小核酸藥物發展態勢分析Δ

喬志偉，尤瑾，鄒玥，李洋#，李紅玉（1.蘭州大學藥學院，蘭州 730000；2.蘭州大學技術與創新支持中心，蘭州 730000；3.蘭州大學生命科學學院，蘭州 730000）

小核酸藥物是指能夠與特定的mRNA結合，通過干預mRNA翻譯效率，最終達到治療效果的特定序列的小片段核苷酸[1]。小核酸藥物包括反義寡核苷酸（antisense oligonucleotides，ASO）藥物、小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）藥物、微RNA（microRNA，miRNA）藥物等[2]。與傳統的小分子化學藥和重組蛋白類藥物相比，小核酸藥物具有治療效率高、特異性強、藥物毒性小和應用領域廣等諸多優點[3]。由于小核酸藥物的靶點是致病基因，因此能夠為目前無法治愈的嚴重遺傳疾病提供開創性的治療思路。例如美國Ionis公司研發了首個用于治療脊髓性肌萎縮癥的基因治療藥物諾西那生鈉（Spinraza?），該藥分別被美國FDA（2016年）和中國國家食品藥品監督管理局（2019年）批準上市，并于2020年創造了21億美元的全球銷售額[4]。

2015年9月，國務院在《中國制造2025》中明確把生物醫藥作為重點發展的十大領域之一。作為生物醫藥領域重要分支之一的小核酸藥物，已經在神經病變、心血管疾病的治療方面展現出了巨大的潛力，但目前尚未有相關的國產藥物獲批上市。為了進一步提高我國制藥企業在小核酸藥物領域的創新水平，降低研發成本，規避專利侵權風險，本文擬從學術文獻發表、專利申請情況出發，對小核酸藥物的研究熱度、研發國家、研發機構和技術主題等方面進行分析，旨在全面揭示小核酸藥物的研發態勢，從而為我國小核酸藥物研發提供參考。

1 數據與方法

1.1 數據來源

本文以Web of Science數據庫作為學術文獻的檢索平臺，以Web of Science Core Collection作為數據庫來源，通過關鍵詞進行主題檢索，檢索年限為1980年1月－2021年12月，檢索策略為TS＝（“antisense oligonucleotide”OR“RNA interference”OR“siRNA”OR“small nucleic acid”OR“aptamer”）。初次檢索后共獲得66 421篇文獻，通過CiteSpace 5.8.R3軟件的“Remove Duplicates”模塊去重，并僅保留“article”類文獻，最后得到59 819篇學術文獻。此外，本文以智慧芽專利數據庫作為專利數據來源，通過中英文關鍵詞和專利分類號進行組合檢索，檢索年限為1980年1月－2021年12月，檢索策略為（（（TA_ALL：（“寡核苷酸”OR“寡聚合物”OR“寡聚化合物”OR“低聚化合物”OR“低聚物”OR“oligonucleotide”）AND TA_ALL：（“反義”OR“antisense”））OR IPC：（C12N15/113））OR TA_ALL：（“RNA interference”OR“siRNA”OR“RNAi”OR“iRNA”OR“RNA干擾”OR“基因沉默”OR“干擾RNA”）OR TA_ALL：（“miRNA”OR“微RNA”OR“微小RNA”OR“microRNA”））。初次檢索后共得到43 276組簡單同族專利，通過檢索式優化后最終得到37 645組簡單同族專利。

1.2 分析方法

采用OriginPro 2021軟件對小核酸藥物的研究熱度、研發國家、研發機構和技術主題等進行統計分析。采用CiteSpace 5.8R3軟件以關鍵詞為節點進行共現分析和突現分析。其中，關鍵詞共現分析是通過統計分析一組詞的共現頻率，以推測其聯系的疏密性；關鍵詞突現分析是通過對關鍵詞出現的時間分布和動態變化進行分析，以反映相關領域的研究前沿[5]。CiteSpace軟件的相關參數設定如下：時區分割設置為1年，閾值設定為“TOP N＝50”，其他參數為系統默認值。

