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基因剪刀,CRISPR大战落下帷幕

发布时间:2019-08-16 05:09编辑:生命科学浏览(62)

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    新华社洛杉矶2月15日电(记者郭爽)美国专利商标局15日宣布,麻省理工学院和哈佛大学共同创建的布罗德研究所可继续保有此前获批的“基因剪刀”CRISPR技术专利。这意味着这项举世瞩目的专利争夺战基本尘埃落定,出生在中国石家庄的美籍华裔科学家张锋的研究团队保有了CRISPR的关键技术专利权。  当天,美国专利商标局专利审判和上诉委员会3名法官作出法庭裁决,认为布罗德研究所在2014年获得的CRISPR的技术专利权与加利福尼亚大学伯克利分校提交的专利申请是不同专利,前者不受后者专利申请影响。  2012年6月,加州大学伯克利分校的生物化学家珍妮弗·道德纳等人首先在美国《科学》杂志上在线发表了有关CRISPR技术相关论文,并在此之前1个月率先提交专利申请;而布罗德研究所的张锋等人后来居上,虽然论文发表和专利申请晚了一步,但他们首次证明CRISPR技术能应用于人类细胞的基因组,获得了CRISPR技术的第一个专利。  但道德纳等研究人员认为,他们的研究在CRISPR技术中涉及的范畴更广泛,对这项技术的研发具有奠基意义,因此布罗德研究所获得的专利不应被授予。而张锋一方则认为,道德纳等人提出的是不同的专利声明。由此,美国专利商标局2016年决定展开进一步调查,重新评估CRISPR专利归属。  加州大学伯克利分校15日发表声明称,他们将可能继续上诉。布罗德研究所则表示,法庭裁决确认了两方申请的专利不同,互不侵权。  基因编辑技术早在20世纪90年代就出现了,但相比此前的技术,2012年诞生的CRISPR技术具有成本低、易上手、效率高等优势,使得对基因的修剪改造“平民化”,因此风靡整个生物学界,它又被形象地称为“基因剪刀”。科学界普遍认为,这是21世纪以来生物技术方面最重要的突破。这一技术曾三度入围美国《科学》杂志年度十大突破,在2015年更被评为年度头号突破。

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    2016 年12 月,加利福尼亚大学与布罗德研究所的代理律师在3 位法官面前进行了口头辩论。图片来源:Dana Verkouteren

    CRISPR技术先驱:George Church、Jennifer Doudna、张锋和 Emmanuelle Charpentier。

    美国专利商标局专利审判和上诉委员会日前裁定,位于马萨诸塞州剑桥市由麻省理工学院和哈佛大学共同创建的布罗德研究所可继续保有此前获批的“基因剪刀”CRISPR技术专利—— 一种强大的基因编辑工具。然而加利福尼亚大学表示可能会对这一裁决进行上述。该校于去年提出,布罗德研究所的这项专利借鉴了它的研究成果。

    美国专利局审查与上诉委员会近日就CRISPR专利纠纷作出裁决,麻省理工学院和哈佛大学共同创建的布罗德研究所可继续保有此前获批的“基因剪刀”技术专利。这意味着这场价值数十亿美元的专利案纠纷以张锋一方获胜暂告一段落。

    最新的裁决意味着这项举世瞩目的专利争夺战基本尘埃落定,美籍华裔科学家张锋的研究团队保有了CRISPR的关键技术专利权。

    因为争夺对象是价值数十亿美元的生命科学领域明星——CRISPR-Cas9,于是,这场专利官司广受关注。该基因编辑技术可以实现对DNA片段的敲除、加入等,在可预计的未来,将在治疗疑难杂症上大有市场。

    2月15日,美国专利商标局专利审判和上诉委员会3名法官作出法庭裁决,认为布罗德研究所在2014年获得的CRISPR的技术专利权与加利福尼亚大学伯克利分校提交的专利申请是不同专利,前者不受后者专利申请影响。

    2012年初,Emmanuelle Charpentier还是一位默默无闻的法国微生物学家,一天,她对一位老友Rodger Novak讲述了自己最近在瑞典于默奥大学的研究:一个新奇细菌免疫系统背后的机理。

    2012年6月,加州大学伯克利分校的生物化学家Jennifer Doudna等人首先在美国《科学》杂志上在线发表了有关CRISPR技术相关论文,并在此之前1个月率先提交专利申请;而布罗德研究所的张锋等人后来居上,虽然论文发表和专利申请晚了一步,但他们首次证明CRISPR技术能应用于人类细胞的基因组,获得了CRISPR技术的第一个专利。

    “她说,‘你对CRISPR怎么看?’”作为一家生物公司管理者的Novak回忆道,“但我完全不知道她在说什么。”

