基于專利分析的基因組編輯技術國際競爭態勢研究分析

專利文獻是獲取全球最新技術信息的重要來源，據世界知識產權組織(WIPO)統計，世界上90%～95%的新技術、新發明首先在專利文獻中公開。通過對專利文獻信息的檢索、統計和分析，可以發現反映國家、地區或機構的研發實力及技術競爭態勢的重要戰略和創新性信息，從而達到節約開發經費和縮短開發時間的目的[1]。基因組編輯技術(Genome Editing)/基因編輯技術(Gene Editing)是國家《“十三五”生物技術創新專項規劃》重點布局的前沿技術和顛覆性技術，可以對基因組進行精確而有效的編輯修飾，實現對特定DNA片段的敲除、加入等[2]。本文從專利申請數量、質量、技術布局重點、技術來源和市場布局多個角度分析基因組編輯技術的國際競爭態勢，為我國在該領域構建合理的專利保護網，提高專利技術優勢與競爭優勢提供相關借鑒和參考。

1 研究方法和數據來源

1.1 研究方法

本文采用的方法主要包括專利計量分析法和專利組合分析法[3-6]。專利組合分析法從專利質量和專利活動兩個維度分析創新主體的專利競爭實力，據此識別技術領導者、潛在技術競爭者、技術活躍者和技術落后者(圖1)。其中，專利活動(橫坐標)主要指創新主體在某領域的專利申請量，專利質量(縱坐標)是指主要通過有效專利占有率、技術范圍、國際范圍、權利要求數4個指標的均值衡量[7-11](表1)。

1.2 數據來源

本文選取了大為的Innojoy專利數據庫，該數據庫具有支持中英文檢索、可進行同族專利合并處理、提供權利要求數與同族數等可用于評估專利質量的指標等優點。技術要點選取主流的基因組編輯技術，包括鋅指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFNs)、轉錄激活因子樣效應物核酸酶(transcription activator like effector nucleases,TALENs)、規律性重復短回文序列簇(clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR)[10]。確定的檢索式為(TI,ABST+=Gene Edit or Genome Edit or multiplex gene edit or RNA edit or CRISPR or ZFNs or zinc finger nuclease or TALENs) and (PIC=A61 or C12 or A01H) and (AD=2008 To 2018)，檢索得到8 866件專利，進行同族合并和數據清洗后得到4 113條專利。

注：表中的創新主體指國家

2 專利申請態勢

2.1 專利申請總體情況

《專利合作條約》(Patent Cooperation Treaty，PCT)專利和三方專利是經濟合作與發展組織(Organization for Economic Co-operation and Development， OECD)關于創新和技術的重要指標[11]。專利申請人通過PCT可達到同時在眾多締約國家申請專利的目的， 簡化了繁雜的申請程序，因此PCT已經成為各國專利國際化的主要途徑。OECD對三方同族專利的定義來自歐洲專利局、日本專利局、美國專利與商標局保護共同發明的一組同族專利[12]。本文所指的三方專利不是嚴格意義上的三方專利，主要指來自歐洲專利局或日本專利局或美國專利與商標局的專利。從圖2可以看出，無論專利申請總量、PCT專利還是三方專利都處于增長趨勢。需要注意的是，2014年PCT專利數量急劇增長并超過三方專利的申請數量，說明全球基因組編輯技術已經開始加快專利的國際化戰略布局步伐。

圖2 全球基因組編輯技術專利申請趨勢

2.2 技術生命周期

一般來說，技術的生命周期分為技術導入期、技術成長期、技術成熟期和技術衰退期4個階段。技術導入期專利申請數量較少、增長率較低、創新主體較少，技術成長期專利增長率有所提高、創新主體增多，技術成熟期創新主體競爭激烈、專利申請數量增長緩慢、申請人數保持穩定，技術衰退期技術發展緩慢、市場萎縮、專利申請數量出現負增長、專利申請人變少[13]。

