献给奋战在抗疫一线的医护工作者:《冠状病毒检测及诊疗技术全球专利分析》

编者按
鼠年春节临近,本是万家团圆之时,不料冠状病毒疫情发生,武汉封城,十几人死亡,多省出现输入性病例,铁路免费退票,民航免费退票,湖北多地封城,财政部向湖北紧急下拨10亿元抗疫资金,故宫闭馆,春节档电影全部撤档,多地医护人员请战,武汉市民床位、物资短缺,多地医生星夜驰援武汉,广东启动一级响应,澳门取消春节庆祝活动……,全国人民关注疫情、祝福武汉。天天刷屏时,时时泪目中!天下兴亡,匹夫有责!我辈应该为抗击疫情做点什么!华发七弦琴知识产权经济研究中心小伙伴连夜加班研究出《冠状病毒检测及诊疗技术全球专利分析》,找到了全球冠状病毒检测试剂盒最值得关注的3个重点专利、疫苗4个重点专利、治疗化合物4个重点专利,特别是“分子钳”专利技术已在同类病毒上取得良好效果,希望能为早日研发出有效检测技术、有效治疗药物,早日战胜疫情尽微薄之力。

2019年12月以来,湖北武汉市集中发生了不明原因肺炎疫情,调查显示,这些陆续出现的肺炎病例均与当地一家海鲜市场相关。疫情发生后,专业机构及时进行专业化研究,发现它是新型冠状病毒,属于目前已知的第7种冠状病毒。冠状病毒在系统分类上属冠状病毒科(Coronaviridae)冠状病毒属(Coronavirus)。2020年1月20日,国家卫健委高级别专家组成员高福院士表示,对于该种新型冠状病毒我们正在不断认识中。

当前控制疫情、尽快检测并监测病毒发展情况是重中之重,为此本报告针对冠状病毒的快速检测及诊疗等方面的专利技术进行了分析,以期为科研人员、大众提供了解的窗口。

一、冠状病毒检测及诊疗技术相关专利申请情况

截至2020年1月23日,检索到与冠状病毒检测及诊疗技术相关的国内外专利共5295项,在华申请专利1069件。从图1所示的全球申请趋势可见,每一次专利的申请高峰期均与病毒蔓延的范围有着正相关的关系。

上世纪60年代发现了两种冠状病毒,一个被称作“HCoV-229E”,另一个叫“HCoV-OC43”,这两种病毒都比较“温顺”,顶多会导致轻微的呼吸道疾病。对应地,第一件与冠状病毒相关的专利主要对其中一种病毒的疫苗进行了研究。此后多年,针对冠状病毒提出的研究较少。1979年之后,冠状病毒的研发较前一阶段有明显提升,这与相关其他领域技术的发展,如疫苗研发技术、卫生条件等相应提高之后,对这两种冠状病毒的研发也有了较多关注有关。

 图1 冠状病毒检测及诊疗技术全球专利申请趋势

据WHO通报,截至2003年3月12日,该机构共收到全球通报的确认“新型冠状病毒”感染病例15例,其中9人死亡。这种病毒与SARS病毒,属于同一个大家族:新beta冠状病毒(Coronavirus)。不同的是,属于B系的SARS病毒直接被称为SARS-CoV,属于C系的前者却有个拗口的名字HCoV-EMC。

2004年,荷兰阿姆斯特丹大学研究人员Van Der Hoek等人,在一个患有呼吸道疾病的7个月大女婴的呼吸道中发现新的冠状病毒并命名为“HCoV-NL63”,此后,多个国家在急性呼吸道感染的儿童体内均有发现,不过其“毒性”远比不上SARS-CoV,但对特定人群可能有严重危害。

HCoV-HKU1则是2005年在香港大学发现的。它具有季节性,高峰在晚秋、冬季,其在人群中的感染率明显低于其他呼吸道冠状病毒。其感染症状也相对轻微,但对于有基础疾病和免疫抑制的患者,会加重症状并引起严重的呼吸道疾病。

图1可见,2003年SARS的全球性影响,引发了研发热点,2003年、2004年以及2005年的冠状病毒专利申请量有了特别明显的涨幅。

迄今为止在人体中发现的第6个冠状病毒就是HCoV-EMC。2012年9月24日,WHO报告称,在中东地区从一个患有急性呼吸道疾病的病人身上发现了一种新的SARS样冠状病毒,病人的临床表现为急性呼吸道感染和肾功能衰竭,致死率极高。目前,全球已发现感染该病毒的病例15例,其中9人死亡。同样地,2012年这一次的新型病毒也引起了医疗领域的关注,再一次掀起的研发热潮和专利申请热潮。

