嵌合抗原受体T细胞技术相关专利分析

李 晨

(国家知识产权局专利局医药生物发明审查部 北京100088)

0 引 言

嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor，CAR)是一种由抗原识别域、铰链区、跨膜区和胞内信号域依次组成的模拟 TCR功能的人工受体，其中抗原识别域通常为特异性结合靶点的单链抗体。嵌合抗原受体T细胞(CAR-T细胞)是通过将外源性人工设计的 CAR 基因导入 T细胞内进行基因修饰改造后得到的表达有CAR的T细胞。

CAR技术最早自 1989 年由 Gross等提出[1]，到目前为止，CAR技术已经经历了四代发展。2014年7月，美国宾西法尼亚大学和瑞士诺华公司开发的个性化CAR-T疗法CTL019获得美国食品和药物管理局(FDA)的突破性药物认证[2]，并于 2017年被 FDA批准用于治疗儿童和年轻成人急性淋巴细胞白血病。CAR-T 疗法的上市，标志着血液系统恶性肿瘤治疗新时代的到来[3]。

本文拟从中国专利申请量、申请人分布、主要申请人专利布局等方面，分析 CAR技术发展趋势，分析判断该技术在国外的技术应用阶段以及前景，进而研究提出该技术在国内的发展现状和方向。

1 CAR-T相关专利分析

1.1 CAR-T专利技术分析范围

使用 S系统的 CNABS数据库，检索日期为2019年 3月 1日。检索时以关键词“嵌合 2w受体”和 IPC分类号 C07K、C12N、A61K对这一领域的专利进行全面检索。获得结果后，通过人工方式排除以下主题的申请：已公开专利申请的分案申请；仅针对 T细胞的改造；与 CAR-T 联用的药物组合物；用于检测等的试剂盒、设备；T细胞培养保存方法。经过筛选，得到 627 篇已公开的专利申请文献，用于下一步分析。

1.2 专利申请量变化趋势

专利申请量随年份的变化如图1所示。从图中可以看出，虽然 1989年就提出了 CAR技术，然而2011年以前的申请量极少，这反映了CAR-T免疫疗法从概念到可以具体操作的方案经过了漫长时间。随着 CAR-T的临床实验取得进展[4]，2011年起申请量开始缓慢增长，2015年申请量开始爆发，这与CAR-T技术本身的发展历程相符。由于专利申请公开的时间要晚于申请的时间，检索中的 2015年之后申请量比实际申请量要少。

此外，从图1可以看出，2014年以前，国外来华的申请量是国内申请量的2倍以上，符合欧美等国家在 CAR-T领域研究的领先状况。由于国内申请部分请求提前公开，而通过 PCT途径的国外来华申请可自申请日起 30个月才进入国家阶段，检索中显示的2015年后的国外来华申请与国内申请的数量无法准确反映真实的申请量对比。

图1 专利申请量年度趋势图Fig.1 Annual tendency of patent application

1.3 知识产权来源地分析

对申请的来源国进行统计，共分布于 14个国家：中国 387件、美国 160件、英国 23件、瑞士和法国各16件、德国9件、日本4件、加拿大3件、新加坡、韩国和澳大利亚各 2件，以色列、芬兰和丹麦各1件。国外来华申请主要集中在美国和英国等发达国家，其中美国的申请量占国外来华总量的 67%。这也反映出各国在CAR-T领域的技术研发实力。

1.4 技术发展趋势分析

对各申请主体的申请量进行了统计，其中国内申请量前 6的申请主体分别为上海恒润达生生物科技有限公司(29件)、上海优卡迪生物医药科技有限公司(22件)、山东兴瑞生物科技有限公司(17件)、中国人民解放军总医院(16件)、武汉波睿达生物科技有限公司(9件)和科济生物医药(上海)有限公司(8件)；国外来华申请量前6的申请主体分别为宾夕法尼亚大学董事会/托管会(30件)、UCL商务股份有限公司(16件)、诺华股份有限公司(14件)、塞勒克提斯公司(13件)、希望之城公司(12件)和纪念斯隆-凯特琳癌症中心(11件)。前 6位国内申请人中的5位是生物科技公司，国外来华申请量前6的申请人中4位是公司。这显示CAR-T技术已经从单纯的科研发展到了应用领域，与抗体、疫苗等领域企业作为研发主体的情形相似。

2 专利布局分析

从国外来华申请和国内申请中专利申请量最大的2个申请主体分析CAR-T技术专利布局。

2.1 宾夕法尼亚大学专利申请情况

国外来华申请中，申请量最大的申请主体为宾夕法尼亚大学董事会/托管会。2012年诺华与宾夕法尼亚大学达成了一项全球合作协议，共同研发 CAR免疫疗法为主的癌症治疗方法。最早被美国 FDA批准上市的 CTL019就是由其联合研发的。因此，上述申请中部分是由宾夕法尼亚大学和诺华股份公司作为共同申请主体申请的。