由于一個專利家族即代表一組技術，因此本文的專利統計分析采用簡單同族專利（指具有共同優先權，在不同國家或國際專利組織中多次申請、公布或批準，內容相同或基本相同的一組專利文獻，一組專利即代表一項技術）作為數據統計源，并在統計圖中采用“組”作為單位。

2 結果

2.1 小核酸藥物的研究熱度分析結果

根據研究熱度分析結果可知，全球小核酸藥物文獻發表與專利申請趨勢整體可以分為3個階段：

第1個階段為1980－1990年。該階段小核酸藥物的研究處于萌芽期，每年的文獻發表量與專利申請量均處于較低水平。結合小核酸藥物的發展歷程來看，該段時間小核酸藥物遞送技術發展緩慢、藥物脫靶效應明顯、半衰期較短[6－7]，導致藥物安全性極低，投資回報率遠低于其他類型藥物。

第2個階段為1991－2002年。該階段小核酸藥物的研究處于發展期，此時專利申請量整體領先于文獻發表量。結合小核酸藥物的發展歷程來看，該段時間隨著基因測序技術的逐漸成熟，藥物遞送技術的不斷發展，藥物半衰期和靶向性等瓶頸問題的逐漸解決，藥物的安全性也有所提高[8]。國際上核酸研發企業與機構已經逐步建立起專利壁壘，因此該階段的專利申請量整體領先于文獻發表量。

第3個階段為2003－2021年。該階段小核酸藥物的研究處于爆發期，文獻發表量與專利申請量呈指數增長，文獻發表量整體領先于專利申請量，體現了小核酸藥物旺盛的市場需求和廣闊的發展空間。結合小核酸藥物的發展歷程來看，該階段小核酸藥物逐漸成為研究機構的研發熱點，研發企業對該領域的戰略布局不斷加強，隨著N-乙酰半乳糖胺、脂質納米載體等藥物遞送關鍵技術的重大突破，小核酸藥物的半衰期和靶向性均顯著提高[9－10]，上市或進入臨床階段的藥物明顯增多。

值得注意的是，雖然我國在小核酸藥物領域的研發起步較晚，但是近年來我國文獻發表與專利申請總量呈逐年升高的趨勢，且在2020－2021年期間的全球占比已達到40%～50%，表明我國在小核酸藥物領域的研發投入和技術創新活力不斷增強。全球小核酸藥物相關文獻與專利數量的年度產出趨勢見圖1。

圖1 全球小核酸藥物相關文獻與專利數量的年度產出趨勢

2.2 小核酸藥物的研發國家分析結果

2.2.1 文獻與專利的主要產出國家 美國和中國是主要的文獻和專利產出國。美國在小核酸藥物領域的文獻發表量為25 703篇、專利申請量為14 240組，無論在文獻發表還是專利申請方面美國均位居第一，說明其技術儲備深厚。而中國在小核酸藥物領域的文獻發表量和專利申請量也分別達到了15 927篇和8 937組，與日本、韓國、德國、法國相比優勢明顯。小核酸藥物文獻與專利的主要產出國家見圖2（因部分文獻的作者或機構屬于不同的國家，本文在統計時分別統計到不同國家類別下，因此會出現不同國家產出的文獻總數與檢索結果數據不一致的情況）。

圖2 小核酸藥物相關文獻與專利的主要產出國家

2.2.2 主要文獻產出國的文獻發表分析 進一步對美國、中國、日本、德國、英國這5個主要文獻產出國的文獻發表情況進行分析后發現，在2006年以前，美國文獻發表量與年度趨勢增長速度遠超其他國家，處于絕對領先的地位；日本、英國、德國文獻發表量增長緩慢，而中國則處于起步階段。2006－2012年，中國文獻年度發表量大幅增加，美國文獻發表量增長速度則逐漸放緩。2013－2021年，各國年度文獻發表量的增速均趨于平穩，提示相關技術逐漸成熟。5個主要文獻產出國的文獻年度產出趨勢見圖3A。

