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专利视角下的mRNA疫苗LNP递送系统总体态势研判

供稿人:杨四娟供稿时间:2024-02-20 15:31:40关键词:mRNA疫苗,LNP递送系统,态势

一、当前mRNA疫苗LNP递送技术发展逐渐进入成熟期

mRNA疫苗LNP递送系统技术专利族申请趋势及mRNA疫苗LNP递送系统技术生命周期来看,mRNA疫苗LNP递送系统技术的专利族在2022年与2021相比,保持稳定的申请量,表明mRNA疫苗LNP递送系统技术进入稳定发展阶段;而从技术生命周期来来看,2021年以前,mRNA疫苗LNP递送系统技术的专利申请人和专利申请数量均保持增长,表明创新氛围活跃,市场涌入者增加,且持续创新;而在2021年后出现转折,申请人数量保持增加,但专利数量减少,表明mRNA疫苗LNP递送系统技术发展逐渐走向成熟,市场涌入者依然增加,但技术创新已趋于稳定,市场向完全竞争市场过度。

二、鸟氨酸转氨甲酰酶、UTR、松弛素、寡核苷酸/丁氧基/SIR等为研究热点技术主题

从技术主题及聚类情况看,鸟氨酸转氨甲酰酶、人巨细胞病毒等为主要创新方向。


(1)鸟氨酸转氨甲酰酶缺陷治疗

鸟氨酸转氨甲酰酶方面,美国疫苗厂商Modernatx的专利申请CA3079428A1US20200299652A1WO2022204370A1,美国基因疗法公司Arcturus Therapeutics的专利申请CA3169889A1US20210284974A1均围绕治疗鸟氨酸转氨甲酰酶(OTC)缺陷引发的疾病。其中Modernatx的专利申请CA3079428A1保护“用于治疗尿素循环障碍的编码鸟氨酸转氨甲酰酶的多核苷酸”,其发明了用于治疗鸟氨酸转氨甲酰酶缺陷(OTCD)mRNA治疗,其发明的mRNAs,当体内施用时,编码人鸟氨酸转氨甲酰酶(OTC),其同种型,其功能片段和包含OTC的融合蛋白。 发明的mRNAs优选包封在脂质纳米颗粒(LNP)中,以在给予其时有效地递送至受试者的细胞和/或组织。发明的mRNA治疗增加和/或恢复受试者中OTC表达和/或活性的缺陷水平。发明的mRNA治疗进一步降低受试者中与OTC活性缺陷相关的毒性氨的水平。关于该技术,Modernatx在美国、日本、澳大利亚、欧洲等多国家和地区进行了专利布局。美国基因疗法公司Arcturus Therapeutics的专利申请CA3169889A1保护“用于治疗鸟氨酸转氨甲酰酶缺陷的组合物和方在包封mRNA的脂质纳米颗粒中包含可电离的阳离子脂质。

(2)5'非翻译区(5'UTR)影响机制

信使核糖核酸(mRNA)在其序列长度上有许多调控区,其中之一是5'非翻译区(5'UTR),其本身包含许多调节元件,如上游ORFuORF)、内部核糖体进入位点(IRESs)、微小RNA结合位点以及参与调节信使核糖核酸稳定性、前信使核糖核酸剪接和翻译起始的结构成分。选择性的、更多上游转录起始位点的激活导致5'UTR的延伸,5'UTR延伸的结果之一可能是头对头基因重叠,蛋白质编码基因5'重叠对转录、翻译和疾病具有重要的影响,5'UTR序列在核糖体募集到信使核糖核酸以及与调节翻译机制相关的许多过程中起着关键作用。

5'非翻译区(5'UTR)是美国企业主要研发方向,美国企业进行了专利申请,研究机构关于5'UTR也发表了诸多研究成果,在mRNA疫苗LNP递送系统技术方面,5'UTR为也引发研究人员关注,5'UTR的翻译控制可能来自直接诱导或通过阻断与RNA结合蛋白(RBPs)结合的能力。关于mRNA疫苗LNP递送系统中5'UTR的机制研究,美国The Broad InstituteModernat公司、德国Curevac Ag、我国上海复诺健生物科技有限公司、北京新合睿恩生物医疗科技有限公司、大连理工大学等申请了相关专利。

