美国最新裁决：张锋团队赢得CRISPR基因编辑关键专利

“美国专利商标局的裁决意味着，张锋团队对专利的所有权可以正常使用了” | 图源：pixabay.com

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导 读

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2月28日，美国专利商标局裁定：张锋所在的博德研究所团队拥有在真核细胞中使用CRISPR基因编辑工具的专利。

这意味着，张锋团队对CRISPR基因编辑技术专利的所有权可以正常使用，“CVC团队仍然可以寻求上诉的司法审查或申诉。但这期间，在美国运营的做CRISPR基因编辑相关的公司，如果之前仅获得CVC团队的专利授权，将不得不与博德研究所团队进行专利谈判。“

在此之前，两个团队都将专利授予了围绕基因编辑的生物技术公司，其中三家已经成功上市。

撰文 | 刘楚

责编 | 陈晓雪

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当地时间2月28日，延续数年的的基因编辑技术专利之争终于等来了美国专利商标局（USPTO）的裁决，博德研究所（Broad Institute）的张锋团队仍然拥有在真核细胞中使用CRISPR/Cas9技术的专利，而2020年诺奖得主詹妮弗·杜德纳（Jennifer Doudna）和埃马纽埃尔·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）所在的团队CVC（CVC为加州大学、维也纳大学和Charpentier三个主体的首字母缩写）则失去了该技术在最为关键应用领域的专利优先权。

“美国专利商标局的裁决意味着，张锋团队对专利的所有权可以正常使用了。当然，CVC团队仍然可以寻求上诉的司法审查或申诉。但这期间，在美国运营的做CRISPR基因编辑相关的公司，如果之前仅获得CVC团队的专利授权，包括CVC团队自己的 Intellia Therapeutics、CRISPR Therapeutics 等等，将不得不与博德研究所团队进行专利谈判。”长期关注生物技术知识产权的中国科学院动物研究所、北京干细胞与再生医学研究院双聘致一研究员彭耀进告诉《知识分子》。

2012年6月，杜德纳和卡彭蒂耶领导的团队发表了CRISPR-Cas9可以切割DNA的论文。

2013年1月，张锋团队和哈佛大学的George Church团队同时发表了改进后的CRISPR-Cas9基因编辑技术可以在老鼠和人体细胞中工作的研究论文。

杜德纳和卡彭蒂耶领导的团队将CRISPR-Cas9基因编辑技术应用于哺乳动物的研究则晚了几周发表。

CVC团队和张锋团队都提前想到了布局专利申请，并在2012年分别向美国专利商标局申请了CRISPR-Cas9的相关专利。

2014年，美国专利商标局将CRISPR/Cas9技术相关的第一个专利授予了张锋团队，引起了巨大争议，杜德纳和卡彭蒂耶认为自己先发现了CRISPR-Cas9，而且更早申请专利，而张锋他们在动物细胞中的成功只是她们工作的延展。

加州大学伯克利分校对这一决定提出申诉，2015年4月向美国专利商标局提出针对CRISPR专利归属的干预程序。

2016年1月，美国专利商标局宣布启动抵触审查程序（Interference proceeding），重新审核CRISPR技术的专利。2017年2月，USPTO和上诉委员会（PATB）裁决，对隶属于哈佛大学与麻省理工学院的博德研究所（Broad Institute）2014年获批的CRISPR-Cas9专利不做更改。

此次裁定，是在今年2月4日举行的最新的听证会之后作出的。听证会上，CVC团队指出张锋团队使用不当手段获得了早期CRISPR相关信息，并且就一个关键问题进行了讨论：是谁发明了 “向导/介导RNA” 分子，使基因编辑工具能够在真核细胞中工作?

据Science报道，关于这个问题，伊利诺伊大学法学院专利律师、长期关注该专利之争的 Jacob Sherkow（雅各布·谢尔科夫）说：“我们从未从专利局哪里得到一个满意的答案。”

而美国专利商标局的裁决将潜在的巨额经济回报会流向最终的胜利者，目前已有多家公司投资了数百万美元，致力于将CRISPR转化为人类疾病疗法。

作为21世纪最重要的科研成果之一，CRISPR-Cas9技术几乎在发现之初就被认定必将获得诺贝尔奖。

2020年，在发现这一技术8年后，詹妮弗·杜德纳和埃马纽埃尔·卡彭蒂耶获得诺贝尔化学奖，而和她们一起多次获得其他多个大奖的张锋无缘诺奖。

当时，诺贝尔化学委员会增补委员、斯德哥尔摩大学无机与结构化学系教授时解释说，诺贝尔奖主要是奖励给对CRISPR-Cas9基因编辑技术的发现“贡献最大的、做出决定性、关键性工作的科学家”，而张锋等其他科学家在后期开发应用方面做了非常重要的工作。

