1、全球基因测序领域专利分析 邓和平 廖晓磊 知识产权出版社有限责任公司 成都市知识产权服务中心 摘 要： 精准医疗包含诊断和治疗两个方面, “精准”是核心, 基因测序是基础。基因测序是指通过测序设备对 DNA 分子的碱基排列顺序进行的测定。基因测序为个体提供连续的基因大数据, 结合大数据的存储和运算实现疾病的“精准”诊断和治疗。根据 BBCResearch 的预测, 2018 年全球基因测序市场规模将达 117 亿美元, 未来四年年复合增速将达 21%, 中国基因测序市场增速将达 20%以上, 为全球增速最快的地区之一。目前全球基因测序领域的主要技术来源国和专利受理国均为中国和美国。从全球专利申
2、请情况来看, 有关基因测序的专利申请主要分布在 C 部、A 部和 G 部, 即关于 DNA 和蛋白质测序或检测的相关方法和设备的发明专利研发目前最为集中和热门。国外在中国的技术布局已经展开, 美国在中国的专利申请量最多, 其次为日本。国外主要申请人为美国人体基因组科学有限公司 (Human Genome Sciences) 和日本肿瘤疗法科学股份有限公司。与国外发达国家相比, 我国在基因测序领域的起步稍晚, 浙江大学在基因测序领域的申请量位居第一, 上海人类基因组研究中心申请数量紧随其后。目前国内在基因测序领域的研究仍以高校和科研院所为主。关键词： 精准医疗; 基因测序; 专利; Patent
3、 Analysis in Global Gene SequencingDENG Heping LIAO Xiaolei Abstract： Precision medical treatment contains two aspects, diagnosis and treatment. “Precision“ is the core, gene sequencing is the foundation. Gene sequencing is the sequencing process made by sequencing equipment to determine the Nucleob
4、ase sequence of DNA molecules. Gene sequencing provides individuals with consecutive big data of gene, combined with the storage and computing of big data to achieve “accurate” diagnosis and treatment of the diseases. According to the BBC Research forecasts, in 2018, the whole market size of global
5、gene sequencing will reach 11.7 billion US dollars, in the next four years its compound annual growth rate will reach 21%. Chinas gene sequencing market growth rate will reach more than 20%, it is one of the fastest-growing regions in the world. At present, the countries with largest amount of techn
6、ical innovation and receiving most patent applications in relevant field are China and the United States. From the patent application situation, we can tell that the patent application of gene sequencing is mainly in term C, A and G. That is, patent research and developments on the relevant methods
7、or equipment for the sequencing or detection of DNA and protein is currently the fields most concentrated on and popular. Foreign technology layout in China has already started; the country with the largest number of patent applications in China is the United States, followed by Japan. The main fore
