，共分布于 14個國家：中國 387件、美國 160件、英國 23件、瑞士和法國各16件、德國9件、日本4件、加拿大3件、新加坡、韓國和澳大利亞各 2件，以色列、芬蘭和丹麥各1件。國外來華申請主要集中在美國和英國等發達國家，其中美國的申請量占國外來華總量的 67%。這也反映出各國在CAR-T領域的技術研發實力。

1.4 技術發展趨勢分析

對各申請主體的申請量進行了統計，其中國內申請量前 6的申請主體分別為上海恒潤達生生物科技有限公司(29件)、上海優卡迪生物醫藥科技有限公司(22件)、山東興瑞生物科技有限公司(17件)、中國人民解放軍總醫院(16件)、武漢波睿達生物科技有限公司(9件)和科濟生物醫藥(上海)有限公司(8件)；國外來華申請量前6的申請主體分別為賓夕法尼亞大學董事會/托管會(30件)、UCL商務股份有限公司(16件)、諾華股份有限公司(14件)、塞勒克提斯公司(13件)、希望之城公司(12件)和紀念斯隆-凱特琳癌癥中心(11件)。前 6位國內申請人中的5位是生物科技公司，國外來華申請量前6的申請人中4位是公司。這顯示CAR-T技術已經從單純的科研發展到了應用領域，與抗體、疫苗等領域企業作為研發主體的情形相似。

2 專利布局分析

從國外來華申請和國內申請中專利申請量最大的2個申請主體分析CAR-T技術專利布局。

2.1 賓夕法尼亞大學專利申請情況

國外來華申請中，申請量最大的申請主體為賓夕法尼亞大學董事會/托管會。2012年諾華與賓夕法尼亞大學達成了一項全球合作協議，共同研發 CAR免疫療法為主的癌癥治療方法。最早被美國 FDA批準上市的 CTL019就是由其聯合研發的。因此，上述申請中部分是由賓夕法尼亞大學和諾華股份公司作為共同申請主體申請的。

CTL019是一種針對 CD19的二代 CAR-T細胞。圍繞著CD19作為靶點的CAR，賓夕法尼亞大學申報了一系列專利。2011年其申請的公開號為CN1031920406A的專利申請涉及 CD3信號傳導結構域序列的改進，改進后的 CART19 細胞在血液中持續時間延長。2013年的申請 CN104136458A等涉及共刺激信號區的選擇，其中包含 CD2信號傳導結構域的CAR可改變 CAR-T細胞存活和活化誘導細胞死亡的閾值，包含ICOS細胞內信號傳導結構域的CAR可增強基因改造的T細胞的持續性。2014年的申請CN105392888A將CAR中針對CD19的scFv進行人源化改造以降低排斥反應。

除了 CD19靶點外，還研發了針對其他靶點的CAR，涉及的疾病不局限于血液系統腫瘤，還包括實體腫瘤、免疫系統疾病等。2012年的申請CN103442786A 涉及治療卵巢癌的包括 α-葉酸受體結合結構域的CAR及CAR-T細胞。2014—2015年提交了靶向 EGFRvIII、間皮素、BCMA、CD33、CLL-1、CD123等不同位點的 CAR的專利申請，CN105358576A等。2016年又提出了靶向 CD4或HIV特異性scFv 的CAR治療HIV感染的專利申請(CN108779161A)。此外，賓夕法尼亞大學還提交了一些涉及改善 T細胞功能的申請，包括將細胞中陰性信號轉換為陽性信號的轉換受體(CN104114233A)，下調 T細胞中內源基因的表達(CN107206024A等)。

在研究后期，進一步開始拓展 CAR-T與其他藥物的聯合治療，包括：將CART細胞與激酶抑制劑組合施用(CN107075482A)；將嵌合抗原受體和 B細胞抑制劑、雙特異性抗體或抗 PD-L1抗體聯用(CN108350058A等)；將結合B細胞抗原的嵌合抗原受體和結合腫瘤抗原的嵌合抗原受體聯用(CN109153714A)。

綜上可知，賓夕法尼亞大學在 CAR-T領域的申請涉及多個方面，包括 CAR序列的優化、靶點的擴展、T細胞的改進、聯合治療等，體現了大學研究的延續性和全面性。

2.2 上海恒潤達生生物科技有限公司專利申請情況

國內申請量最多的是上海恒潤達生生物科技有限公司。2016—2018年，該公司陸續申請了一系列專利，涉及的靶點包括 CD19、GPC3、間皮素、CD123、CD22、BCMA、NY-ESO-1、GD2、ROR1、CLL-1(CN107446051A 等)。上述申請中，除了構建了單獨的CAR外，還設計了編碼共表達CAR和tEGFR的核酸，使其具有體內示蹤和安全開關的作用。此外，還對CAR中使用的胞內細胞共刺激因子進行了對比研究(CN108070607A等)，同時還申請了混合施用不同CART細胞的申請(CN108239623A等)。

除了開發針對不同靶點的CAR-T技術，2017年，恒潤達生進行了一系列共表達抗體片段或細胞因子的申請，包括共表達 tEGFR和抗人 PD1的片段的CAR，使制備的 CAR-T細胞帶有分泌 PD1抗體功能，對免疫抑制微環境具有調節作用(CN108330133A等)；共表達細胞因子的第四代CAR(CN108624607A等)，可增強對特異性腫瘤細胞的殺傷能力。之后，其又開發了雙靶向的嵌合抗原受體(CN109423495A等)。

上海恒潤達生生物科技有限公司申請專利的時間較晚，研發重點集中在對 CAR組成結構的改進上，包括靶向不同位點的單鏈抗體選擇、CAR的開關、與抗體共表達、與細胞因子共表達等。相比賓夕法尼亞大學，雖然其進入該領域的時間較晚，但其研發內容比較集中，在 CAR結構方面進行了積極探索和布局。

3 結 語

目前，CAR-T技術在不斷的理論研究與臨床實踐中取得突破，因其巨大的市場前景，國內外眾多研究團隊和公司在 CAR-T領域的積極探索和布局，專利申請量呈爆發式增長。我國的生物技術企業和科研單位等亦投入了大量的人力物力對CAR-T領域進行原創或改進。通過對國內外技術的綜合分析，建議我國除在 CAR結構方面繼續開展深入研究外，可在CAR序列的優化、靶點的擴展、T細胞的改進、聯合治療等領域研究具有自主知識產權的CAR-T相關技術，搶占該領域的新興市場。