價值數十億美元「基因剪刀」 技術專利之爭落下帷幕

【中國化工儀器網 技術前沿】CRISPR作為當前生命科學最為熱門的基因編輯技術，在許多領域起到了非常重要的作用，但是目前針對 CRISPR 所引起了的專利之爭卻引起了科學界的廣泛關注。

美國專利局審查與上訴委員會近日就 CRISPR 專利糾紛作出裁決，麻省理工學院和哈佛大學共同創建的布羅德研究所可繼續保有此前獲批的 「基因剪刀」 技術專利。這意味著這場價值數十億美元的專利案糾紛以張鋒一方獲勝暫告一段落。

因為爭奪對象是價值數十億美元的生命科學領域明星——CRISPR-Cas9，於是，這場專利官司廣受關注。該基因編輯技術可以實現對 DNA 片段的敲除、加入等，在可預計的未來，將在治療疑難雜症上大有市場。

CRISPR 技術先驅（從左到右）：George Church、Jennifer Doudna、張鋒和 Emmanuelle Charpentier。圖片來源：Shotview Artists

2012 年初，Emmanuelle Charpentier 還是一位默默無聞的法國微生物學家，一天，她對一位老友 Rodger Novak 講述了自己最近在瑞典于默奧大學的研究：一個新奇細菌免疫系統背後的機理。

「她說，『你對 CRISPR 怎麼看？』」 作為一家生物公司管理者的 Novak 回憶道，「但我完全不知道她在說什麼。」

CRISPR 被稱作規律間隔成簇短迴文重複序列，是在一些細菌基因組內存在的一系列成簇排列的 DNA 序列，它源於細菌及古細菌中的一種後天免疫系統。而這些重複序列和很多能夠侵入細菌的噬菌體的 DNA 序列相同。

長期以來，科學家只能通過物理和化學誘變、同源重組等方式對 DNA 進行編輯。但這些方法都不夠方便和精確。直到 2012 年，Charpentier 和加州大學伯克利分校著名結構生物學家 Jennifer Doudna 合作，將 CRISPR 免疫系統變成一種能編輯基因的工具。隨著論文在《科學》雜誌發表，科學家確認 CRISPR-Cas9 系統在體外實驗中能 「定點」 對 DNA 進行切割。

CRISPR 技術具有成本低、易上手、效率高等優勢，使得對基因的修剪改造 「平民化」，因此風靡整個生物學界，它又被形象地稱為 「基因剪刀」。

爭奪專利

同年 11 月，時任法國賽諾菲公司副主席的 Novak 與另一位老友、加拿大風投 Shaun Foy 討論了 CRISPR 的商業化潛力。最終，Novak、Foy 和 Charpentier 開始與其他 CRISPR 研究一線人員商討公司創立事宜。

「據我所知，我們是第一個真正想嘗試聚集大家做些事的人。」 現供職於德國馬普學會傳染生物學研究所的 Charpentier 說。當時，涉足該領域的人並不多，2012 年僅有 126 篇有關 CRISPR 的論文發表，相比之下，去年則有 2155 篇。

在與 Doudna 進行討論後，他們又找到了另外兩位 CRISPR 研究 「大牛」：哈佛大學的 George Church 和他的前博士後、供職於布羅德研究所的張鋒。張鋒團隊以真核生物為基礎開展廣泛的實驗，2013 年初，他們在《科學》雜誌上發表了關於在體外將 CRISPR 基因編輯這一精確切割方法應用於小鼠和人類細胞的論文。Doudna 在幾周後，也發表了自己的獨立研究結果。

「我們的一個目標是簡化專利申請過程。」Charpentier 說。但統一該領域的嘗試最終失敗。

隨著基因魔剪商業價值的凸顯，技術專利之戰拉開帷幕。兩家機構和 Charpentier 均聲稱自己擁有 CRISPR-Cas9 技術的專利。

實際上，2012 年年底，布羅德研究所就向美國專利和商標局（USPTO）申請了快速追蹤審核通道。2014 年 4 月，USPTO 將 CRISPR-Cas9 技術的專利頒發給布羅德研究所，而張鋒則是該專利的發明者。專利許可權包括在真核細胞或者任何有細胞核的物種中使用 CRISPR。這意味著張鋒擁有在除細菌之外的所有生物，包括老鼠、豬和人身上使用 CRISPR 的權利。

但同年，Doudna 和 Charpentier 獲得了生命科學突破獎，她們關於 CRISPR-Cas9 開拓性的工作獲得了極大的認可。而張鋒卻沒有被列為共同發明人共享這一獎項。不過，張鋒在 2016 年與她們一同分享了加拿大蓋爾德納獎。