基于此,可以预期,2020年春节的此次冠状病毒爆发,将会引起人们的极大关注,相应的研发和专利申请在未来一至两年内,会有较为集中的申请表现

图2 冠状病毒检测及诊疗技术全球专利布局情况

图3 冠状病毒检测及诊疗技术中国专利布局情况

从专利布局的整体情况看(见图2,3),2003年由于SARS对华影响严重,尤其对于四川、北京、广州等人口密集的地方,更为关注这方面的研发工作。美国、日本等医疗技术大国对于各类型病毒的研究一向较为在意、较为深入,因此也有较大的专利申请量。并且针对传染性较强的这类冠状病毒,中国也是较大的消费市场,因此这些国家的申请人也较为注重在中国的专利布局。其中美国、日本等国更多地通过PCT途径,向WIPO提出申请,进而在中国进行专利布局。

 

二、冠状病毒检测及诊疗技术研究主体及强项

通过对申请量排名,了解到在冠状病毒检测及诊疗技术上的研究主体以及各自的研发侧重点,具体情况见表1。

表1 冠状病毒检测及诊疗技术全球研发主体及研发侧重点

从表1所反馈的申请量排名来看,美国的多家药企、生物研究企业在冠状病毒检测及诊疗技术的研究方面较为突出。而中国的中科院所旗下的各个研究院也有少量申请。总体来说,美国企业较为注重研发和产品的推广,因此也较为注重专利申请和保护。其中辉瑞公司创建于1849年,迄今已有170年的历史,总部位于美国纽约,是全球最大的以研发为基础的生物制药公司。赛诺菲(Sanofi)是一家全球领先的医药健康企业,以患者需求为本,研究、开发并推广创新的治疗方案。赛诺菲的主要业务涵盖三个领域:制药、人用疫苗和动物保健。强生成立于1886年,是美国一家跨国医疗设备,医药和消费品制造商。这些企业在研发方向、研发实力和专利申请布局上均有着较为前沿的优势。

就研发重点和优势来说,辉瑞公司以及赛诺菲均着重从病毒的形成发展以及DNA、载体上进行病理的深入研究;阿克苏诺贝尔旗下的AKZO公司以及拥有117年历史的荷兰皇家帝斯曼集团,则侧重于冠状病毒引发的肺炎以及肠胃炎所用的化学物质上进行深入研究。大部分公司的专利都结合了本身的研发特长针对病理、药物、疫苗、检测等内容进行布局。而国内的研发主体及研发侧重点情况见表2。

表2 冠状病毒检测及诊疗技术在华研发主体及研发侧重点

表1和2的对比可见,在华研发主体以科研院校为主;且全球研发主体与国内研发主体的方向有着很大的不同。比如国内研发主体较为精细化,探索解决问题的手段,比如从激素、有利于治疗的有机成分、藻类及其派生物的转用、免疫球蛋白、含肽的医药配制品这一类偏药物的方向进行研发。

其中中科院所的研发机构主要包括中国科学院微生物研究所、中国科学院生物物理研究所、中国科学院武汉病毒研究所等多所专门研所,研究方向包括了化学药物、各类抑制剂等;中农科院包括中国科学院武汉病毒研究所、中国农业科学院兰州兽医研究所在内的以禽类冠状病毒研究为主的科研机构;人民解放军体系是指中国人民解放军军事医学科学院微生物流行病研究所,其主要针对各类冠状病毒的抗体进行研究。而中国科学院生物物理研究所与清华大学及南开大学作为联合申请主体,主要研发的方向集中在抑制剂方面。

 

三、冠状病毒检测及诊疗技术研发情况

为了进一步了解国内外的不同研发重点,我们对全球和中国的整体研发侧重点进行了统计,具体数据见表3。

表3 全球及中国冠状病毒检测及诊疗技术研发侧重点统计

从统计的全球及中国关于冠状病毒检测及诊疗技术专利的技术分支排名前十个方向来看,国内外的研究方向基本重合,主要差异在于集中度有所不同。

冠状病毒的全球技术分支的申请数量,主要受到各大全球著名药企研发方向所影响,比如在对全球研发主力的统计中发现,较为关注抗原、病理、DNA等源头性方向的研究,因此体现在全球范围内的数据上见,也是以抗原药物、病毒机理、DNA等基因手段来治疗、检测冠状病毒角度,而国内的研发侧重点也基本相同。从集中程度来看,国内研究院所对于病毒机理的研究更为深入集中

 

四、冠状病毒检测及诊疗技术核心专利

冠状病毒的检测,对疫情的防控和诊断至关重要。关于冠状病毒的检测试剂盒,重点专利如下:

重点专利1: CN03116657.1

2003年4月26日,杭州华大基因研发中心开发了一种非典型性肺炎病毒特异蛋白质和临床检测的方法及试剂盒,该专利号为CN03116657.1。该专利提供了非典型性肺炎病毒特异蛋白质,或其具有结合人免疫球蛋白之免疫活性的片段或衍生物;并利用该通式蛋白质免疫检测人非典型性肺炎病毒的方法及试剂盒。解决了临床对非典型性肺炎病毒感染者的早期快速诊断问题,具有较高的准确性,为临床检测本病提供了快速、准确的诊断方法和试剂盒。

该专利保护的一种非典型性肺炎病毒特异蛋白质,其特征在于:具有序列Seq.ID No.1– Seq.ID No.118的氨基酸序列之一

该专利保护的一种非典型性肺炎病毒特异蛋白质临床检测方法,具体步骤如下:

