诱导多能干细胞系列(三):“运行方法—重编程”的专利风险情况
TiPLab 忍冬
2023-07-24

“运行方法—重编程”作为“归零重置”系统的核心步骤,进入该领域的玩家也需着重考虑该步骤的专利风险情况。本文我们将围绕不同重编程方法的风险点来源,尝试探讨iPSC领域重编程步骤的专利风险情况。

上篇文章中我们介绍到,iPSC领域围绕重编程方法的优化开展了多种维度的研究,这个过程中诞生的相关发明也进行了专利保护,那么选择不同的重编程方法面临的专利风险是否有所不同呢?在本文中,我们将围绕领域内常选的重编程策略,展开讲讲它们在专利风险中的不同情况。

首先我们再来回顾一下可选的三大类重编程方法,主要包括I类重编程因子法、衍生自I类的II类(重编程因子+其他功能组分)法以及III类化学重编程法。

重编程方法分类示意图(图中图示截取自DOI: 10.1038/nrg2937; DOI: 10.1016/j.stem.2017.12.001; DOI: 10.1038/nbt1418; DOI: 10.1038/nbt.1535; DOI: 10.1126/science.1239278)
重编程方法分类示意图(图中图示截取自DOI: 10.1038/nrg2937; DOI: 10.1016/j.stem.2017.12.001; DOI: 10.1038/nbt1418; DOI: 10.1038/nbt.1535; DOI: 10.1126/science.1239278)

I类重编程因子法的专利风险情况

I-a类直接表达重编程因子的方法,是最早应用的重编程方法,这类方法通常需要将特定的重编程因子递送到输入端的细胞内表达,商业化过程中可能引入侵权风险的特征要素为重编程因子及其表达策略

而对于I-b类间接调控重编程因子的方法来说,直接递送到输入端细胞的是用于调控重编程因子的组分,例如CRISPRa系统,因而在商业化时可能引入潜在风险的主要特征要素为重编程因子的调控策略。

为了便于后续讨论,我们将I类重编程因子法相关的专利风险来源总结为:重编程因子与调控/表达策略。

重编程因子的专利悬崖现象

对于重编程因子的选择,研究者们大多选择使用多个重编程因子组合调控实现输入端细胞的去分化,例如像Yamanaka等人选择的Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc四因子配方,或者像James Thomson等人使用的Oct4、Sox2、Nanog和Lin28四因子配方。针对这类多个重编程因子组合使用的策略,在商业化风险排查时需考虑来自单个因子的潜在风险,以及多个因子组合的潜在风险。

由于iPSC自出现至今已发展接近20年,意味着iPSC领域早期使用的单个重编程因子层面的宽泛专利障碍也即将到期,大概率会出现专利悬崖现象。例如像早期挖掘的因子Oct4,后来的研究证明其在大多数情况下是不可缺少的,而涉及保护该因子的宽泛授权专利预计于2024年左右到期,例如申请人为Whitehead Institute for Biomedical Research的美国授权专利US8951797B2,一旦相关风险解除,领域内玩家便无需过于担心单个因子Oct4引入的专利风险。

至于多个重编程因子组合的风险情况,大多采取重编程因子+表达策略的形式进行保护,从专利视角看这类风险并非完全没有规避空间,比如可以通过更换重编程因子,或者改变递送表达策略来实现规避设计。

调控表达策略层面的专利风险更加分散

相对于重编程因子,重编程因子的调控/表达策略部分的风险情况就复杂了许多。

在过去的十几年里,领域内围绕调控/表达策略也开展了许多研究,而这其中使用比较多的,是在其他领域已经验证有效的、相对常规的基因表达策略。

DOI:10.1152/physrev.00039.2017
DOI:10.1152/physrev.00039.2017

我们发现,在现有技术较少的情况下,某些已知表达策略首次用于重编程制备iPSC,会存在比较宽泛的专利障碍,例如涉及保护mRNA用于重编程的PCT/US2010/059317家族,这类专利的授权权利要求中未针对重编程因子做任何限定,意味着采用相同的表达策略表达任何重编程因子均会落入这类专利的保护范围中,对于这类宽泛的专利障碍,可能的突破口是更换表达策略。

随后的一段时间内,在可选择的表达策略有限的情况下,逐渐涌现出在常规基因表达策略上进行优化的派系。这类优化方案的发明点主要集中在细节的优化,从获得专利保护的角度看,由于这类发明主要是在常规表达策略的基础上进行优化改造,现有技术中信息的披露对这类发明获得宽泛的专利保护造成了一定影响,使得相关专利最终授权的保护范围大多会限定具体的优化细节,例如限定特殊的转录调控元件等等。而针对这类专利的规避思路,由于表达策略层面保护范围较窄,意味着并不是采用相同的表达策略就会落入这类专利的保护范围中,可以通过尝试在发明点特征上进行差异化设计实现技术规避,例如更换某个特殊的转录调控元件。