本文采用國內學者常用的曲線圖法分析判斷基因組編輯技術所處的生命周期[14]，從專利申請數量和申請人數兩個指標構建曲線圖(圖3)。

圖3 全球基因組編輯技術生命周期

從圖3可以看出，2013年以前為技術導入期，基因組編輯領域專利申請數量和申請人數較少，發展緩慢；2013年以后為技術成長期，基因組編輯技術進入快速發展階段，專利申請數量快速增加，專利申請數量超過專利申請人數。2013年新一代的基因編輯工具CRISPR出現，與第一代的ZFN和第二代的TALENs相比，CRISPR更加簡潔、廉價、高效，從而激發了基因組編輯領域大量專利的產出[15]。由于世界主要國家專利公開時間以及所選用數據庫本身數據的納入和加工具有一定的時間差，如中國的專利從申請到公開大概有18個月的時間間隔[16]，因此很多在2017年下半年及2018年申請的專利信息無法檢索到，在圖3表現出下降的假象。由于目前基因組編輯技術處于成長期，未來專利申請數量仍然會繼續增加，各創新主體之間的競爭將會更加激烈。

3 技術來源與市場布局

3.1 技術來源

3.1.1 總體情況

基因組編輯技術的專利主要來源于研發實力較強的國家。從專利申請數量來看，基因組編輯技術專利主要來源國為美國、中國、瑞士、日本、法國、韓國、德國、英國、加拿大和荷蘭。其中美國最多，中國位居第二位(表2)。

3.1.2 主要技術來源國專利申請

從圖4可以看出，美國、瑞士、日本、法國的基因組編輯技術研究起步時間均早于中國，這些國家基因組編輯技術的研發工作在2009年以前就已開始，有了一定的技術積淀，而中國在2010年以后才出現基因組編輯技術的專利。2013年以后中國的基因組編輯技術專利數量逐漸增多，申請數量超過了瑞士、日本和法國，且有追上并超越美國的潛力(圖4)。

表2 基因組編輯技術專利主要來源國

圖4 主要技術來源國專利申請數量

3.1.3 PCT及三方專利主要技術來源國

2008年-2018年，全球共申請了基因組編輯技術的PCT專利和三方專利2 162件。主要技術來源國見表3。

表3 PCT專利及三方專利的主要技術來源國

美國在PCT及三方專利數量方面遙遙領先其他國家，占比為69.73%；其次為日本、瑞士、法國，占比為72.41%，中國第三，占比為2.68%。但中國申請的專利總量在全球的占比是30.4%，可見目前中國申請的專利多以本土為主，存在母國效應，專利的國際化戰略尚處于起步階段。

3.2 市場布局

由于專利申請和維護需要繳納一定費用，特別是申請和維護海外的國際專利，費用一般較高。因此，可以認為只有當某個國家知識產權環境較好，而且具有市場潛力時，專利申請人才會選擇在這個國家進行專利申請活動。

從基因組編輯技術專利主要市場布局區域(表4)可以看出，專利受理數量最多的國家為中國，其次為世界知識產權組織，再次為美國、印度、加拿大、歐洲專利局、韓國、日本、澳大利亞和俄羅斯等國家或區域,可見全球基因編輯競爭布局高度關注中國市場。

表4 基因組編輯技術專利主要市場布局區域

4 區域競爭態勢

對各國專利指標計算結果(表5和圖5)分析發現，

美國屬于技術領導者，專利數量和專利質量均遙遙領先于其他國家；日本、瑞士、法國屬于潛在技術競爭者，專利數量相對較少而專利的質量較高；中國屬于技術活躍者，專利數量較多而專利質量有待提升；韓國屬于技術落后者，專利數量和質量均有很大的提升空間。

在三方專利占比、同族專利規模、權利要求數方面，中國基因組編輯技術遠遠低于其他六國，中國三方專利只有7個，而美國有536個；同族專利美國的平均數量為5.24個，中國僅為1.18個；權利要求平均數量瑞士為51.47個，美國為44.96個，中國僅有10.46個。

表5 各國專利指標計算

圖5 6個主要技術來源國專利競爭力分析

5 技術競爭態勢

5.1 技術IPC申請趨勢

國內外很多學者都采用IPC分類號進行技術領域的區分，IPC分類號可以分為部、大類、小類、大組和小組。

本文主要選取專利技術所在的IPC分類號小類進行分析，通過分析發現基因組編輯技術領域的專利主要分布在C12N(微生物或酶)、A61K(醫用配制品)、C12Q(含酶或微生物的測定或檢驗方法)、C07K(肽)、A61P(化合物或藥物制劑的特定治療活性)等小類(圖6)。

