CRISPR：生物发明领域的新方向

作者：Michael A. Stramiello

一夜之间，我们赫然发现自己已处于基因工程和生物技术飞速发展的新纪元——一个革命性时代已经出现，在这个时代，想象力是对可能性的唯一限制……在未来几十年内，我们可能将拥有可以作为人体器官捐赠者的基因工程猪——当然我们也可能拥有毛茸茸的猛犸象，长翅膀的蜥蜴和独角兽。不，我不是在开玩笑。

——Jennifer Doudna＆Samuel Sternberg，《创造中的裂缝》

现在，生命科学领域的知识产权律师应该都已经听说过“成簇规律间隔短回文重复序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，简称CRISPR）”了。简而言之，这是细菌免疫系统的一种特征，科学家们为了编辑基因组而将其改造成了生物工具。而基因组这种DNA层面的规则，是所有物种诞生和繁衍的基础。本文将介绍这些工具（统称为CRISPR）以及2017年后出现的众多的相关知识产权热点问题。

以下这些问题都值得重点关注：无论在国内还是国外都备受争议的专利权扩大问题；要求政府干预相关专利许可的呼声，行业内对创建相关技术专利池的态度；以及FDA管理人类基因组编辑的指导意见。

伴随着迅猛发展的技术研究，这些问题不断发酵，可能会使得2018年成为又一个令人兴奋的蓬勃发展的CRISPR年。

背景介绍

自2012年以来，CRISPR因为简单、高效和低成本的优势，已经成为世界各地生命科学领域专家首选的基因组编辑工具。

CRISPR系统通常由两个基本部分组成——导向RNA链（gRNA）和CRISPR相关核酸内切酶（例如Cas9）——因此也被描述为“分子剪刀”。这两部分一起组成了一个搜索-剪切复合物。其中gRNA呈发夹状，发夹的一端悬空，可以自主地与附近的DNA相互作用，而另一端则挂在对应的核酸内切酶上。当这个复合物作用于DNA时，一旦遇到短序列（前间区序列邻近基序，即PAM），就能以PAM作为立足点快速解开双螺旋结构，并且检查gRNA-DNA的匹配情况。一旦找到匹配的DNA序列，复合物的形态就会发生变化，从而使其Cas9部分切割目标DNA。（换言之，gRNA负责搜索和Cas9负责剪切。）如果没有找到匹配的DNA序列，复合物则会离开，继续寻找匹配的DNA序列。

一旦同潜伏在DNA附近搜索修补破损的修复酶结合起来，CRISPR的搜索和剪切功能就变得特别实用。将有益的DNA片段传送到切割过的目标序列附近后，科学家们可以利用这些修复酶重写基因组。因为这种能够快速产生特定突变的能力，CRISPR被认为是疾病遗传基础鉴定和细胞行为重新编辑的“一种史无前例的工具”[2]。

CRISPR的优点还在于它的多功能性，编辑基因组并不是它唯一的用途。研究人员已经开发出替代性的“破碎剪刀”技术，专注于运输分子货物，而非切割。货物分子有一些简单的用途，如锁定特定基因并阻止其转录，当然也可以将其运用在更复杂的领域，如通过外部刺激（例如光或化学物质）诱导基因表达。CRISPR也可用于靶向RNA（由DNA不断产生），大大减少了因为修改DNA而造成永久性错误的风险。

按照迄今为止我们已经看到的情况，CRISPR具有改变医学届的未来的惊人潜力——一些推测甚至认为“在不远的将来它能治愈遗传性疾病”[3]。然而，障碍依然存在。例如，科学家们已经表达了对免疫原性[4]、计划外的突变[5]和患者间的遗传变异[6]等可能出现的问题的担忧。目前人们对临床前研究（即动物试验）热情高涨，如果能解决上述问题，将代表着CRISPR可能用于肌营养不良、亨廷顿舞蹈病、血友病等许多其他遗传疾病的治疗，以及消除抗生素抗性细菌和病毒（例如HIV和PERV，后者令异种移植的发展长期受挫）。因为那些充满希望试验结果，全球的科研人员都在谨慎地推进相关研究，全球至少20个临床试验正在计划中[7]。