1)通过本领域技术人员周知的PCR扩增技术和重组DNA技术,制备非典型性肺炎病毒特异蛋白质,具体如下:

A、设计相应的PCR引物,同时在所用PCR引物中添加编码相应数目氨基酸残基对应的碱基,分别从临床非典型性肺炎病毒标准株中扩增编码上述蛋白质的DNA片段;

B、将所得PCR产物导入合适的表达载体,构建重组DNA;

C、用所得重组DNA转化合适的宿主细胞,在适于目标蛋白质表达的条件下培养如此转化的宿主细胞;

D、回收并纯化目标蛋白质。

2)用纯化的非典型性肺炎病毒特异蛋白质,或非典型性肺炎病毒特异蛋白质对应的抗体包被一种固相支持物;

3)用比色法、分光光度法或荧光法测定的酶标记蛋白质或抗体,或抗体的第二抗体,或使用胶体金,或放射性同位素作为标记;

4)将待检测个体的生物学样本及由步骤3)标记的蛋白质加入经包被的固相支持物上,在适合形成抗原抗体免疫结合复合物的条件下孵育一段时间;

5)清洗去除任何未结合的非典型性肺炎病毒抗体;

6)定量检测孵育混合物中抗原抗体免疫复合物的存在。

为了更有效的将该技术产业化,该专利于2008年10月10日转让给了北京华大吉比爱生物技术有限公司。北京华大吉比爱生物技术有限公司(简称“华大吉比爱”),为深圳华大基因股份有限公司(简称“华大基因”)核心子公司,主要从事体外诊断(简称“IVD”)试剂产品的研发、生产、销售及提供医学检验解决方案,是全国首批通过 GMP 认证的体外诊断试剂企业。2013年6月20日至2015年7月16日,该专利质押给中国工商银行股份有限公司北京顺义支行,解决了北京华大吉比爱生物技术有限公司的资金难题。

重点专利2: CN03129553.3

2003年6月26日,上海科华生物工程股份有限公司针对非典型肺炎冠状病毒的检测开发了一种试剂盒,并申请了专利CN03129553.3,专利名为“一种定量检测传染性非典型肺炎冠状病毒拷贝数的试剂盒”。该试剂盒克服了现有的试剂盒无法提供定量病毒拷贝数的检测结果的缺陷,在实践中,既可以对感染SARS病毒的人群进行早期临床诊断,也可以对病人的治疗情况进行定量检测,效果极为良好。目前该专利仍处于有效状态。

具体技术方案为:一种定量检测传染性非典型肺炎冠状病毒拷贝数的试剂盒,包含裂解液,硅胶吸附柱,洗涤液,洗脱液,引物,探针,定值标准品,阴性对照样品,和酶混合物,其中,所述裂解液为裂解血清、血浆、液化痰液或漱口水标本中病毒颗粒的硫氰酸胍溶液;所述洗涤液为含乙醇溶液;所述洗脱液低盐缓冲液或水;所述引物为编码传染性非典型肺炎冠状病毒基因组orflab区的序列:5’-gtt tat cac ccg cga aga ag-3’和5’-tct cta gtt gca tga cag ccc t-3’;所述探针为TaqMan探针,其序列为5’-FAM-gct cgt gcg tgg att ggc ttt gat-TAMRA-3’;所述酶混合物为逆录酶、DNA扩增酶、dNTP;所述定值标准品是由包含传染性非典型肺炎冠状病毒基因组orflab区基因片段的质粒经扩增、线性化、体外转录后所得到的产物,其中,质粒是将pGEM-T质粒与用引物5’-atg aat tac caa gtc aat ggt tac-3’和5’-cat aac cag tcg gta cag cta-3’从传染性非典型肺炎冠状病毒感染者液化痰液标本中扩增得到的orflab区基因片段连接获得。

该试剂盒利用硅胶吸附柱结合负压抽提的方法,纯化病毒RNA,其原理是利用病毒核酸与其他核酸、蛋白质在不同条件下与硅胶吸附柱结合能力的差异,通过负压抽提组件和含乙醇洗涤液,将非病毒核酸类杂质去除,再用低盐或水,将仍吸附于硅胶吸附柱上的病毒洗脱下来。将该技术应用于本诊断试剂盒后,一方面避免了传统方法中使用酚、氯仿、异戊醇等有毒试剂,另一方面引入机械化操作,减少了人为操作因素对结果的影响。

上海科华生物工程股份有限公司研制的非典检测试剂盒,能在核酸水平直接检测病毒,有利于患者早期诊断。而之前对非典的临床诊断主要是在患者感染SARS病毒14天产生抗体后,通过免疫学测定抗体来完成。因此,该技术在对非典病人的排查方面,尤其对疑似病人的排查,大大缩短了检测诊断时间。