    但Doudna等研究人员认为,他们的研究在CRISPR技术中涉及的范畴更广泛,对这项技术的研发具有奠基意义,因此布罗德研究所获得的专利不应被授予。而张锋一方则认为,Doudna等人提出的是不同的专利声明。由此,美国专利商标局2016年决定展开进一步调查,重新评估CRISPR专利归属。

    CRISPR被称作规律间隔成簇短回文重复序列,是在一些细菌基因组内存在的一系列成簇排列的DNA序列,它源于细菌及古细菌中的一种后天免疫系统。而这些重复序列和很多能够侵入细菌的噬菌体的DNA序列相同。

    加州大学伯克利分校15日发表声明称,他们将可能继续上诉。布罗德研究所则表示,法庭裁决确认了两方申请的专利不同,互不侵权。

    长期以来,科学家只能通过物理和化学诱变、同源重组等方式对DNA进行编辑。但这些方法都不够方便和精确。直到2012年,Charpentier和加州大学伯克利分校着名结构生物学家Jennifer Doudna合作,将CRISPR免疫系统变成一种能编辑基因的工具。随着论文在《科学》杂志发表,科学家确认CRISPR-Cas9系统在体外实验中能“定点”对DNA进行切割。

    其实,基因编辑技术早在20世纪90年代就出现了,但相比此前的技术,2012年诞生的CRISPR技术具有成本低、易上手、效率高等优势,使得对基因的修剪改造“平民化”,因此风靡整个生物学界,它又被形象地称为“基因剪刀”。

    CRISPR技术具有成本低、易上手、效率高等优势,使得对基因的修剪改造“平民化”,因此风靡整个生物学界,它又被形象地称为“基因剪刀”。

    众所周知,脱氧核糖核酸是主要遗传物质,呈螺旋互绕的双链结构。在DNA链条上,一个具有某种功能的片段就是基因。基因编辑技术可以像人们编辑文字那样修改DNA链编码,由于对DNA链有剪断操作,“基因剪刀”是形象的说法。

    同年11月,时任法国赛诺菲公司副主席的Novak与另一位老友、加拿大风投Shaun Foy讨论了CRISPR的商业化潜力。最终,Novak、Foy和Charpentier开始与其他CRISPR研究一线人员商讨公司创立事宜。

    操纵基因即可控制生物性状,“基因剪刀”可能带来深远影响。理论上,基因编辑可改变特定的遗传性状,因而可用来“改造”胎儿,让其不再携带家族遗传的缺陷基因或致病基因,但同时也引发对“定制婴儿”等伦理问题的担忧。

    “据我所知,我们是第一个真正想尝试聚集大家做些事的人。”现供职于德国马普学会传染生物学研究所的Charpentier说。当时,涉足该领域的人并不多,2012年仅有126篇有关CRISPR的论文发表,相比之下,去年则有2155篇。

    由于基因编辑技术尚未成熟,一些人担心,基因编辑过程中一旦出现微小错误,将可能在人类基因库中留下长久后果,因而对这项技术充满恐惧。另一些人则担心在社会层面引发问题,比如可能对优生造成影响。

    在与Doudna进行讨论后,他们又找到了另外两位CRISPR研究“大牛”:哈佛大学的George Church和他的前博士后、供职于布罗德研究所的张锋。张锋团队以真核生物为基础开展广泛的实验,2013年初,他们在《科学》杂志上发表了关于在体外将CRISPR基因编辑这一精确切割方法应用于小鼠和人类细胞的论文。Doudna在几周后,也发表了自己的独立研究结果。

    不过,多国科学家已开始积极探索利用基因编辑技术治疗疾病。目前全球最流行的“基因剪刀”是2013年兴起的CRISPR-Cas9技术,主要发明者之一是出生在中国石家庄的美籍华人科学家张锋。

    “我们的一个目标是简化专利申请过程。”Charpentier说。但统一该领域的尝试最终失败。

    科学界普遍认为,这是21世纪以来生物技术方面最重要的突破。这一技术曾三度入围美国《科学》杂志年度十大突破,在2015年更被评为年度头号突破

    随着基因魔剪商业价值的凸显,技术专利之战拉开帷幕。两家机构和Charpentier均声称自己拥有CRISPR-Cas9技术的专利。

    实际上,2012年年底,布罗德研究所就向美国专利和商标局申请了快速追踪审核通道。2014年4月,USPTO将CRISPR-Cas9技术的专利颁发给布罗德研究所,而张锋则是该专利的发明者。专利权限包括在真核细胞或者任何有细胞核的物种中使用CRISPR。这意味着张锋拥有在除细菌之外的所有生物,包括老鼠、猪和人身上使用CRISPR的权利。