CRISPR-Cas9技术广泛的应用范围和巨大的商业价值，使其早在2020年获得诺奖委员会肯定之前，就因为专利之争屡次成为热议焦点。

邹晓冬表示，CRISPR-Cas9基因编辑技术的专利之争，和诺奖调查的基础科学发现，“是两个方面的问题”，诺奖委员会没有受到专利之争的影响。

正如诺奖委员会没有受到专利之争影响，此次美国专利商标局的决定看起来也没有受到诺贝尔奖的影响。

彭耀进对此评论说，“虽然很多人难以理解，杜德纳和卡彭蒂耶都荣获了诺贝尔化学奖，怎么会失去专利所有权？这里面需要澄清的是，诺奖常常奖励的是基础研究，但是获得诺奖的发现并不代表可以直接申请专利。必须是具体的应用技术才能成为专利保护的客体。此外，这个专利案件中核心问题是确定专利申请的优先权问题。美国专利和商标局认为，尽管杜德纳和卡彭蒂耶在 Science 发表了基因编辑史上的里程碑论文，成功解析了CRISPR-Cas9基因编辑的工作原理，但是最初的论文并未提及CRISPR基因编辑可用于真核细胞，而真核细胞才是开发人类药物的关键。张锋所在的博德研究所团队则是首次证明该技术在人类细胞或人体中的应用。所以，张锋团队现在获得在真核细胞中使用CRISPR的专利，与杜德纳等人的率先发现并不冲突。”

他同时表示，“专利制度旨在推动创新，以公开换取保护，鼓励科研人员尽早地将发明创造提交专利申请以便公开，分享给更多人使用，而不是将其作为技术秘密隐藏起来。由此得到的启示：对于科学家来说，在科研成果发表更早之前就需要通过专业的知识产权团队去布局专利申请等相关工作，制定技术成果的专利保护策略，扩展技术应用场景，并第一时间提交专利申请。”

CRISPR到底是怎么来的？两个团队申请专利过程中又有哪些具体的故事？《知识分子》经授权重新刊发浙江大学生命科学研究院教授王立铭于2016年撰写的关于基因编辑技术的综述文章。

参考文献：

[1]https://www.science.org/content/article/crispr-s-nobel-prize-winners-defeated-key-patent-claim-genome-editor

撰文 | 王立铭（浙江大学生命科学研究院教授）

CRISPR的发音和一个英文单词 “crisper” （冷藏保鲜盒，就是冰箱里面专门放瓜果蔬菜的那个透明抽拉盒）一样，发音清脆，鲜活水灵。而提及它的全称——“成簇规律间隔短回文重复序列” （Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats），让人不明觉厉。正是这个后来者，一个猛子扎到基因组编辑的领地里，甚至成功地扮演了整个基因治疗领域搅局者的角色。

要说起CRISPR技术的由来，甚至比锌手指蛋白和TALEN蛋白（编者注：在发现CRISPR之前两项重要的基因编辑技术）还要更天外飞仙一点。

用于基因组定位的锌手指蛋白和TALEN蛋白虽然来源和机理并不相同，但是它们工作的逻辑却是很接近的。两者本身的生物学功能，都是定位基因组上的特定基因序列。

锌手指蛋白最早发现于非洲爪蟾的细胞，它们被用来定位基因组序列并启动特定基因的转录和蛋白质合成；而TALEN蛋白来自一类特殊的植物细菌——黄单胞菌，其功能也是被用来定位基因组序列——只不过这回是被细菌用来偷梁换柱启动它所寄居的植物细胞的基因转录。

对于几乎所有的有机生命来说，利用某种工具来精细调节遗传信息的“利用度”，决定在何时、何地、哪种场合下开启或关闭哪些基因，都是对生存繁衍至关重要的能力。

因此，毫不奇怪大自然亿万年的进化产生了像锌手指蛋白和TALEN蛋白这样具备高超的基因组定位能力的物质。同样，这大自然的馈赠被万物之灵的人类加以利用，用于精确修正人类自身的遗传信息，不管经历了多少曲折和反复，终究也是合乎逻辑的事情，是不是？

但是CRISPR的缘起可就与此毫不搭界了。这个新鲜的小家伙当然同样是亿万年进化的产物，不过它原本的功能可不是用来精密调节基因组的开关，而是——细菌的免疫系统。

什么？细菌也有免疫系统？话说我们人类的免疫系统不就是用来对付这些讨厌的小虫子的么？怎么这些小虫子自己也有所谓的免疫系统？

你没听错。本身就是高等生物免疫系统绞杀对象的细菌，自身也有需要对付的寄生生物——病毒。而这类专门欺负细菌的病毒，我们管它们叫噬菌体（bacteriophage，或者简称phage）。