基于前期的检测盒技术积累,上海科华生物工程股份有限公司的旗下公司天隆公司已开发针对新型冠状病毒的检测试剂盒,主要有:冠状病毒2019型核酸检测试剂盒、新型冠状病毒(2019-nCoV)ORF1ab/N基因、ORF1ab/E基因检测试剂盒、7种冠状病毒分型检测试剂盒。并且已向全国多个地区的疾控中心供应其研发生产的冠状病毒检测试剂盒。

重点专利3: CN201610147784.X

针对中东地区爆发的第6个冠状病毒HCoV-EMC,2016年3月10日,中山大学达安基因股份有限公司开发了一种新的检测试剂盒,申请了专利CN201610147784.X,专利名分别为“一种基因检测中东呼吸综合征冠状病毒的试剂盒”。该专利已授权,目前处于有效状态。

中东呼吸综合征冠状病毒基因检测试剂盒,包括:1)RT-PCR反应液、引物探针混合液、RT-PCR反应酶系、DEPCH2O、阴性质控品、阳性质控品和2)分隔并集中包装这些试剂瓶或管的包装盒,其中所述引物探针混合液由UPE和N基因特异性的正、反向引物及特异性的探针组成,

其特征在于:

1)UPE基因特异性的正向和反向引物的序列分别是5’-TTTCCACTGTTTTCGTGCC-3’,和5’- GACCCATAGTAGCGCAGAG-3’;UPE基因特异性的探针的序列是5’-CAGTTCCTCTTCACATAATCGCCCCGAG-3’,并且,探针的两端分别结合有荧光发生基团FAM和荧光淬灭基团BHQ1;

2)N基因特异性的正向和反向引物的序列分别是5’-GTGCTGTTTCCTTTGCCGATA-3’,和5’-GGTAAGCCCAGTGTACCAAG -3’;N基因特异性的探针的序列是5’-ACAGTGTTATTTGGTGCAGCTCGTGGTT-3’,并且,探针的两端分别结合有荧光发生基团HEX和荧光淬灭基团BHQ1;其中,引物探针混合液中引物浓度均为0.2~0.5μmol/L,探针浓度均为0.1~0.25μmol/L。

本发明的试剂盒与现有技术相比的优点有:

①对中东呼吸综合征冠状病毒核酸扩增水平进行检测,可反映出样本中中东呼吸综合征冠状病毒感染的状态,可用于中东呼吸综合征的监测和防控及临床诊断,有助于中东呼吸综合征冠状病毒的早期诊断和治疗;

②分别针对中东呼吸综合征冠状病毒UPE和N基因特异性序列设计专用引物、探针,保证检测的特异性和准确性,也具有较高通量,操作简便、相对降低成本的优点;

③一份样本同时对中东呼吸综合征冠状病毒UPE和N基因,检测过程只需1.5h,相比一个样本进行4次检测,大大减少了工作量,提高了检测效率;相对于已有的核酸杂交法检测技术,检测所需时间缩短了一半以上;

④试剂采用阴阳性质控品作为质控,能够对试剂的质量进行严格的把控;

⑤试剂采用RT-PCR反应液、引物探针混合液、RT-PCR反应酶系的大包装设置,适合多种荧光检测设备,具有适用性更加广泛的特点。

此外,在同日,申请人还申请了专利CN201910821266.5,专利名为“检测中东呼吸综合征冠状病毒的引物探针混合液及试剂盒”。该专利尚处于审中状态。

在前期的技术积累下,新型冠状病毒检测试剂盒技术已迅速取得突破,并已投入市场使用。但是治疗新型冠状病毒的有效疫苗以及有效药物仍未取得突破。下面对冠状病毒的疫苗及药物研究重点专利进行梳理,期望可以为研发人员攻克新型冠状病毒的疫苗和药物提供一些思路。
(1) 疫苗重点专利

重点专利1

2004年,法国赛诺菲研发团队在开发非典型肺炎冠状病毒的疫苗时,发现可以添加烷基磷脂酰胆碱作为辅药的疫苗组合物,并申请了PCT专利WOFR04002911。该专利对应的中国专利为CN200480033875.6,专利名为“添加烷基磷脂酰胆碱作为辅药的疫苗组合物”。

本专利公开了一种疫苗辅料,能够没有风险地用于被给药机体的产品,并使得增大和/或改变免疫系统对与其一起给药的疫苗抗原的应答。此外,还提供了一种容易得到的疫苗辅药,其成本低,即使被加入疫苗组合物中而不会使其成本提高到妨碍其使用的程度。

具体方案为:含有至少一种“直接”疫苗抗原的药物组合物,该药物组合物还包含疫苗辅药,相对于在没有这样的化合物存在时所得到的应答,该疫苗辅药可以增大或改变被给药“直接”疫苗抗原的机体免疫系统的应答,所述疫苗辅药含有至少一种具有如下结构的磷脂酰胆碱的磷酸酯衍生物:其中:-R1是低级烷基,-R2和R3相同或不同,各自可表示具有13~21个碳原子的线型烃链,其中所述“直接”疫苗抗原不是编码此抗原的DNA,其中所述“直接”疫苗抗原选自:-整个微生物;-微生物的一部分;-多糖,单独使用或与载体要素结合使用;-整体的减毒活微生物;-灭活微生物-重组肽和蛋白质;-糖蛋白、糖脂、脂肽;-合成肽;-在被称为“分裂”疫苗的情况下的爆裂的微生物。