美国Modernatx公司的专利CA3187261A1保护“包含具有延长的半衰期的MRNA治疗剂的LNP组合物”,其公开的特征在于编码多肽的多核苷酸,该多核苷酸包括:其所述的5'UTR;编码区域,包括所述的有效载荷和停止元件;和所述的3'UTR,以及包含它们的LNP组合物。公开的多核苷酸和/LNP组合物可以通过增加编码有效载荷的多核苷酸或有效载荷多肽的表达的半衰期和/或持续时间来增加有效载荷的水平和/或活性。还公开了使用本公开的LNP组合物治疗受试者的疾病或病症的方法。

上海复诺健生物科技有限公司的专利申请CN116042657A保护“自复制信使核糖核酸疫苗”,其技术方案包括:将发明的mRNA分子包封为脂质纳米颗粒(LNP)得到,该发明还提供mRNA分子的制造方法,其包括:(1)基于病毒的基因组的DNA序列,将其中结构性多蛋白的编码序列中的结构性多蛋白的启动子之后的部分替换为抗原的编码序列;(2)5'UTR5'侧附加RNA聚合酶的启动子位点;(3)3'UTR3'侧附加多聚A;及(4)将通过步骤(1)(3)构建的DNA分子转录为mRNA分子。

(3)编码人松弛素的纤维化和/或心血管疾病的mRNA治疗

松弛素(Relaxin)是一种分子量约为6000Da的蛋白质激素,松弛素是两条相异肽链组成的蛋白二聚体,两条肽链分别有2429个氨基酸,透过双硫键连接,结构类似于胰岛素。松弛素在女性生产中放松耻骨并促进分娩,在男性中松弛素增强精液中精子的运动能力,在心血管系统中,松弛素主要是透过活化一氧化氮途径来作用。其他机制包括活化NF-κB导致的血管内皮生长因子和基质金属蛋白酶转录等。关于使用mRNA编码松弛素方面,主要专利申请机构为美国Modernatx公司,Modernatx公司申请了多项关于mRNA编码人松弛素的专利MOJ006477BCA3024500A1RU2795683C2SG10202251518UAUS10730924B2,且多项专利在我国已获得授权。其中“编码松弛素的多核苷酸”专利也是上文重点专利中的高诉讼专利之一。

专利MOJ006477B涉及用于治疗纤维化和/或心血管疾病的mRNA疗法。当体内给予时,在发明中使用的mRNA编码人松弛素、其同种型、其功能片段和包含松弛素的融合蛋白。发明的mRNA优选地被包封在脂质纳米粒子(LNP)中,以在向受试者给予时实现有效递送至受试者的细胞和/或组织。发明的mRNA疗法增加和/或恢复受试者中松弛素表达和/或活性的缺陷水平。发明的mRNA疗法进一步降低了受试者中与缺乏松弛素活性相关的毒性代谢物的水平。

总体来看,Modernatx公司关于增加松弛素的效力的专利主要用于纤维化和/或心血管疾病的mRNA治疗。

三、mRNA疫苗LNP递送系统中美悬殊较大,我国在专利数量、领军企业、核心专利方面均与美国存在差距

从专利数量来看,美国申请人的专利申请超过600件,远远高于第二名的中国(100+);从TOP专利申请人来看,美国申请人占多数,我国仅2家企业入围TOP 10申请人;从重点专利来看,mRNA疫苗LNP递送系统的TOP高被引专利的专利申请人均为国外机构,表明我国关于mRNA疫苗LNP递送系统在核心技术方面与美国还存在差距。

四、开发新组合物、纳米颗粒尺寸优化、编码松弛素等为国外巨头核心技术

结合高诉讼专利及高被引专利的情况来看,国外疫苗巨头关于mRNA疫苗LNP递送系统的专利围绕开发LNP新组合物、纳米颗粒尺寸优化等方面展开。如高诉讼专利中夏尔公司JP2020186266ASirna Therapeutics公司的专利均涉及新组合物的开发;比利时伊泽阿恩埃免疫疗法股份有限公司的专利JP2021511376A涉及140nm 直径的mRNA疫苗LNP颗粒;而美国Modernatx公司围绕“编码松弛素”进行了周密的专利保护。

五、我国mRNA疫苗LNP递送技术专利申请广东领先,上海排名第五,落后于浙江、北京、江苏

从我国地区分布看,在mRNA疫苗LNP递送技术专利申请方面,广东省领先,而上海排名相对同能级城市相对靠后,且上海无实力较为突出的领军企业带队,参与研究的机构实力较为均衡,多数研究机构的专利申请在2件以下。