8、ign applicants are the US Human Genome Sciences Co., Ltd. and Japan Tumor Treatment Science Co., Ltd. Compared with the developed countries, Chinas progress on gene sequencing started later, Zhejiang University ranks first in the list of numbers of gene sequencing applications, the Shanghai Human Ge
9、nome Research Center followed. Currently the research of gene sequencing in China is still dominated mostly by universities and research institutes.Keyword： precision medical; gene sequencing; patent; 一、基因测序全球发明专利分析本报告数据检索的范围为 2016 年 8 月 1 日之前专利数据库中公开的中国、美国、日本、WIPO、EPO 等主要国家和地区, 以及东南亚、加拿大、澳大利亚等其他国家和
10、地区的专利数据, 共检索到全球基因测序领域专利申请 23088 件, 其中发明专利 23001 件, 实用新型专利 87 件。(一) 基因测序全球发明专利发展趋势分析从全球基因测序发明专利申请趋势来看, 基因测序领域的发明专利申请量目前处于稳定发展的状态。结合图 1 可以看到, 20 世纪 60 年代到 80 年代初期, 基因测序领域的专利申请处于萌芽阶段, 这个时期由于医疗发展和技术条件的限制, 对于基因组学以及相关技术的研究仍然处于初级阶段;从 20 世纪 80 年代后期到 90 年代中期, 随着 DNA 双螺旋结构的解析, 荧光标记法测序 DNA 序列技术的出现, 基因测序技术开始逐步发
11、展, 基因测序专利申请量处于平稳增长阶段;在 20 世纪末期到 2003 年, 得益于人类基因组测序计划的开展实施, 基因测序技术进入爆炸式的快速增长期, 在医药和生物领域全面发展, 发明专利申请量呈几何增长;进入 2005 年以后, 随着第二代测序技术的发展, 基因测序技术开始进入成熟期, 专利申请量虽然有所下降, 但仍然保持在较高水平。图 1 全球基因测序发明专利申请趋势 (单位/件) 下载原图随着人类基因组测序计划的开展, 基因测序相关技术开始进入井喷式发展阶段。图 2 为 20 世纪 90 年代以来全球基因测序发明专利申请/公开趋势, 从图中可以看到, 1997 年后, 基因测序领域的
12、发明专利申请数量迅速增加, 呈现出良好的上涨势头。虽然在 2014 年以后基因测序相关发明专利申请和公开量都呈下降趋势, 这主要是因为前期基因测序技术的发展都得益于人类基因组测序计划的开展实施, 而且在医疗生物领域, 从实验室到临床实践阶段仍需要一定的时间, 资金和测试条件的限制都制约着基因测序技术向前进一步迈进, 但随着 2015 年美国提出的“精准医疗计划”的实施以及中国版精准医疗计划的发布, 基因测序发明专利申请还将会迎来一波增长高潮。图 2 20 世纪 90 年代以来全球基因测序发明专利申请/公开趋势 (单位/件) 下载原图(二) 竞争区域分析1. 发明专利来源国/地区分析由图 3 可
13、知, 发明专利申请原创技术排名前十位的国家或地区依次为中国、美国、欧洲、日本、韩国、德国、法国、加拿大、英国和荷兰。众所周知, 在生物医疗领域的世界领先者无疑是美国, 其次是欧洲与日本。但是从发明专利技术来源国/地区情况来看, 中国的发明专利目前已经超越了美国, 达到 6285 件, 位居全球第一位;技术来源自美国的发明专利为 4070 件, 居全球第二位。可以说, 中国和美国属于全球基因测序领域专利技术来源国的第一梯队。欧洲、日本的发明专利分别为 2201 件和 1356 件, 韩国、德国、法国、加拿大、英国和荷兰作为发明专利来源国, 虽然目前排在全球的前十位, 但数量并不高。随着2015