方案中所用的磷脂酰胆碱磷酸酯衍生物的作用是对疫苗组合物予以促进,即相对于在没有这样的化合物存在时所得到的应答来增大或改变被给药疫苗组合物的机体免疫系统的应答。特别是,可以涉及体液应答或细胞应答,或者同时涉及两者的增加。该作用还可能不是使应答增大,而是诱发应答的不同定向:比如与体液应答的定向相比更倾向于细胞应答定向、与其它种类相比更倾向于产生某些细胞因子、与其它抗体相比更倾向于产生某些类型或亚类型的抗体、与其它细胞相比更倾向于模拟某些细胞等。辅药的作用还可能包括增大免疫应答随时间的寿命。还可涉及到能够减少为得到对被免疫个体的保护所必需的给药数量或者减少在给药的剂量中所含的抗原量。

 重点专利2 

针对中东呼吸综合症状病毒,2014年,美国的诺瓦瓦克斯股份有限公司(NOVAVAX INC)申请了专利CN201480051512.9,专利名为“免疫原性中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)组合物和方法”。

其技术方案为:一种免疫原性组合物,其包含(i)MERS-CoV纳米颗粒,其中所述纳米颗粒包含MERS-CoV抗原,其中所述抗原由杆状病毒表达的三聚体形式的全长刺突多肽组成,其中所述刺突多肽是所述纳米颗粒中的唯一多肽,和(ii)基于皂苷的佐剂,其中所述基于皂苷的佐剂包含组合的基质A佐剂和基质C佐剂且其中所述基于皂苷的佐剂是所述组合物中的唯一佐剂;且其中所述组合物能够诱导针对MERS-CoV的中和性抗体。

该专利公开了用于刺激针对中东呼吸综合症冠状病毒(MERS-CoV)感染的免疫应答的组合物和方法,其中,该组合物可诱导针对MERS-CoV的中和性抗体,并且可以作为疫苗使用。

本专利还提供了在对MERS-CoV易感的动物中诱导针对病毒感染的实质性免疫力的方法,其包括使用至少一个有效剂量的包含MERS-CoV纳米颗粒的疫苗。在一个实施方案中,所述方法包括对动物口服、皮内、鼻内、肌肉内、腹膜内、静脉内或皮下施用所述纳米颗粒。

该专利共进入12件同族专利,同族国家有美国、中国、韩国、日本、俄罗斯、墨西哥、印尼、加拿大、巴西、印度、香港,在重要的地区均进行了保护。

重点专利3

2015年,中国科学院微生物研究所申请了专利CN201511021535.8,专利名为“一种基于二聚化的受体结合区亚单位的冠状病毒疫苗”。

针对现有的基于冠状病毒S蛋白的RBD单体研制的疫苗,免疫原性有限。而基于RBD的融合蛋白(比如IgG的Fc段)则存在安全评价不足的缺陷。因此,开发一种免疫原性高、安全性更被认可的SARS-CoV或MERS-CoV疫苗,是目前亟需解决的问题。

在此背景下,中国科学院微生物研究所开发了一种提高抗原免疫原性的方法,所述方法是表达二聚化MERS-CoV蛋白的RBD或者二聚化SARS-CoV蛋白的RBD作为抗原;所述二聚化MERS-CoV蛋白的RBD的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示,所述二聚化SARS-CoV蛋白的RBD的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

该专利还提供了所述冠状病毒抗原的制备方法,即在SEQ ID NO:3或者SEQ ID NO:4所示核苷酸序列的3’端加上翻译终止密码子,进行克隆表达,筛选正确的重组子,然后转染昆虫细胞进行表达,表达后收集细胞上清,纯化即得到冠状病毒抗原。此外,还提供了编码所述抗原的DNA,表达所述抗原的载体、转基因细胞系或者重组菌、携带所述抗原的表达盒。还提供了所述抗原的应用,可用于制备抗冠状病毒的药物。

本发明通过杆状病毒体在昆虫细胞里表达MERS-CoV蛋白的RBD(E367-Y606)区域,使得RBD可通过S蛋白自身603位的半胱氨酸残基形成二聚体。而当去掉这一半胱氨酸后,RBD则只形成单体(E379-E589)。进而,分别使用纯化的RBD蛋白二聚体和单体对Balb/c小鼠进行免疫。本发明的二聚化的RBD克服了RBD单体免疫原性不足的缺点,大大提高了小鼠针对MERS-CoV的中和抗体产生。按照同样的思路推广到SARS-CoV,本发明表达SARS-CoV的RBD(R294-F515),通过S蛋白自身512位的半胱氨酸残基形成二聚体。纯化后的SARS-CoV RBD二聚体较之其单体(512位的半胱氨酸残基突变成丝氨酸)免疫原性显著的提高。