圖3 5個主要文獻和專利產出國的年度產出趨勢

2.2.3 主要專利產出國的專利申請分析 對美國、中國、日本、韓國、德國這5個主要專利產出國的專利申請情況進一步分析發現，美國與中國的專利申請量相對于日本、韓國、德國總體增速較快。值得注意的是，雖然我國在該領域的專利布局較晚，但是近年來專利申請量的增速卻領先于其他各國。5個主要專利產出國的專利年度產出趨勢見圖3B。

2.2.4 主要專利產出國的專利技術流向分析 專利技術流向分析能夠反映主要技術產出國的專利國際布局情況。研究表明，美國更加注重海外市場的開拓，在德國、歐洲等區域均有專利布局；而中國、日本、韓國、德國則更注重在本國的專利布局，國際專利布局相對于美國則較弱。

2.2.5 主要專利產出國專利轉讓情況 專利轉讓涉及到專利權的歸屬以及技術許可問題，可直接反映出該國企業的研發活躍程度和資金投入熱度。研究顯示，美國與中國的企業在小核酸藥物領域的研發活躍程度與資金投入熱度均處于領先地位，日本、德國緊隨其后。主要專利產出國的專利轉讓情況見圖4。

圖4 主要專利產出國的專利轉讓情況

2.3 小核酸藥物的研發機構分析結果

2.3.1 相關文獻主要產出機構 從機構所屬國家角度來看，文獻發表量排名前10位的機構中有5個在美國，2個在法國，剩下3個分別在中國、德國和英國，這說明美國在該領域研發優勢巨大。從文獻發表量角度來看，美國加利福尼亞大學與哈佛大學的文獻發表量均超過了2 000篇，位居前2位。值得注意的是，我國雖然在該領域起步較晚，但是中國科學院已經有了一定的研發積累，文獻發表量達到了1 580篇，處于第4位。從研發熱度角度來看，中國科學院處于領先地位，說明近年來我國研發機構對該領域的重視程度越來越高。小核酸藥物全球文獻產出排名前10位的機構情況見表1。

表1 小核酸藥物全球文獻產出排名前10位的機構

2.3.2 相關專利主要產出機構 從機構所屬國家角度來看，專利申請量排名前10位的機構中超過一半是在美國，剩下的機構分別在法國和瑞士。同文獻產出態勢相同，美國在專利產出方面仍然優勢巨大。從機構的屬性角度來看，專利申請量排名前10位的機構中包括4家企業、4所高校、2所科研機構，相較于主要文獻產出機構分布態勢，企業在專利產出機構中占據更為重要的地位，這表明企業研發機構更加重視知識產權的保護。從專利申請量來看，美國Ionis公司處于絕對領先地位，專利申請量遠遠領先于其他機構，技術儲備優勢明顯。從研發熱度角度來看，美國Alnylam公司和加利福尼亞大學近年的研發熱度較強，發展潛力巨大。小核酸藥物全球專利產出排名前10位的機構見表2。

表2 小核酸藥物全球專利產出排名前10位的機構

2.4 小核酸藥物的技術主題分析結果

2.4.1 小核酸藥物相關文獻研究熱點 通過分析全球小核酸藥物不同時間段的研發熱點變化顯示，在1980－2000年，小核酸藥物相關文獻的熱點關鍵詞是ASO、秀麗隱桿線蟲、體內實驗等，且小核酸藥物的研發熱點集中在ASO技術。ASO技術是最早應用于小核酸藥物的技術，自1978年被提出以來，迅速成為了國際核酸研發機構的關注焦點[11]。1998年，ASO藥物Vitravene?在美國FDA成功獲批上市，給予了研發人員更強的信心。此階段大部分研究采用秀麗隱桿線蟲模型來評價小核酸藥物的藥效。