其他领域对CRISPR的热情也不断高涨。比方说，农业领域就非常希望CRISPR能为培育更强壮的牲畜和作物（例如抗结核冰的牛和抗腐败的橙子）铺平道路。事实上，你可能已经能在当地杂货店看到通过CRISPR技术培育出的耐褐变蘑菇了[8]。CRISPR工业生物技术领域也已经占有了一席之地。例如，最近有一家公司开始通过CRISPR技术制造双氧水，并由此创造了一种全新的清洁湿巾生产线，他们称赞这项技术不仅环保，而且比化学合成来的“更加便宜高效”[9]。还有一些研究者已经在修改小生物基因方面取得了进展，如将藻类和大肠杆菌用于微生物燃料工厂。CRISPR的广泛的应用说明了，在未来几十年内这项技术都将拥有广阔且不断发展的舞台。事实上，最近的评估认为，到2030年CRISPR/Cas9工具的潜在收益将高达250到300亿美元[10]。

知识产权局势

尽管前景光明，但是CRISPR技术正被目前复杂且不确定的知识产权局势阻碍。在美国，该领域的两个主要玩家正在进行一场激烈的斗争，试图抢夺该技术的基础专利（也就是说，那些并不限定于特定基因或使用方式的专利），目前看来这场专利战只会愈演愈烈。同时，暴风雨的阴云也开始在海外聚集，外国专利局们逐渐表示出，对于CRISPR专利，他们可能和美国专利局持相反的态度。一些评论家甚至开始呼吁政府干预CRISPR专利许可，这使得美国国内的专利战况进一步复杂化。虽然组建专利池的倡议似乎带来了希望，但它是否真的具备可行性则是另一个公开的问题。最后，美国食品和药物管理局（FDA）也正在准备发布对CRISPR技术应用于人类治疗中的管理条例。尽管如此，CRISPR的专利局势状况还是需要几年之后才可能见分晓，而在2018年重要发展即将到来。

CRISPR专利战纪

对于生命科学领域的专利代理人来说，他们可能直到2017年才第一次注意到CRISPR。引起他们关注的是美国专利商标局（USPTO）专利审判和上诉委员会（PTAB）在2017年2月终止的一起专利优先权异议案（Patent Interference）[11]，该案的两位当事人分别是加州大学（加州大学的合作方有维也纳大学和Emmanuelle Charpentier教授[12]）和博德研究所（博德研究所的合作者有哈佛大学和麻省理工学院）。USPTO依据加州大学的请求发起了这起专利优先权异议案，该案的核心问题是——专利申请中提到的CRISPR/Cas9工具在真核环境（例如人类细胞）中的应用是由哪个团队首先发明的。该案中，加州大学认为他们的专利申请已经包含了CRISPR/Cas9工具以及它们在任何环境中的基因编辑应用[13]。而博德研究所则反驳，他们的专利申请和授权专利中提到的将CRISPR/Cas9工具使用于真核细胞环境的技术[14]，对于一个本领域的普通技术人员来说并不是显而易见的。

最终，PTAB采纳了博德研究所的观点，认为在是否是现有技术这点上，任何一方的请求都不能证明对方的请求是可以预期或者显而易见[15]，也就是说本案中不存在37C.F.R.§41.203(a)中所提到的“实质上的干涉（interference in fact）”。因此PTAB终止了该案。虽然PTAB并没有取消或最终拒绝任何请求，但是这并没有阻止一些评论人士对CRISPR专利最终前景的预测，他们认为加州大学和博德研究所将分别拥有的原核生物和真核生物的CRISPR专利，在实际使用中两方的专利都是必须的[16]。但加州大学的一位发明人则用通俗易懂的话表达了反对意见：“博德研究所的专利是用于绿色网球的，但（加州大学的）专利则适用于所有的网球。”目前加州大学已向美国联邦巡回上诉法院提起上诉，如无意外，法院将在2018年4月或5月听取双方的口头辩论。

虽然加州大学与博德研究所的专利优先权争议案已经尘埃落定，但关注CRISPR动态的人也不应忽视USPTO，在那里还有更多的纠纷已经提上议事日程。例如，现在至少已经有一项针对博德研究所基础专利的单方复审请求被批准了（但被暂停审查，直至专利干涉案结束）。另外，根据USPTO近期的沟通文件[19]，以及三家已在美国上市的生物技术公司（CRISPR Therapeutics AG, Editas Medicine