随着技术的发展,在初代重编程技术问世后也涌现了不少能够用于基因表达的新策略,例如能够稳定持续表达基因的环状RNA,亦或是能够间接实现基因上调表达的调控策略,例如基于CRISPR系统设计的CRISPRa系统,其通过在指定位点(例如启动子)招募转录激活因子实现特定基因的上调表达。从原理层面来说,这两种调控表达策略都能很好的控制外源基因插入的风险,有效地提高临床应用的安全性。从专利风险角度讲,由于这些“新型基因调控/表达策略”进入人们视野的时间晚于iPSC的重编程技术,因而来自调控表达策略平台自身的专利障碍仍是产品商业化前需要提前解决的重要风险来源,例如倘若使用CRISPRa系统进行因子的调控,则需在风险排查时额外考虑来自CRISPR系统自身的专利风险。

而关于使用这些新的调控表达策略制备iPSC,在调研中我们也发现,已经有相关的发明递交了申请保护,甚至有的专利已经完成了商业化许可的程序。这也给想要进入iPSC领域的玩家,提供了一种重编程因子调控表达策略的选择思路,除了可以在常规的基因表达策略的基础上优化外,也可以考虑通过寻求新型基因表达/调控方法的合作许可来解决重编程过程引入的风险。

然而,针对专利障碍入手解决的前提是,要把潜在的专利风险排查出来。对于I类重编程因子法中调控表达策略的风险排查,难点就在于如何把这些潜在的专利障碍找出来。

整体上来说,重编程步骤中来自调控表达策略部分的专利风险,比来源于重编程因子的风险更加分散。究其原因,一方面,策略分类层面的选择性多,理论上能够用于表达或调控基因的手段均可用于表达重编程转录因子,而就细节优化而言,比如转录调控元件的优化,元件的类型、序列等等均有许多选择,因此策略选择+细节优化的组合,就更是一个庞大的排列组合库;另一方面,时至今日iPSC领域的调控表达策略仍旧在不断迭代更新,这其中不仅有来自iPSC领域中相关企业的优化方案,同时也包括许多高校研究团队的创新发明,而近十几年来围绕调控表达策略前仆后继涌现的发明均有可能存在专利保护,相关专利权利主体复杂,这无非为前端的风险发现环节增加了不少难度。

总的来说,如果把现有的专利布局比做迷宫,调控表达策略部分的专利迷宫对于领域内的玩家来说,既带来了难点,也带了好处。难点在于,如何先摸清楚迷宫中的死路,在风险排查时把分散的专利障碍找出来;好处是,一旦摸清迷宫的整体排布,如何走出去可以选择的路线就多了。

II类重编程因子+功能组分的专利风险情况

在对重编程方法优化的过程中,领域内研究者都迫切希望保证iPSC安全性的同时,尽可能地提高重编程效率,除了重编程因子及其调控表达外,还可以通过添加功能性组分实现提高重编程效率的目的。

对于II类重编程策略的玩家来说,由于这类重编程策略涉及两大特征元素(重编程因子的调控/表达部分和功能组分部分),因此可能的风险情况也更为复杂,除了需要单独考虑来自重编程因子的调控/表达、功能组分部分引入的风险外,还需考虑来自这两类元素组合带来的风险。

对于单独来源于“重编程因子的调控/表达”部分的风险情况,我们在I类重编程策略的相关内容中已做介绍,此处不再赘述。而额外添加的其他功能组分,领域内比较常见的是通过添加化学组分如小分子试剂来提高重编程效率,因此单独来源于这类功能组分的风险,我们将放在III类化学重编程法相关风险中展开介绍。

回到上述这两类特征元素组合的风险情况,整体上来说,这类仅存在于II类重编程方法的专利风险是相对可控的。例如在I-b类(间接调控重编程因子)基础上增加miRNA组分的技术方案,相关授权专利US8852940B2的保护范围限定了重编程因子的种类,同时也针对功能组分miRNA进行了序列层面的限定,因此可以尝试通过更换重编程因子类型或在miRNA序列层面进行更改来规避这件专利带来的障碍。

III类化学重编程法的专利风险情况

起初,由于某些重编程因子的表达会增加肿瘤的发生,随着重编程策略优化的不断探索,后续的研究发现某些小分子组分能够起到与重编程因子相同的诱导作用,逐步迭代出III类仅添加化学组分的化学重编程法。这些添加的小分子既可以满足重编程的基本需求,又很好的保证了重编程的安全性,它们能够渗透入到细胞内,协同调节多种信号和靶点,实现逆转体细胞分化的最终结果。

对于这类方法可能存在的专利风险,需同时考虑靶点/通路层面宽泛的障碍以及分子结构层面的风险。而这其中,无论从风险发现还是风险解决的角度来说,靶点/通路层面宽泛的障碍是主要的难点。 通常在风险排查阶段中,倘若未能理解具体小分子组分的作用机理,容易造成忽视这类专利障碍的情况发生。而在风险解决阶段,围绕这类发明的专利通常能够涵盖靶向同一通路的多种分子,因此仅在分子结构上进行微小的改构可能难以实现规避这种类型专利的目的,这无非给涉及使用III类重编程方法的玩家增加不少难度。

* 以上文字仅为促进讨论与交流,不构成法律意见或咨询建议。