    但同年,Doudna和Charpentier获得了生命科学突破奖,她们关于CRISPR-Cas9开拓性的工作获得了极大的认可。而张锋却没有被列为共同发明人共享这一奖项。不过,张锋在2016年与她们一同分享了加拿大盖尔德纳奖。

    之后,加州大学伯克利分校申请USPTO介入,表示Doudna和Charpentier是CRISPR技术的最早发现者,在CRISPR上的专利申请与布罗德研究所已有专利冲突,认为该研究所2014年的专利无效。

    他们认为,张锋只是Doudna论文的跟进者之一,Doudna等人的研究涉及的范畴更广泛,对这项技术的研发具有奠基意义。但张锋一方表示,Doudna等人提出的是不同的专利声明,而他们首次将CRISPR运用到人类细胞中,从应用于原核细胞到真核细胞是一个“质”的跨越。

    但实际上Doudna和Charpentier提交专利申请的时间比张锋早7个月。而张锋被首先授予专利最有可能的原因就是,申请了快速通道专利——在他递交申请短短6个月后授予了他知识产权。而且,为了证明自己是第一个在人体细胞中使用CRISPR-Cas的人,张锋提供了实验室笔记本快照,以此证明他在2012年年初就创建并运行了CRISPR-Cas系统。这早于Doudna等人提交专利申请的时间,甚至也早于她们发布研究成果的时间。

    于是,2016年1月,USPTO展开调查,并于2017年2月15日作出裁决。专利审判和上诉委员会3名法官作出法庭裁决,认为布罗德研究所在2014年获得的CRISPR的技术专利权与加州大学伯克利分校提交的专利申请是不同专利,前者不受后者专利申请影响。这认可了布罗德研究所拥有其开发的CRISPR基因编辑工具的专利权。

    而加州大学伯克利分校当天发表声明称,他们可能将继续上诉。布罗德研究所则表示,法庭裁决确认了双方申请的专利不同,互不侵权。

    据悉,Dougna则表示将继续申请专利,而且很可能会成功。其专利将覆盖所有的细胞,而张锋的专利只是覆盖植物和动物细胞。

    本次专利纠纷不仅将决定名誉归属,其背后是巨大的商业利益。对于几家希望用CRISPR进行疾病治疗的公司来说,可谓是“几家欢喜几家愁”。裁决后,张锋、Church和Doudna创立的、已经公开募股的Editas Medicine股价大涨。此外,Charpentier、Novak、Foy和哈佛大学的Chad Cowan成立了CRISPR Therapeutics公司。

    这些公司虽然强调自己有独特的发展路径和商业策略,但它们也存在重叠部分。例如,CRISPR Therapeutics和Editas Medicine都将贫血症和杜氏肌营养不良置于优先位置。但在布罗德研究所获得专利数周后,Doudna离开了Editas Medicine,之后创立了Intellia。

    此外,Church表示,在哈佛大学Cowan和Kiran Musunuru研究组于2013年发文称CRISPR远优于现有基因编辑工具后,该领域吸引了大笔投资,孵化了许多新企业和新竞争对手。

    例如,科学家商业化了转录激活样效应因子核酸酶技术。这些嵌合核酸酶由两部分组成—— 一个可编码的序列特异性DNA结合模块与一个非特异性的DNA切割结构域。通过诱导DNA双链断裂,刺激容易出错的非同源末端连接或在特定基因所在的位置进行的同源定向修复,TALEN和ZFN能够完成一系列遗传学编辑修饰操作。

    CRISPR技术也在不断发展。去年,研究人员描述了酶Cas9的一种潜在替代者——来自土拉热弗朗西丝菌的CRISPR结合蛋白Cpf1。Cpf1表现出双重切割活性:不仅切割DNA,而且也切割RNA。这一发现提供了一种新的序列特异性基因组编辑方法,还可能便于一次对多种靶位点进行编辑,即多重编辑。

    不过,“到目前为止,CRISPR只是另一把剪刀。”Church说。当然,CRISPR/Cas9系统也存在缺陷,例如,有可能在非目标位点进行酶切,从而导致脱靶,如此可能引发癌症而非治愈癌症。而且,传统基因疗法面对的许多难题也是CRISPR发展的障碍:基因编辑的细胞会死亡、病毒载体的递送能力限制着基因编辑的效力。

    ZFN技术先行者、犹他大学Dana Carroll则表示,没有理由认为CRISPR将比其他应用技术更快成功。目前,尚不清楚在转基因农作物和家畜方面,CRISPR是否将比其他基因编辑技术更有优势。这将取决于政府管理者是否将豁免CRISPR编辑生物。

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