在2001－2005年，小核酸藥物文獻的熱點關鍵詞是ASO、雙鏈RNA、RNA干擾、秀麗隱桿線蟲、哺乳動物等。自1995年RNA干擾現象首次被發現[12－13]，經過數年的發展，相關技術已經趨于成熟，siRNA藥物同ASO藥物一樣成為了此階段的研發熱點。在此階段，研究人員已經普遍啟用哺乳動物模型來評價小核酸藥物的藥效，小核酸藥物的開發進入了新的階段。

在2006－2010年，小核酸藥物文獻的熱點關鍵詞是RNA干擾、蛋白質、秀麗隱桿線蟲、ASO、機制、基因表達、遞送等。多數研究表明，siRNA藥物相較ASO藥物可能會產生更好的體外療效[14]，因此siRNA技術發展迅速，研發熱度超過了ASO技術，成為小核酸藥物主要研發熱點。同時，小核酸藥物的遞送技術也成為研發熱點之一。

在2011－2015年，小核酸藥物文獻的熱點關鍵詞是RNA干擾、ASO、機制、基因表達、癌癥、秀麗隱桿線蟲、miRNA、靶點等。在該段時間內，RNA干擾仍舊是小核酸藥物的主要研發熱點，并且針對癌癥的研究變得異常火熱，同時miRNA技術成為了研發熱點之一。

在2016－2020年，小核酸藥物相關文獻的熱點關鍵詞是RNA干擾、ASO、基因表達、蛋白質、癌癥、秀麗隱桿線蟲、疾病、靶點、遞送等。在此階段，距離小核酸藥物提出已經近40年的時間，小核酸藥物的臨床適應證已經擴大到百余種，研發趨向多樣化發展，包括機制研究、適應證研究、遞送研究等。

中國與全球研發熱點基本一致：2000年以前的研究熱點均集中于ASO技術，而后逐漸轉向RNA干擾技術，包括針對小核酸藥物的機制研究、基因表達研究、蛋白通路研究等。不同的是，我國自2001年就開始重視針對小核酸藥物治療癌癥的研究，并在該領域保持一定的研發優勢。

2.4.2 小核酸藥物研究前沿 對全球小核酸藥物文獻進行突現分析發現，全球小核酸藥物研究前沿主要是“靶點”“RNA干擾”“遞送技術”等領域。對中國小核酸藥物文獻進行突現分析發現，我國在該領域的研究前沿主要是“生物合成方法”與“遞送技術”領域。與全球研究前沿相比，我國更側重于基礎研究，這可能與我國在該領域起步較晚有關。

2.4.3 小核酸藥物相關專利技術主題 專利的國際專利分類（International Patent Classification，IPC）組成可以反映出專利的技術主題分布情況。本文的統計結果顯示，全球小核酸藥物的IPC主要分為如下幾個類別（分類號具體釋義參見國家知識產權局2022年發布的國際專利分類表）：（1）醫用配制品及蛋白類載體，主要包括A61K31、A61K48、A61K38、A61K39、A61K47、A61K45、A61K9、C07K14、C07K16。（2）核酸序列，主要包括C12N15、C07H21。（3）檢測、研究方法，主要包括C12Q1、G01N33、C12N9。（4）藥物適應證，主要包括A61P35。（5）細胞株系，主要包括C12N5。目前絕大部分小核酸藥物專利申請都集中在醫用配制品及蛋白類載體、核酸序列這2個方向。其中，醫用配制品及蛋白類載體主要涉及小核酸藥物的載藥技術和核酸序列及其修飾改進上，這也是小核酸藥物開發中最為關鍵的2項技術。

進一步分析IPC技術排名發現，核酸序列類別下的C12N15，醫用配制品及蛋白類載體類別下的A61K31、A61K48，檢測、研究方法類別下的C12Q1，以及藥物適應證類別下的A61P35是目前關鍵技術方向，我國企業未來應該重點關注。