2018年8月8日,安徽智飞龙科马生物制药有限公司(以下简称“智飞龙科马”)与中国科学院微生物研究所签订《技术转让(技术秘密)合同》,智飞龙科马拟出资人民币3000万元(固定费用)受让微生物所持有的“中东呼吸综合征疫苗”项目的技术秘密新型中东呼吸综合征疫苗(以下称“MERS疫苗”),并获独占许可使用权。

重点专利4

澳大利亚昆士兰大学正利用一种专利技术以期快速生产针对新型冠状病毒的疫苗。名为“分子钳”的专利技术能够增加病毒蛋白的稳定性,研究团队尝试利用该技术开发针对中东呼吸综合症冠状病毒、尼帕病毒、埃博拉病毒和流感病毒的疫苗,已取得非常理想的实验效果。

澳大利亚昆士兰大学的“分子钳”专利技术是指2018年3月29日申请的专利WOAU18050299,专利名为“嵌合分子及其用途”。该专利已进入中国、韩国、加拿大、澳大利亚、印度,目前正处于审中状态。其中国专利申请号为CN201880022016.9。

在现有技术中,病毒融合蛋白是优异的亚单位疫苗候选物,因为它们是许多医学上重要的包膜病毒的保护性中和抗体反应的主要靶。然而,融合蛋白的固有亚稳定性质,是有效设计亚单位疫苗的主要障碍,因为最近证据已经显示,天然感染期间激发的广泛交叉反应性和强力中和性抗体主要与融合前形式反应并且不与融合后形式反应。此外,病毒包膜融合蛋白的融合前形式含有不存在于融合后形式上的表位。因此,通常认为对疫苗而言稳定化的融合前形式在抗原性上更合乎需要。但是,重组表达这些蛋白质的传统方案一般导致过早触发和构象转变成结构更稳定的融合后形式。

因此,迫切需求产生稳定化重组融合蛋白的新方案,所述的重组融合蛋白基本上仍保持其融合前形式以刺激更有效的针对包膜病毒的免疫应答。基思·查佩尔教授研发团队技术多年的研发,解决了该技术问题。

解决思路是通过在融合蛋白病毒粒表面暴露的结构域(也称作“融合胞外结构域多肽”或“胞外结构域”)下游有效连接异源部分来模拟病毒融合蛋白的融合前构象,所述异源部分包含一对彼此缔合以形成反平行双螺旋束的互补的七肽重复序列区。这个部分充当一种‘分子钳夹’,使融合胞外结构域多肽稳定并抑制它重排成融合后构象。

本发明的分子钳夹方法已经用来产生分别模拟流感、RSV、HIV、麻疹病毒和埃博拉病毒的融合前构象的嵌合多肽,并且因此适于作为产生处于融合前构象的病毒包膜融合蛋白的拟似物的平台。如此产生的嵌合多肽可以自装配以形成人工包膜病毒融合蛋白复合体,所述的复合体包含嵌合多肽的寡聚物并且模拟包膜病毒天然融合蛋白复合体的融合前构象。这种自装配允许轻易产生人工复合体,尤其在重组表达系统中如此。使用本发明嵌合多肽产生的人工复合体可用于刺激针对包膜病毒天然融合蛋白复合体的免疫应答(包括形成中和抗体)的方法和组合物中。

该技术方案公开的嵌合多肽,其包含下游与异源性结构稳定化部分有效连接的包膜病毒融合胞外结构域多肽,所述异源性结构稳定化部分包含互补的第一七肽重复序列(HR1)区和第二七肽重复序列(HR2)区,所述互补的第一七肽重复序列(HR1)区和第二七肽重复序列(HR2)区在适于它们缔合的条件下(例如,在水溶液中)彼此缔合以形成反平行双螺旋束。

在代表性例子中,HR1区和HR2区独立地选自正粘病毒、副粘病毒、逆转录病毒、冠状病毒、线状病毒和砂粒病毒表达的融合蛋白的HRA区和HRB区。

在一些实施方案中,胞外结构域多肽对应于I类包膜病毒融合蛋白胞外结构域。在这个类型的代表性例子中,胞外结构域多肽包含内源性HRA区和内源性HRB区中一者或两者。具有I类融合蛋白的非限制包膜病毒包括正粘病毒、副粘病毒、逆转录病毒、冠状病毒、线状病毒和砂粒病毒。

在嵌合多肽的基础上,本专利更具体地公开了包含病毒融合蛋白的病毒粒表面暴露部分和异源性结构稳定化部分的嵌合多肽和这些嵌合多肽的复合体,以及公开了这些复合体在组合物中的用途和用于激发针对包膜病毒融合蛋白或所述融合蛋白复合体的免疫应答的方法和/或用于治疗或预防包膜病毒感染的方法。本发明进一步公开了异源性结构稳定化部分用于寡聚异源目的分子的用途。