14、年奥巴马提出的“精准医疗计划”的实施以及中国版精准医疗计划的发布, 相信在未来基因测序领域的发明专利申请量会继续大幅增长。图 3 全球基因测序发明专利来源国/地区分布 (单位/件) 下载原图2. 发明专利申请目标国家/地区分布如图 4 所示, 中国发明专利公开量为 7359 件, 位列全球第一名。与中国作为技术来源国申请 6285 件发明专利相比较, 中国的专利公开量远大于专利申请量, 显示出国外在华布局的强劲势头。美国以 6216 件公开专利排在第二位, 与申请数量相比可以发现, 美国的公开专利数已经快达到专利申请量的 1.5 倍, 得益于美国完整的医疗体系和庞大的市场需求, 越来越多的国家
15、积极在美国进行技术布局。排在第三位的是日本, 专利公开数量为 2782 件, 与美国的情况类似, 日本的专利公开量远远大于申请量。欧洲专利局、韩国分别以公开量 1729 件和819 件位居第四、第五位, 众多的国际专利申请也可以说明基因测序技术的重要性和影响力。图 4 全球基因测序发明专利申请目标国家/地区分布 (单位/件) 下载原图(三) 基因测序全球技术分布分析1. 各技术分支发明专利申请量分析参见图 5, 主分类号分布在 C 部涉及 DNA 和蛋白质测序或检测的发明专利占总发明专利申请量比例约为 63.7%, 其中有 19184 件分布在 C12 领域 (突变或遗传工程) , 7491
16、件分布在 C07 领域 (有机化学) ;A61 领域关于基因或蛋白相关配置物的发明专利申请为 8146 件, 占总发明专利申请量比例的 18.9%;G01 领域关于测序或检测的方法、设备或部件的发明专利申请为 7303 件, 占总发明专利申请量比例的 17%。以上技术分支主要参照 IPC 分类号划分, 一件专利可能具有多个 IPC 分类号, 因此, 各技术分支之间可能存在交叉。图 5 全球基因测序技术分支分布 (单位/件) 下载原图2. 主要技术分支的发明专利分布图 6 显示了 C 部、A 部、G 部的主要分布情况, 从图中可以看到, 无论是 A 部、C 部还是 G 部, 相关发明主要集中一个
17、或两个技术大类中, A61 (基因或蛋白相关配置物) 、C12 (DNA 和蛋白质测序或检测) 、C07 (有机化学) 、G01 (测序或检测的方法、设备或部件) 四个大类共占全球基因测序发明专利申请总量的95.4%, 尤其 C12 (DNA 和蛋白质测序或检测) 是各国技术人员所重点关注的领域, 其占比接近上述四个技术大类的 50%。图 6 全球基因测序技术分支分布A 部、C 部、G 部 (单位/件) 下载原图图 7 对全球基因测序的小类领域分布进行了排名, 可以看到, 排在前十位的小类中, C12Q (包含酶或微生物的测定或检验方法) 、C12N (变异或遗传工程) 所占的比例最大, 其次
18、是 A61K (配置品) 、G01N (借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料) 和 C07K (肽) , 这也代表了当前基因测序领域的研究重点和热点。图 7 全球基因测序技术分支分布小类 (单位/件) 下载原图二、基因测序中国专利总体分析本报告对中国的专利申请进行检索, 共检索得到基因测序领域相关专利 7282 件, 其中发明专利 7235 件, 实用新型专利 47 件, 外观设计专利 0 件。目前, 基因测序的中国专利申请状况呈现以下特点: (1) 2000 年以后, 专利申请量和公开量增长迅猛, 呈爆发式增长; (2) 专利申请主要来自国内企业高校, 国外在中国的技术布局已经展开
19、; (3) 专利申请区域分布以江苏、广州为第一梯队; (4) 国内研发高校和科研院所为主, 企业申请人正在迎头赶上。(一) 中国专利申请发展趋势分析虽然我国基因测序领域相关专利申请最早出现于 20 世纪 90 年代初期, 但与全球基因测序专利申请趋势相比, 我国的技术发展仍然较晚, 直到 2000 年后才逐渐呈现快速增长的趋势, 但发展势头迅猛。如图 8 所示。可以看出, 在 2000 年以前, 基因测序相关技术领域虽有中国专利出现, 虽然有持续的研发态势, 但专利申请量极少;而从 2000 年开始, 随着人类基因测序工程的完成, 基因测序、基因诊断等技术相继具备临床实验的条件, 相关的专利申