由年度申請趨勢來看，從2008年開始C12N申請數量遙遙領先于其他小類，從2013年開始A61K的專利數量逐漸超越其他位居第二。

圖6IPC年度申請趨勢

5.2 技術研發重心分析

技術重心指數是指某一創新主體在某技術領域的專利申請量占其全部申請量的比例。通過專利技術重心指數可以了解和判斷該國的技術創新重點和布局的主要領域，從而找出自身的優勢和特點。從圖7可以看出，美國、中國、日本、瑞士、法國這5個主要技術來源國均注重C12N(微生物或酶)的研發。此外，美國主要的研發重心還包括A61K(醫用配制品)、C12Q(含酶或微生物的測定或檢驗方法)、C07K(肽)，瑞士和法國的研究重點包括A61K(醫用配制品)、C07K(肽)、A61P(化合物或藥物制劑的特定治療活性)，中國的研究重點包括A01H(新植物或獲得新植物的方法)、A01K(畜牧業)、A61K(醫用配制品)，日本的研究重點包括A01K(畜牧業)、A61K(醫用配制品)、A61P(化合物或藥物制劑的特定治療活性)。

從申請數量來看，中國在A01H(新植物或獲得新植物的方法)、A01K(畜牧業)、C12R(微生物)領域存在數量優勢(圖8)。

圖7 主要技術源國技術重心指數對比

圖8 主要技術來源國IPC分類申請數量

6 結論及建議

通過上述分析可知，全球基因組編輯技術領域專利自2013年開始迅速增長，已經正式進入成長期，且從2014年起PCT專利數量急劇增長，專利的國際化戰略布局加快。可以預見，未來基因組編輯技術領域的競爭將會更加激烈。建議加強以下幾個方面的工作，以不斷提升我國在該技術領域的專利競爭力。

6.1 重視專利質量的提升

專利文獻除了具備科技文獻的屬性之外，還具備法律屬性和經濟屬性。專利文獻是我們進行技術創新、專利侵權取證、專利交易過程中專利價值評估的重要依據，專利質量的好壞直接影響到專利的技術價值、經濟價值和法律價值。通過上述分析可知，目前中國在基因組編輯技術領域的專利申請數量全球排名第二，有望超越美國成為全球第一。但與爆發式的專利數量增長情況形成鮮明對比的是良莠不齊的專利質量，中國的專利在技術范圍、國際范圍、權利要求數方面與美、日等國家差距較大，專利質量的提升迫在眉睫。近年來，國家知識產權局也意識到了這個問題，并且加強了對專利質量的審核。國內已經有部分企業和機構設立專人專崗從事專利質量提升工作，并且取得了一定成效，但是還沒有推廣到更多的機構進行實施，因此專利質量的提升還有很長的路要走。

6.2 重視專利國際化戰略布局

雖然中國近年來在基因組編輯技術領域的專利申請數量逐年增多，并且成為僅次于美國的第二大技術來源國，但是PCT專利和三方專利數量與美國差距較大，與瑞士、日本、法國也有一定差距，說明中國的專利缺乏全球性布局。目前中國的專利多在本國申請，存在明顯的母國效應。從2014年起，PCT專利數量急劇增長，包括美國在內的一些國家加快了專利的國際化戰略布局，使未來的專利國際化競爭更加激烈，因此中國應該盡早開展專利國際化戰略布局。從市場布局的主要區域來看，目前美國、瑞士、日本、法國等國家多在世界知識產權組織、中國、美國、印度、加拿大、歐專局等區域布局，在一些發展中國家尚未開展國際化戰略布局。因此，中國可以結合各個國家的知識產權環境和市場前景，選擇一些發展中國家提前進行專利戰略部署，如可以選取“一帶一路”沿線的發展中國家進行考察、布局，提前搶占市場先機。

6.3 進行持續的專利跟蹤與預警

專利競爭態勢處于不斷變化中，專利申請和授權數量每時每刻都在發生變化，因此應該進行持續的專利跟蹤與預警。中國在基因組編輯技術領域應該重點跟蹤美國、日本、瑞士、法國4個國家的專利發展態勢，設立專人專崗持續地跟蹤技術研究熱點、發展趨勢，選取合作伙伴，并有針對性地提出相關策略。

6.4 找到專利技術和創新的突破口

通過分析IPC分類可以看出，基因組編輯技術領域C12N(微生物或酶)是目前競爭最激烈的技術領域，其次為A61K(醫用配制品)。目前中國在這兩個類目下均不具備競爭優勢，但在A01H(新植物或獲得新植物的方法)、A01K(畜牧業)、C12R(微生物)領域存在數量優勢，說明中國主要優勢在基因組編輯技術的應用方面，而在技術的原創性方面與美、日等國差距很大，短時間內很難超越，需要加強在這幾個技術領域的專利申請。