在专利布局方面,该专利共有54项权利要求,16项独立权利要求,保护主题有嵌合多肽、核酸构建体、宿主细胞、产生嵌合多肽复合体的方法、嵌合多肽复合体、组合物、鉴定与包膜病毒融合蛋白或融合蛋白复合体结合的物质(例如,小分子或大分子)的方法、产生与包膜病毒融合蛋白或融合蛋白复合体免疫相互作用的抗原结合分子(例如,抗体,如中和抗体)的方法、免疫调节组合物、在受试者中激发针对包膜病毒融合蛋白或融合蛋白复合体的免疫应答的方法、治疗或预防受试者中包膜病毒感染的方法、嵌合多肽等,对基于病毒膜融合蛋白的嵌合多肽及相关联的内容进行了全方位的保护。具体的技术方案,请查阅本专利全文。

本专利项目重要发明人之一——基思·查佩尔教授在2020年1月22日表示,学校的研究团队已获得新型冠状病毒的基因序列,目前正处于研制相关疫苗的初期阶段。

(2) 治疗化合物重点专利

重点专利1

2003年9月29日,欣凯医药化工中间体(上海)有限公司申请专利CN03151481.2,专利名为“来氟米特在制备抗SARS病毒药物上的应用”。来氟米特是一种合成的异噁唑类化合物,具有免疫抑制及抗增殖作用,适用于成人类风湿关节炎,有改善病情作用和狼疮性肾炎。其化学结构式图下图所示:

申请人于2003年7月委托国家药物筛选中心进行了抗SARS病毒筛选试验,实验结果表明:来氟米特的活性代谢物氟塞米有抗SARS病毒、保护被感染细胞的作用。因此,该专利的技术方案为:来氟米特在制备抗SARS病毒药物上的应用。属于旧药新用的情况。

目前,2019新型冠状病毒仍未开发出有效的抗病毒治疗药物,研发单位可以参考本专利的思路,对市场上已有的药物进行抗病毒筛选,发现有效的抗病毒药物。

重点专利2

2004年,江西省药物研究所申请了专利CN200410100841.6,专利名为“一种抗病毒的中药复方制剂及其制备方法和用途”。该专利于2007获得授权,目前仍处于有效状态。

该专利公开了一种抗病毒的中药复方制剂,由下述重量份的原料药按下述方法制成的:连翘10~50份;牛蒡子6~30份;金银花5~25份;射干3~15份;马勃1~10份;

(1)、取上述原料药,加1~20倍量水,加热提取3次,每次0.5~3小时,合并3次水提液,滤过,滤液浓缩;

(2)、加95%乙醇调醇含量为30~75%,放置,离心;

(3)、取上清液加β-环糊精包结,搅匀后减压回收溶剂并浓缩至相对密度1.04~1.60,离心出β-环糊精包结物,干燥,粉碎,过80目筛;

(4)、将上述干燥物,按常规方法制成药剂学上可接受的各种剂型。

该技术方案克服了“银翘马勃散”传统中药名方汤剂不良反应的缺点,为喉阻咽痛患者提供一种安全有效、质量可控、服用方便的中成药制剂。同时用药理实验地方法,证明本发明药具有“抗病毒”作用,明确增加本发明药的“抗病毒”临床使用范围。另外提供了本复方药的制备方法及其新用途。该中药复方制剂可以用作抗“非典”病毒感染的辅助药物。

2015年,该专利由江西省药物研究所转让给江苏灵豹药业股份有限公司。

重点专利3

2006年,DUGOURD DOMINIQUE公司,发现洛匹那韦/利托那韦等多环酚化合物具有抗病毒的效果,并申请专利US11565621,专利名为“多环酚化合物和在治疗病毒感染中的用途”。

其具体方案为:一种治疗或预防病毒感染的方法,包括给予有效量的具有以下结构式(I)的化合物: 包括其立体异构体,前药和药学上可接受的盐或缀合物,其中: R 1 是氢,烷基,取代的烷基,芳基,取代的芳基,芳烷基,取代的芳烷基,碳环或取代的碳环;R 2 是氢,-OH,-O-R 4 ,O,N-R 3 ,-N(R) 14 R 14 ),-SH,-SR 4 或S;R 3 是烷基,取代的烷基,芳基,取代的芳基,芳基烷基,取代的芳基烷基,碳环,取代的碳环,杂环,取代的杂环,-N(R)#+[-] 4 R 5 ),-O-R 4 ,或-N(R)#+[2]O#-[4] 4 )C(O)R 5 ;R 4 和R 5 独立地选自氢,烷基,取代的烷基,芳基,取代的芳基,芳烷基,取代的芳烷基,碳环,取代的碳环,杂环或取代的杂环;以及 每个R 14 独立地为氢,烷基,链烯基,炔基,芳基,芳基烷基,芳基杂烷基,芳基芳基,杂芳基或杂芳基烷基。

本发明提供了多环酚化合物(PPC)及其组合物用于治疗或预防感染性疾病,如病毒感染。特别是,这些PPC可用于治疗或预防由黄病毒科病毒引起的病毒感染,嗜肝DNA病毒科病毒科,乳头瘤病毒科,逆转录病毒,腺病毒,或呼吸道病毒(如腺病毒科,正粘病毒科,副粘病毒科,冠状病毒)。因此,本发明的化合物可用作潜在的治疗剂用于预防或治疗病毒感染和相关的条件。