Inc., and Intellia Therapeutics Inc.）的首次公开募股前信息披露，来自其他科研机构的另一种潜在威胁已经出现。这些文件已经透露了一批可能成为黑马的科研机构：(1)洛克菲勒大学，它是博德研究所部分专利申请的联合申请人；(2)ToolGen Inc.，该公司也对博德研究所的专利提出优先权异议，但尚未正式向USPTO提出请求；(3)维尔纽斯大学，它拥有自己的CRISPR/Cas9美国专利，并且同加州大学相关专利许可人签署了交叉许可协议。其他采取自由实施策略的机构也可能突然站出来，通过多方复审或者授权后复审挑战博德研究所的核心专利。

2018年，更多的CRISPR专利战还可能在海外打响——研究相关专利的授权情况即可看出，其他国家和地区的知识产权局未必会对USPTO的意见言听计从。欧洲专利局（EPO）的异议部门（Opposition Division，简称OD）将于1月16日对针对博德研究所几项基础专利的异议请求进行口审。除此之外，挑战者们对博德研究所专利的新颖性也提出了异议，而这一异议的结果将决定，博德研究所另两件早先申请的专利的优先权是否成立。如果优先权不成立，博德研究所的涉诉专利中至少有7件将变得岌岌可危。而根据OD已经发布的初步意见，他们显然更倾向于异议方[20]。尽管初步意见不具约束力，但欧洲分析人士强调，一般情况下，要想改变OD的初步意见是“非常困难的”。

不过无论如何，博德研究所都不会是唯一一个在2018年为保住自己的基础专利而陷入专利战的机构，因为EPO还向加州大学、美国Sigma-Aldrich公司和法国Cellectis公司的关键专利申请授予了专利权，这为潜在的挑战者们提出授权后异议提供了9个月的窗口期。

加州大学有争议的专利同时覆盖了CRISPR技术在原核生物和真核生物中使用，他们面临的专利战可能尤其激烈。他们已经收到了超过6项的第三方观察请求（其中一些是由博德研究所提出的）[22]，至少两个团体已经提交了针对他们CRISPR专利的授权后异议请求[23]。

仅次于美国，中国拥有世界第二火热的CRISPR专利市场，2018年这里也可能爆发类似的专利圈地战争。以加州大学和博德研究所为首，许多机构已经到达战场，开始制定作战计划。尽管博德研究所的专利申请仍悬而未决，但中国知识产权局已于2017年6月宣布，将对加州大学一项覆盖CRISPR/Cas9全部使用方法的专利申请，以及在所有环境中应用的专利组合，予以授权。加州大学一位在人类治疗学领域工作的关键专利权人对该决定表示赞赏：“这将进一步让全世界了解到，（加州大学及其合作者）才是发明CRISPR/Cas9在所有细胞类型中应用的先驱者。[24]”不过紧随其后，博德研究所立刻做出回应，提醒人们：“在中国，专利授权后即可提起无效。[25]”

政府干预

美国的CRISPR专利战已经引发了要求政府根据1980年贝多法案（Bayh-Dole Act）进行介入的呼声。这项法律要求联邦基金的受助人许可他们的研究成果，以提供商业化的机会，从而促进创新，同时向公众开放那些因为纳税人的税款支持才得以实现的技术。然而，贝多法案有一个极具争议性的方面，它为联邦机构提供了“入场权（march-in rights)”。在特定情况下，入场权——虽然此种权力从未行使过[26]——可赋予行政部门权力，迫使“非排他性、部分排他性或独占性的许可”向“负责任的申请人”放开[27]。

其他评论人士更普遍地主张“修订贝多法案中支持商业化的保障措施”，这显然是出于对“法院会使得专利权变得过度宽泛”[28]的担忧。这些批评意见指出了一个值得思考的问题，政府部门应当如何判断一件专利是否“过于宽泛”[29]，同时也是对——联邦政府的医学研究主要资助机构——美国国家卫生研究院(NIH)近期一份措辞温和的声明的回应，NIH的声明如下：

虽然我们还没有从正要使用CRISPR-CAS9技术的人们那里，收到关于无法使用CRISPR-CAS9技术进行研究，或进行商业化发展，的询问或投诉。但是我们仍将继续监控CRISPR技术的授权和使用，因为NIH对该技术研究的资助是出于公共利益，并且需要符合NIH的原则和政策。

NIH表示，之所以作出上述结论，是因为并没有发现违反“接受NIH研究补助和合同以获取和传播生物医学研究资源的原则和准则”的行为。除此以外，NIH的建议也不鼓励独家授权，“除非被许可方承诺通过不受限制的销售，向研究人员提供广泛的研究工具，或者许可方保留使研究工具广泛可用的权利。[31]”