CTL019是一种针对 CD19的二代 CAR-T细胞。围绕着CD19作为靶点的CAR，宾夕法尼亚大学申报了一系列专利。2011年其申请的公开号为CN1031920406A的专利申请涉及 CD3信号传导结构域序列的改进，改进后的 CART19 细胞在血液中持续时间延长。2013年的申请 CN104136458A等涉及共刺激信号区的选择，其中包含 CD2信号传导结构域的CAR可改变 CAR-T细胞存活和活化诱导细胞死亡的阈值，包含ICOS细胞内信号传导结构域的CAR可增强基因改造的T细胞的持续性。2014年的申请CN105392888A将CAR中针对CD19的scFv进行人源化改造以降低排斥反应。

除了 CD19靶点外，还研发了针对其他靶点的CAR，涉及的疾病不局限于血液系统肿瘤，还包括实体肿瘤、免疫系统疾病等。2012年的申请CN103442786A 涉及治疗卵巢癌的包括 α-叶酸受体结合结构域的CAR及CAR-T细胞。2014—2015年提交了靶向 EGFRvIII、间皮素、BCMA、CD33、CLL-1、CD123等不同位点的 CAR的专利申请，CN105358576A等。2016年又提出了靶向 CD4或HIV特异性scFv 的CAR治疗HIV感染的专利申请(CN108779161A)。此外，宾夕法尼亚大学还提交了一些涉及改善 T细胞功能的申请，包括将细胞中阴性信号转换为阳性信号的转换受体(CN104114233A)，下调 T细胞中内源基因的表达(CN107206024A等)。

在研究后期，进一步开始拓展 CAR-T与其他药物的联合治疗，包括：将CART细胞与激酶抑制剂组合施用(CN107075482A)；将嵌合抗原受体和 B细胞抑制剂、双特异性抗体或抗 PD-L1抗体联用(CN108350058A等)；将结合B细胞抗原的嵌合抗原受体和结合肿瘤抗原的嵌合抗原受体联用(CN109153714A)。

综上可知，宾夕法尼亚大学在 CAR-T领域的申请涉及多个方面，包括 CAR序列的优化、靶点的扩展、T细胞的改进、联合治疗等，体现了大学研究的延续性和全面性。

2.2 上海恒润达生生物科技有限公司专利申请情况

国内申请量最多的是上海恒润达生生物科技有限公司。2016—2018年，该公司陆续申请了一系列专利，涉及的靶点包括 CD19、GPC3、间皮素、CD123、CD22、BCMA、NY-ESO-1、GD2、ROR1、CLL-1(CN107446051A 等)。上述申请中，除了构建了单独的CAR外，还设计了编码共表达CAR和tEGFR的核酸，使其具有体内示踪和安全开关的作用。此外，还对CAR中使用的胞内细胞共刺激因子进行了对比研究(CN108070607A等)，同时还申请了混合施用不同CART细胞的申请(CN108239623A等)。

除了开发针对不同靶点的CAR-T技术，2017年，恒润达生进行了一系列共表达抗体片段或细胞因子的申请，包括共表达 tEGFR和抗人 PD1的片段的CAR，使制备的 CAR-T细胞带有分泌 PD1抗体功能，对免疫抑制微环境具有调节作用(CN108330133A等)；共表达细胞因子的第四代CAR(CN108624607A等)，可增强对特异性肿瘤细胞的杀伤能力。之后，其又开发了双靶向的嵌合抗原受体(CN109423495A等)。

上海恒润达生生物科技有限公司申请专利的时间较晚，研发重点集中在对 CAR组成结构的改进上，包括靶向不同位点的单链抗体选择、CAR的开关、与抗体共表达、与细胞因子共表达等。相比宾夕法尼亚大学，虽然其进入该领域的时间较晚，但其研发内容比较集中，在 CAR结构方面进行了积极探索和布局。

3 结 语

目前，CAR-T技术在不断的理论研究与临床实践中取得突破，因其巨大的市场前景，国内外众多研究团队和公司在 CAR-T领域的积极探索和布局，专利申请量呈爆发式增长。我国的生物技术企业和科研单位等亦投入了大量的人力物力对CAR-T领域进行原创或改进。通过对国内外技术的综合分析，建议我国除在 CAR结构方面继续开展深入研究外，可在CAR序列的优化、靶点的扩展、T细胞的改进、联合治疗等领域研究具有自主知识产权的CAR-T相关技术，抢占该领域的新兴市场。