相較于全球主要IPC技術分類情況，我國研發機構側重于核酸藥物的檢測方法、藥物適應證等方向，與全球研發重點存在一定差異。

2.4.4 小核酸藥物相關專利技術熱點 主要IPC技術申請趨勢可以反映出小核酸藥物相關專利的技術熱點變化。分析結果顯示，從2000年開始，C12N15技術方向的專利申請量就明顯領先于其他技術方向，并且近年來更是呈現出加速上漲的趨勢。A61K31、C12Q1、A61P35技術方向的年專利申請量也呈逐年遞增的趨勢，研究人員可以重點關注。

近些年，該領域也出現了部分技術熱點的更迭，例如，自2015年開始A61P35技術方向的專利申請量明顯增加，并于2017年超過A61K48技術方向成為第4大技術方向，說明小核酸藥物在治療腫瘤方向展現出巨大的潛力。A61K48技術方向自2016年來專利申請量呈現下降趨勢，進入瓶頸期，因此我國企業在選擇研發方向和進行專利布局時要尤為謹慎，必要時需要重點關注美國Ionis公司、美國Alnylam公司等企業的研發管線。

相較于全球，我國在A61K48技術方向上呈現相反的專利申請趨勢，該現象可能與我國在該領域研發側重點偏向基礎研究有關。全球小核酸藥物主要IPC技術申請趨勢見圖5A，中國小核酸藥物主要IPC技術申請趨勢見圖5B。

圖5 小核酸藥物主要IPC技術申請趨勢

3 討論

本文通過對小核酸藥物相關文獻和專利進行分析，系統梳理了該領域的研究熱點。通過分析其研究熱度發現，近年來小核酸藥物的研究熱度不斷提高，反映了其具有旺盛的市場需求和廣闊的發展空間，有望成為繼小分子化學藥和重組蛋白藥物后的第三大類型藥物。

通過分析小核酸藥物的研發國家發現，美國、中國、日本、德國是小核酸藥物主要的研發國家；與日本、德國等相比，美國和中國在小核酸藥物領域的研發實力和技術儲備展現出較大的優勢。但是從國際專利布局強度來看，美國除在本土進行了大量的專利布局之外，還注重國際專利布局，而中國的國際專利布局強度則相對較弱。

通過分析小核酸藥物的研發機構發現，我國研發機構已經入圍全球排名前10位的文獻產出機構，展現出我國在該領域已經開始發力追趕。研發熱點數據分析結果表明，中國科學院在該領域展現出良好的發展勢頭。全球排名前10位的專利產出機構均為國外機構，并且企業申請人占比接近一半，構建了堅固的專利壁壘。與美國Ionis公司、美國Alnylam公司等藥企相比，國內企業在該領域的產業化能力和專利布局能力均存在著較大的差距。

通過分析小核酸藥物的技術主題發現，目前全球小核酸藥物領域的研發重心主要集中在核酸序列及其修飾改進和載藥技術方面，RNA干擾技術逐漸成為小核酸藥物的熱點技術，針對核酸序列開發的技術方向是目前最熱門的研發方向。但我國在該領域的研發更多停留在基礎研究上，在產業應用方面的研究稍顯不足。

基于上述討論，筆者對我國小核酸藥物研發企業提出如下建議：（1）企業應該利用我國研發機構較為豐富的技術儲備和研發經驗，將研發機構的研發優勢與企業的產業優勢相結合，并整合資源，加快趕超國際小核酸藥物研發企業的步伐。（2）國外主要創新主體在小核酸藥物領域的國際專利布局強度相對較高、區域相對較廣，因此我國企業在制定研發戰略時，為了規避專利侵權風險，需要針對不同的區域選擇差異化的研發策略和專利布局策略。（3）國內研發企業應該重點關注國際小核酸藥物研發企業的技術發展方向、產品管線和專利布局策略，緊跟國際的研發趨勢，加大在關鍵技術領域的研發力度和資本投入，掌握核心技術并進行嚴密的專利布局，以保證在未來市場競爭中占據優勢地位。