专利池：绿洲还是海市蜃楼

随着CRISPR技术的不断推广，在没有政府干预许可的情况下，也可能会有一种优雅的解决方案，使得该技术可以被广泛地使用——专利池。通过这些联合授权许可平台，权利人可以将他们的知识产权合并打包，通过一个各项条款皆可预期的许可协议，使得他们的知识产权变得易于获取，且非独家授权，拥有广泛的用户。因此，许可方和被许可方可以分别专注于创新和商业开发，同时将交易成本和诉讼风险最小化[32]。20世纪90年代专利池开始流行，当时电子消费品行业使用这种模式来促进MPEG-2数字视频标准的推广，自1997年以来，该标准在全球范围内产生了约5万亿美元的销售额[33]。现在，这个专利池的关键组建者MPEG LA公司正在邀请CRISPR/Cas9专利权人参与他们的项目。

最晚从2017年4月开始，MPEG LA公司就已经着手对CRISPR专利权人的意向进行评估[34]。博德研究所和洛克菲勒大学宣布，他们已经提交了来自10个专利族的24件“关键的CRISPR/cas9专利”[35]，“用于评估是否有资格参加MPEG LA关于创建CRISPR联合授权平台的讨论。[36]”据报道，由于可能与上述两个专利权人存在纠纷，加州大学没有计划效仿他们[37]。由于权利人还没有敲定专利池的各项条款，而最终条款至少还需要几年时间才可能谈妥，因此CRISPR专利池可能带来的影响尚不可知。在初期阶段，专利池可能着重于汇集基础专利，不过也有预测认为，可能会首先建立专门针对特定CRISPR应用（例如，农业和工业生物技术）的专利池[38]。而在人类治疗学领域，专利池可能面临更大的挑战，该领域的权利人已在严格的临床试验中投入了巨大成本，因此通常偏向于独占许可，以获取高额的回报。

走向临床

2017年6月，FDA高级政策顾问宣布，该机构已经开始着手制定针对使用CRISPR/Cas9技术的治疗方法的管理制度[39]。虽然敲定制度细节还需要时间，但是已经有生物价格竞争和创新法案（BPCIA），对相关的审批、市场排他许可和专利混战，进行约束。尽管在BPCIA定义的“生物产品”中并没有明文列出基因疗法[40]，但FDA已经明确表示，将“修改或操纵基因表达的产物，或改变活细胞的生物属性，的治疗方式”投入市场前，需要首先取得生物制剂许可证[41]。

随着监管制度的成型，可以自己动手制作（DIY）的CRISPR套件也已经上市，并且注明它们“不能被注射，也不能直接用于人体”[42]。最近，一位CRISPR套件厂商的首席执行官搞了个大新闻，公开注射CRISPR制品，并宣称：“这将改变我的肌肉基因，给我更强壮的肌肉。[43]”FDA迅速做出回应，表示他们对这种产品的“安全风险表示担忧”，并指出他们的销售“是违法的”[44]。但是，FDA并没有说明对该违法行为是否会采取管制措施，以及如何采取措施。不过无论FDA意向如何，手握大笔投资的专利权人都可能会采取传统的诉讼手段，来保护他们刚起步的技术不受负面新闻的影响，以保证自己的技术能逐渐走向市场。

结论

综合所有相关因素，可以得出结论，2018年将是CRISPR专利地盘划分的又一个决定性年份。虽然加州大学和博德研究所之间的优先权异议案已经接近尾声，但它可能会被同样重要的单方复审和更多的其他干扰所影响。震动也可能会波及海外，从EPO立场鲜明的异议程序开始，更多的授权后争议将在欧洲甚至中国爆发。以下两点又增加了CRISPR专利战的不确定性：（1）政府干预许可的可能性，以及（2）组建专利池的可行性，毕竟专利池曾在多个行业领域取得过成功，并且可以显著简化CRISPR许可程序。最后，FDA也将会很快发布针对人类疗法的指导方针，这份指导方针的态度将会决定，基于CRISPR技术的药品的未来。

尽管各种各样的问题在2018年底很可能还得不到解决，但是对于这项被多人认为是21世纪最重要的科学发现的技术来说，如今发生的事情，可能会从根本上改决定它的发展方向。