塵埃落定

之後，加州大學伯克利分校申請 USPTO 介入，表示 Doudna 和 Charpentier 是 CRISPR 技術的最早發現者，在 CRISPR 上的專利申請與布羅德研究所已有專利衝突，認為該研究所 2014 年的專利無效。

他們認為，張鋒只是 Doudna 論文的跟進者之一，Doudna 等人的研究涉及的範疇更廣泛，對這項技術的研發具有奠基意義。但張鋒一方表示，Doudna 等人提出的是不同的專利聲明，而他們首次將 CRISPR 運用到人類細胞中，從應用於原核細胞到真核細胞是一個 「質」 的跨越。

但實際上 Doudna 和 Charpentier 提交專利申請的時間比張鋒早 7 個月。而張鋒被首先授予專利最有可能的原因就是，申請了快速通道專利——在他遞交申請短短 6 個月後授予了他知識產權。而且，為了證明自己是第一個在人體細胞中使用 CRISPR-Cas 的人，張鋒提供了實驗室筆記本快照，以此證明他在 2012 年年初就創建並運行了 CRISPR-Cas 系統。這早於 Doudna 等人提交專利申請的時間，甚至也早於她們發布研究成果的時間。

於是，2016 年 1 月，USPTO 展開調查，並於 2017 年 2 月 15 日作出裁決。專利審判和上訴委員會 3 名法官作出法庭裁決，認為布羅德研究所在 2014 年獲得的 CRISPR 的技術專利權與加州大學伯克利分校提交的專利申請是不同專利，前者不受後者專利申請影響。這認可了布羅德研究所擁有其開發的 CRISPR 基因編輯工具的專利權。

瓜分疆土

而加州大學伯克利分校當天發表聲明稱，他們可能將繼續上訴。布羅德研究所則表示，法庭裁決確認了雙方申請的專利不同，互不侵權。

據悉，Dougna 則表示將繼續申請專利，而且很可能會成功。其專利將覆蓋所有的細胞，而張鋒的專利只是覆蓋植物和動物細胞。

本次專利糾紛不僅將決定名譽歸屬，其背後是巨大的商業利益。對於幾家希望用 CRISPR 進行疾病治療的公司來說，可謂是 「幾家歡喜幾家愁」。裁決後，張鋒、Church 和 Doudna 創立的、已經公開募股的 Editas Medicine 股價大漲。此外，Charpentier、Novak、Foy 和哈佛大學的 Chad Cowan 成立了 CRISPR Therapeutics 公司。

這些公司雖然強調自己有獨特的發展路徑和商業策略，但它們也存在重疊部分。例如，CRISPR Therapeutics 和 Editas Medicine 都將貧血症和杜氏肌營養不良置於優先位置。但在布羅德研究所獲得專利數周后，Doudna 離開了 Editas Medicine，之後創立了 Intellia。

此外，Church 表示，在哈佛大學 Cowan 和 Kiran Musunuru 研究組於 2013 年發文稱 CRISPR 遠優於現有基因編輯工具後，該領域吸引了大筆投資，孵化了許多新企業和新競爭對手。

例如，科學家商業化了轉錄激活樣效應因子核酸酶（TALEN）技術與鋅指核酸酶（ZFN）技術。這些嵌合核酸酶由兩部分組成—— 一個可編碼的序列特異性 DNA 結合模塊與一個非特異性的 DNA 切割結構域。通過誘導 DNA 雙鏈斷裂，刺激容易出錯的非同源末端連接或在特定基因所在的位置進行的同源定向修復，TALEN 和 ZFN 能夠完成一系列遺傳學編輯修飾操作。

CRISPR 技術也在不斷發展。去年，研究人員描述了酶 Cas9 的一種潛在替代者——來自土拉熱弗朗西絲菌的 CRISPR 結合蛋白 Cpf1。Cpf1 表現出雙重切割活性：不僅切割 DNA，而且也切割 RNA。這一發現提供了一種新的序列特異性基因組編輯方法，還可能便於一次對多種靶位點進行編輯，即多重編輯。

不過，「到目前為止，CRISPR 只是另一把剪刀。」Church 說。當然，CRISPR/Cas9 系統也存在缺陷，例如，有可能在非目標位點進行酶切，從而導致脫靶，如此可能引發癌症而非治癒癌症。而且，傳統基因療法面對的許多難題也是 CRISPR 發展的障礙：基因編輯的細胞會死亡、病毒載體的遞送能力限制著基因編輯的效力。

ZFN 技術先行者、猶他大學 Dana Carroll 則表示，沒有理由認為 CRISPR 將比其他應用技術更快成功。目前，尚不清楚在轉基因農作物和家畜方面，CRISPR 是否將比其他基因編輯技術更有優勢。這將取決於政府管理者是否將豁免 CRISPR 編輯生物。