要说这背后的逻辑并不奇怪。病毒作为地球上最简单的有机生命形式，没有独立生存繁衍的能力，它们必须选择一种更复杂的有机生命作为宿主，通过入侵宿主细胞、利用宿主细胞的资源复制自身再开枝散叶，才能够完成生命繁衍的循环。

在漫长的进化史上，有些病毒选择了入侵动物（比如乙肝病毒），有的选择了入侵植物（比如烟草花叶病毒，这是世界上第一种被发现的病毒），而有的选择了入侵细菌。别看细菌个头小，它们还是要比病毒大上数百倍，足够噬菌体们藏身和繁殖了，而且我们的地球上细菌的数量可能是所有 “高等” 生命的亿万倍，光一个人口腔里的细菌数目就超过全世界的人口总数，因此噬菌体们也不愁找不到可以安身立命的寄居地。

而对于被青睐的细菌而言，噬菌体们可就是不折不扣的麻烦制造者了，就像我们人类讨厌各种各样给我们带来疾病的细菌一样。没有办法像高等生物一样专门开发出一套免疫系统来对付入侵者，小小的细菌也有自己的不二法门。

这个法门就是CRISPR。

从CRISPR的全名 “成簇规律间隔短回文重复序列”，大家也可以大致猜测出，CRISPR本身其实就是基因组DNA上的一段特殊的序列，这段序列倒是很有个性：几十个碱基构成的特殊DNA序列连续串联重复多次，在重复单元之间的间隔也差不多有几十个碱基那么长，但是这些间隔序列的构成却是千变万化毫无规律可循。

当上个世纪八十年代末，日本科学家在几种细菌的基因组上发现这么一长串很有个性的序列时也着实被迷惑了，只好老老实实地在论文里描述了一下它的样子就束之高阁了。这一迷惑，居然就过了差不多二十年。在此期间世界各地的科学家陆续在不同的细菌中发现了类似的CRISPR序列，但是始终不清楚这种序列到底意味着什么。

图2 这张卡通图描述了一段典型的CRISPR序列的模样。用数字标记的浅蓝色线段代表了串联重复的DNA序列，而深蓝色的线段则是千变万化的非重复序列。在之后的研究中，科学家们逐渐发现许许多多细菌中都有类似结构的CRISPR序列 | 图源：Makarova et al，Nature Rev. Microbiol. 2011

直到二十世纪初，随着大规模基因组测序技术的成熟和生物信息学的兴起，人们逐渐积累了大量细菌物种的完整的、从头到尾的基因组DNA序列信息。这时候科学家们已经可以不必费心费力在实验室一种一种细菌去筛查基因组DNA序列，只需要在电脑前写几行程序代码，就可以分析成百上千种不同细菌中是否存在相似的序列了。于是这时候又有记性比较好的科学家，回头想起了这种困惑大家二十年的、很有性格的序列。

不比不知道，一比吓一跳。在2000年就有几位这样记性很好的西班牙科学家查看了下当时已经具有完整基因组信息的许多种细菌，居然看到二十来种细菌和古细菌（古细菌是一种相比细菌更加原始的单细胞生物）里，都带有结构组成相当类似的CRISPR序列！

这就有意思了，要知道对于任何有机生命来说，小心翼翼地保存、复制和传递遗传物质信息都是件很困难、也很浪费资源的事情。在自然选择的作用下，很难想象会有这么多不同的物种会不约而同的保留这么长长一串一点功能也没有的DNA序列。因此，一个直觉的猜测就是，CRISPR序列应该是有生物学功能的，而且很可能是对细菌来说至关重要的功能。

于是这帮好记性的西班牙科学家再接再厉。到2005年，他们继续搜集了六十多种细菌中多达4500段CRISPR序列（严格来说，是CRISPR中花样较多的 “间隔” 序列的信息），发现其中有88段居然在不同物种中重复出现。更妙的是，这其中还有相当部分（47个）的序列，恰好还和许多当时已知的噬菌体基因组序列信息高度一致！打个不那么恰当的比方，就像细菌深处，不知道为什么偷偷隐藏了不少噬菌体病毒的高清自拍照！

这太好玩了，细菌对噬菌体避之唯恐不及，怎么可能还小心翼翼收藏它们的自拍？

生物学家们一般情况下不会有这种过度浪漫的情怀。他们的第一反应很简单：既然细菌讨厌噬菌体，却又费心费力的在基因组里留下各种噬菌体的序列信息，那么大概应该也许可能是用来对付噬菌体入侵的武器吧！这个逻辑也很容易验证：如果真的是这样，那么拥有噬菌体自拍的细菌应该不容易被病毒入侵，反而那些没有噬菌体自拍的细菌就成了病毒理想的栖息地。这个假设很快在计算机上被验证。