由專利全景圖觀察次世代DNA定序專利戰

由專利全景圖觀察次世代DNA定序專利戰
生命科學解決方案顧問
由專利全景圖觀察次世代DNA定序專利戰
趙宇薇 Tina Chao
生命科學解決方案顧問
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生技製藥情報

DNA定序 技術促成人類基因體定序,進而推動精準醫學發展      

美國總統歐巴馬在2015年年初宣佈啟動精準醫學(precision medicine)計劃[1],預計有百萬名的志願者提供個人的基因體(genomics)訊息,在基因體的基礎上供NIH研究使用,應用在遺傳醫學基因體學(inherited medical genomics)、癌症基因體學(cancer genomics)、藥物基因體學(pharmacogenomics)等領域,使得在預防醫學、診斷、治療等方面更能「因人而異」,精確的判斷及處理。

精準醫學是建立在對人類基因體的解讀上,即對個人的基因完成定序。從2000年初期開始到現在,隨著技術的演進及多家公司投入研發,人類基因體的定序速度已由數年降至低於1日,成本也從上億美元往下減少,預計在今年(2016)可以降到1,000美元。

 

次世代 DNA定序 技術的專利戰,抑或次世代 DNA定序 技術的市場保衛戰

在精準醫學計劃初步執行的現在,DNA定序的市場為兵家必爭之地。為確保市場地位並阻止後進者進入,DNA定序儀器大廠Illumina,在上月底對同為DNA定序儀器的公司Oxford Nanopore發動專利訴訟[2],指稱Oxford Nanopore的DNA定序儀器MinION及PromethION侵犯其專利,涉訟的專利是被視為次世代DNA定序技術之一。涉訟的專利US 8,673,550 and 9,170,230並非Illumina所有,這二件專利的專利所有權人為阿拉巴馬大學伯明翰分校研究基金會(UAB Research Foundation)及 華盛頓大學(University of Washington),獨家授權Illumina,並在此次的訴訟中與Illumina同列原告。這二件技術內容是以具有奈米孔(nanopore)的蛋白質做為主要的分析媒介,Mycobacterium smegmatis porin (Msp)的蛋白質通道,當DNA被電泳趨動行經Msp的蛋白質通道會產生離子流(ionic current),同時蛋白質通道裡有可偵測離子流的區域,判斷通過的為何種類型的鹼基,藉此達成定序的目的。

 

按圖索驥暸解專利技術分佈及競爭情報

那麼,就專利佈局的角度來看,這場專利訴訟似乎可以看出端倪。圖1是將Illumina所持有或取得授權的專利與Oxford Nanopore的專利一起做文字探勘,而產生的專利全景圖,可以用於解讀二家公司的技術分佈趨勢,因此同類型的專利會聚集在一起;將Illumina和Nano Oxford的專利分別以不同顏色標記後,從圖上可以看出有三個區塊是二家公司專利相近及彼此競爭的地方,分別是圖1左上角的標的物分析(Analyte presence target)、圖面中央的標的多核苷酸分析(Target polynucleotide)以及圖面右側的蛋白質通道(protein channel)等技術。

圖1:Illumna 與 Oxford Nanopore專利全景圖(資料來源: Derwent Innovation®)

 

讓我們進一步將圖1右側的涉及蛋白質通道的區塊放大來看,在這個技術除同時有代表Illumina(以紅色標示)以及代表Nano Oxford(以綠色標示)外,另外也可以看到涉訟的專利(以黃色標示);由此可知,Illumina和Oxford Nanopore都在申請蛋白質通道相關的專利,兩家技術在此競爭,涉訟專利也在這裡被觀察到。

圖2:Illumna 與 Oxford Nanopore專利熱點及訴訟中專利(資料來源: ThemeScape Map, Derwent Innovation®)

 

若再進一步分析以蛋白質通道做為 DNA定序 的工具,其相關的專利申請的時間軸如圖3所示。我們以專利權人/申請人(Assignee/Applicant)對專利所主張的優先權年(Priority Year (Earlist))來分析,每一個數字代表一個發明(即DWPI family);可以觀察到最早在1998年,哈佛大學及加州大學即開始提出專利申請,而大部分的申請則是集中在近10年產出。另外,目前涉訟的Illumina和Oxford Nanopore,則是分別在2012及2011才開始提出專利申請。

 

圖3:Nanopore發展的專利申請時間軸 (資料來源: Derwent Innovation®)

 

那麼,這些專利權人究竟是獨立研發或是共同開發的呢? 其中一個判斷的方式是透過是否為共同申請人來了解是否有合作。如圖4所示,將上述的專利權人/申請人以Aduna Map表示,每個專利權人/申請人旁標註的數字代表其發明數,若有共同申請,則專利權人/申請人間會搭建起聯結(如圖3橘框所標示);若為獨立申請,則會以獨立的圓圈表示。以Illumina 為例,Illumina有6個發明,其中1件是與華盛頓大學(Univ Washinton)共同申請。相較於Illumina,Oxford Nanopore的專利則是獨立研發並申請專利。

 

圖4:以Nanopore發展DNA sequencing的主要專利權人/申請人 (資料來源: Derwent Innovation®/ Derwent Data Analyzer)

 

 

這場專利訴訟掀開了次世代 DNA定序 技術的戰爭,在結果未明朗前,無法預測次世代定序市場會由誰主導,可以確知的是在技術及市場競爭下,對於DNA定序及基因體的分析速度會更快且成本更低,對於精準醫學的發展應是一項值得正面看待的消息。

 

作者:趙宇薇 | 科睿唯安 解決方案顧問

 


[1] https://ghr.nlm.nih.gov/handbook/precisionmedicine

[2] Illumina press release on Feb 23, 2016