虽然该专利并未获得授权,但是该多环酚化合物具有潜在的抗冠状病毒活性,值得进一步研究。

重点专利4

2016年,中国科学院微生物研究所申请了专利CN201610533737.9,专利名为“不对称二硫醚类化合物在抗SARS冠状病毒感染中的应用”。

其技术方案为:不对称芳香二硫醚类化合物在制备预防和/或治疗SARS冠状病毒感染的抗病毒药物中的应用;所述不对称芳香二硫醚类化合物的结构式如式I所示,式I中,X表示NH或S;R1表示苯环上的单取代基或多取代基,R1独立地选自-NO2、C1-C3烷基、R’OCO-和卤素,其中,R’表示C1-C3烷基;R2表示H、C1-C3烷基或R”OCO-,其中R”表示C1-C3烷基;R3表示H或R”’CONH-,其中R”’表示C1-C3烷基。

由于主蛋白酶在病毒复制过程中发挥关键作用,如果能够有效地抑制SARS冠状病毒蛋白酶的水解作用,那么将较好地抵御SARS冠状病毒对人体的侵染。因此冠状病毒的主蛋白酶作为设计抗病毒药物的理想靶点。

本发明所述的不对称芳香二硫醚类化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶具有较强的抑制活性,达到了抵御SARS冠状病毒对人体的侵染的效果。可用于制备预防和/或治疗SARS冠状病毒感染的抗病毒药物中的应用,或制备SARS冠状病毒主蛋白酶抑制剂中的应用。有望作为抑制SARS冠状病毒的潜在药物。

从上述专利可以看出,各医药公司或科研单位,一直致力于开发更好的抗冠状病毒的疫苗及药物。通过几十年的抗冠状病毒战争,医药公司或科研单位已积累了丰富的经验,相信抗冠状病毒的疫苗和药物很快就会问世。

 

五、主要应对方法

2020年1月5日武汉诊断病毒性肺炎患者增至59例,并排除了严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)等病原感染的可能性,2020年1月7日首次从患者的标本中成功分离出病毒,并迅速完成了全病毒基因组的核酸测序,1月9日确认病原体为新型冠状病毒,在排除了多种已知病毒的可能性后,在不到两周的时间内迅速完成了从收容患者到病毒分离,完成病毒全基因组测序,并确诊新的冠状病毒,第一时间向世界卫生组织(WHO)共享了新型冠状病毒的基因序列,WHO于1月12日正式将武汉肺炎疫情的病原病毒命名为新型冠状病毒(2019-nCoV)。

目前全球范围内,对冠状病毒理化特性的认识多来自对SARS-CoV和MERS-CoV的研究。新型冠状病毒是RNA病毒,此类病毒的特点就是随着不断扩散传播,病毒会发生快速变异。虽然目前的结果显示,新型冠状病毒比SARS-CoV病原性弱(治愈率高,重症率及死亡率低等),目前没有可使用的疫苗及治疗药物。但不排除既存的药物有治疗效果。

截至2020年1月23日下午14时,国家卫生健康委办公厅、国家中医药管理局办公室22日发布关于印发新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第三版)的通知。

目前了解到的治疗方案以提高身体抵抗力、降低传染可能性、抑制发展等方式为主,针对病理、疫苗、预防检测等方面的研究和治疗方案仍未有良好的解决方式。

然而在冠状病毒的检测及诊疗相关专利中发现,从抗体(疫苗)、检测以及治疗三方面,均有较为显著的研究成果。其中澳大利亚昆士兰大学的“分子钳”专利技术,能够增加病毒蛋白的稳定性,研究团队尝试利用该技术开发针对中东呼吸综合症冠状病毒、尼帕病毒、埃博拉病毒和流感病毒的疫苗,已取得非常理想的实验效果。研究团队已获得新型冠状病毒的基因序列,目前正处于研制相关疫苗的初期阶段。相信抗冠状病毒的疫苗很快就会问世。

 

六、分析小结

从上文的研究可知,冠状病毒检测及诊疗技术的专利申请趋势紧跟病毒的爆发趋势;且全球范围内,相关技术研发以中国、美国、日本等国为主;其中研发主体,国外以医药生物企业为主;国内则以科研研究所为主;技术侧重上,国内外总体的研发方向相一致。

冠状病毒的起源、传播方式已被知悉,而针对性治疗方案则较为滞后,提前性研发的操作性不高,可望突破的方向为抗体研究、基因研发、病理研发等。通过核心专利分析发现,澳大利已昆士兰大学在冠状病毒的抗体研究方向上,使用分子钳夹方法,通过分别模拟流感、RSV、HIV、麻疹病毒和埃博拉病毒的融合前构象的嵌合多肽,刺激针对包膜病毒天然融合蛋白复合体的免疫应答(包括形成中和抗体)的方法和组合物中,获得较为令人瞩目的实验效果。

国家知识产权平台华发七弦琴 » 献给奋战在抗疫一线的医护工作者:《冠状病毒检测及诊疗技术全球专利分析》
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