20、请量开始逐渐攀升, 处于持续的高增长状态, 而且与全球基因测序专利申请发展趋势所不同的是, 我国基因测序研究热情一直很高, 专利申请的高速增长状态一直持续到 2014 年才开始有所下降, 而且由于未满十八个月公开条件的限制, 2015 年和 2016 年的专利申请和公开量才有所降低。随着中国版精准医疗计划的公布实施, 以及高通量技术在无创产前筛查中的获批使用, 可以预计, 未来我国基因测序领域专利申请仍将保持高速增长的势头。图 8 中国基因测序专利申请、公开趋势 (单位/件) 下载原图(二) 国外申请人在华专利布局在基因测序领域, 国外在中国的专利布局申请量保持着较高的数量, 在中国的专利布局
21、已经全面展开。从图 9 可以看到, 美国是在我国进行专利布局最多的国家, 其在中国的专利申请量几乎相当于日本、韩国、德国和英国在中国专利申请量的总和。作为人类基因组测序计划的主要发起国之一, 美国在基因测序领域一直走在全球的前列。目前全球 7389 台基因测序设备分布在 60 多个国家, 主要出自 Illunima、Thermo Fisher、Roche、Pacific Biosciences、Oxford Nanopore, 5 家公司占市场份额 99%以上, 其中 Illunima 公司以 83.9%市场份额独占鳌头。这 5 家公司中, 来自美国的 Illunima、Thermo Fish
22、er 和Pacific Biosciences 占据了 94%以上的市场份额。由此可见, 在基因测序领域, 美国作为技术强国在专利布局上保持着极强的输出性和侵占性。图 9 在中国进行专利布局的主要国家 (单位/件) 下载原图图 10 给出的是基因测序在华申请量前十名国外申请人, 从申请人来看, 在我国进行基因测序专利布局最多的国外公司为人体基因组科学有限公司 (Human Genome Sciences) , 共申请了 39 件发明专利。人体基因组科学有限公司是来自美国的生物制药公司, 其利用人类 DNA 序列来发展制造肽和免疫抗体药物。其次是来自日本的肿瘤疗法科学股份有限公司, 在我国的专利
23、布局为 30 件, 但是两家公司均有 2 件专利目前的法律状态为无效, 所以, 上述两家公司在中国未来可能发挥作用的专利均为 5 件。图 1 0 基因测序在华专利申请量前十名国外申请人 (单位/件) 下载原图(三) 中国区域重要申请人图 11 是我国基因测序领域中国专利申请前十名申请人排名。可以看到, 浙江大学在我国基因测序领域的申请量位居全国第一位, 共申请相关专利 120 件。武汉大学、复旦大学和中山大学在基因测序领域的研究也处于国内高校中的领先地位。芮屈生物技术 (上海) 有限公司是国内企业中专利申请数量最多的企业, 共申请相关专利 73 件。芮屈生物技术 (上海) 有限公司成立于 20
24、07 年, 主要研发和生产治疗癌症的基因类、蛋白类药物和相关检测试剂。上海人类基因组研究中心是科研机构中基因测序领域专利申请数量最多的企业, 共申请相关专利 62 件, 该研究中心成立于 2001 年, 主要从事人类基因组结构与功能研究。从图 11 还能看出, 目前国内在基因测序领域的研究仍以高校和科研院所为主, 企业虽然也有相应的研发动态, 但在科技成果的产出上仍达不到高校和科研院所的一半。图 1 1 基因测序领域中国专利申请前十名申请人 下载原图三、结论与建议第一, 作为精准医疗基础的基因测序目前处于技术成熟期, 全球基因测序市场增速强劲, 中国是全球增速最快的地区之一。目前全球基因测序领
25、域的主要技术来源国和专利受理国均为中国和美国。第二, 从全球专利申请情况来看, 有关基因测序的专利申请主要分布在 C 部、A 部和 G 部, 即关于 DNA 和蛋白质测序或检测的相关方法和设备发明专利研发目前最为集中和热门, 我国也呈现相同的特点。第三, 国外在中国的技术布局已经展开, 美国是在我国进行专利布局最多的国家, 其在中国的专利申请量几乎相当于日本、韩国、德国和英国在中国专利申请量的总和;在我国进行基因测序专利布局最多的国外公司为来自美国的人体基因组科学有限公司 (Human Genome Sciences) 和来自日本的肿瘤疗法科学股份有限公司。第四, 与国外发达国家相比, 我国在
26、基因测序领域的起步稍晚, 浙江大学在基因测序领域的申请量位居全国第一位。芮屈生物技术 (上海) 有限公司和上海人类基因组研究中心分别是国内专利申请数量最多的企业和科研机构。目前国内在基因测序领域的研究仍以高校和科研院所为主, 企业虽然也有相应的研发动态, 但在科技成果的产出上仍达不到高校和科研院所的一半。参考文献1刘振宇.中国基因测序专利分析J.高科技与产业化, 2016 (7) . 2柳海霞.基因测序:精准医学发展的重要基础J.中华医学信息导报, 2016, 31 (11) :20-20. 32016 年中国精准医疗市场现状分析及发展趋势预测DB/OL.2016-8-32017.1.16.http:/
