单克隆抗体技术与药物的专利浅析

单克隆抗体技术与药物的专利浅析

单克隆抗体是目前发展最快的治疗性生物大分子药物,得益于其在癌症、风湿性关节炎、传染病、心血管疾病和自身免疫疾病等方面的显著疗效,单抗药的市场快速增长。本文就已经上市的抗体药物相关专利情况及这些上市药物的技术专利情况做以下总结。

一、已上市单克隆抗体药物的专利分析

数据显示,2017年全球单抗药市场突破千亿美元,全球销量排名前十位的药物中单抗药占据五个席位。截止2018年11月,批准上市的单克隆抗体药共89个(不含生物类似药),适应症以肿瘤和免疫性病为主,其他包括传染病、心血管疾病、骨科疾病、眼科疾病、罕见病及神经性疾病等。下面梳理单抗药的专利相关情况。

1. 抗肿瘤领域

该领域上市的单抗药多达31个,有一半以上是重磅级产品,涉及PD-1/L1、CD20、HER2等19个靶点,但已有部分专利到期或即将到期。如表1 所示,2017年销售额达79亿美元的Rituxan(利妥昔单抗)专利已期满失效,另外两款重磅药Herceptin(曲妥珠单抗)和Avastin(贝伐珠单抗)专利即将到期,生物仿制药竞争加剧。针对新兴靶点(如PD-1/PD-L1)的单抗在2014年获批上市,专利保护期限还有十年之久。

表1 抗肿瘤领域代表性单抗药的专利情况表

2. 自身免疫疾病领域

该领域目前获批27个单抗,靶点包括TNF-α、IL-6/L-6R、IL-17A等细胞因子和补体蛋白。尤其是在风湿免疫类疾病领域极其重要。最著名的是被誉为“药王”的Humira (阿达木单抗)。Humira是Abbott(雅培)公司通过收购BASF获得,并于2002年将其推向市场,累计销售额已超1000亿美元。尽管adalimumab的基础化合物专利均期满失效,但Abbott围绕其制剂、制备工艺、适应症、使用方法等51项专利构筑的强大专利壁垒可将保护期持续到2034年。巨大市场利益致使AbbVie(Abbott拆分的独立公司)与竞争对手(包括Amgen、Generics 、Pfizer、Teva、STRAWMAN等十几家公司)之间的专利纷争不断, AbbVie能在这场旷日持久的专利战中坚持多久还需拭目以待。

3. 神经性疾病领域

该领域表现最突出的神经性疾病是偏头痛,2018年共有3款单抗获批,均是靶向CGRP/CGRPR(降钙素基因相关肽)。这3款单抗的核心专利申请早在2006年,但其有多项分案申请或延续申请,足以将它们的保护期限延长至2036年。由于同一赛道上的产品竞争激烈,2017年Teva公司率先对礼来公司提起专利诉讼,声称该公司Emgality(galcanezumab)侵犯了梯瓦Ajovy(fremanezumab)包括活性成分和治疗用途等一系列美国专利。诉讼结果还有待持续关注。

表2 2018年FDA批准上市治疗偏头痛的单抗药核心专利

4. 其他疾病

其他疾病领域如传染病、眼科疾病、血液疾病、骨科疾病、罕见病等领域由于新机制和新靶点的发现,带来了突破性进展。虽然上市单抗药数量偏少,但也有不少亮点,如首个治疗AMD药物Lucentis(Ranibizumab)、PCSK9 抑制剂Repatha(evolocumab)、用于PNH、aHUS和gMG的Soliris(eculizumab)等,疗效显著,市场反响良好。它们的问世还表明了细分市场、差异化策略有更多竞争机会,单抗药领域更具有多样性。

表3 其他疾病领域代表单抗药的核心专利

二、单克隆抗体药物技术的专利分析

单克隆抗体的制备从最早的小鼠杂交瘤技术开始,发展到全人抗体的发现技术,经历了四个发展阶段

第一代抗体技术:杂交瘤单克隆抗体技术;

第二代抗体技术:嵌合抗体和人源化改造单克隆抗体技术;

第三代抗体技术:全人源单克隆抗体技术(抗体库技术、转基因动物平台等);

第四代抗体技术:天然全人源单克隆抗体技术(EBV转化、单个人B细胞技术等);

上述总结的已经上市的单抗药物来源于不同的制备技术。在此梳理探讨这些技术的一些代表性专利。

1. B淋巴细胞杂交瘤技术

1975年C.Milstein和G.Kohler首次建立了小鼠B淋巴细胞杂交瘤技术,并获得了人工制备的单克隆抗体,为鼠源性单克隆抗体。由于被他人先公开披露而导致C.Milstein和G.Kohler没有获得相关技术专利。第一个鼠源单抗药物Orthoclone诞生于1986年,用于治疗移植物抗宿主病(GVHD)。

2. 嵌合抗体和人源化技术

1984年发明的嵌合重组抗体技术是基于减少单抗中鼠源性序列可以降低单抗所引起的人抗鼠抗体(HAMA)反应的技术,嵌合抗体的鼠源序列在可变区可减少至大概30%。为了进一步降低嵌合抗体中的鼠源序列,G P.Winter构建了只移植鼠抗体互补决定区(CDRs)的嵌合抗体,构筑了后续发展的人源化单抗的基础,随即成为了发展趋势。这一领域不得不提的是Cabilly专利和Queen专利,具体情况如表4所示,这2大专利家族保护期长、保护范围大、应用广。

表4 Cabilly专利和Queen专利的对照表

3. 噬菌体展示技术

噬菌体展示技术能够根据表达在噬菌体表面的抗体片段与特异性抗原的结合特性或生物学功能对抗体库中的大量抗体基因进行快速筛选,兴起于20世纪90年代初,目前是业界发展较为成熟的技术,主要掌握在Cambridge Antibody Technology (CAT)、Dyax、MorphoSys 和Genentech等公司,但其相关专利已陆续失效。Dyax与CAT的专利相互交叉覆盖,但基本不涉及MorphoSys 技术的关键点——通过可裂解的二硫键连接避免抗体基因和噬菌体表面蛋白基因的直接融合,因此引发了纠纷。

表5 噬菌体展示技术相关专利

4. 转基因动物技术

转基因动物技术是通过对非人动物进行基因工程化,以获得人源化免疫球蛋白基因座,从而产生各种全人源抗体。首先由Lonberg等人于1994年公开,掌握该技术主要有Medarex、Abgenix、Regeneron、OMT、Kymab、TRIANNI和Ablexis等,基于各公司技术开发的单抗药早已上市,获得认可。

表6 转基因动物技术代表专利

5. 单个人B细胞技术

近年来,随着PCR技术、高通量测序技术和单个细胞培养技术的发展和成熟,单个人B细胞抗体制备技术迅速兴起。该技术来源于天然的人的B细胞,相较于传统的抗体制备技术具有效率高、天然全人源、基因多样性更丰富等优势。单个人B细胞抗体制备技术已成为制备全人抗体的热门方法,较为成熟的技术平台有True HumanTM 、AIMSelectTM、CellClone、MabIgX-CTM和HitmAb®等数家。

但这些技术平台大多操作繁琐,效率低,开发周期较长且成本较高。Trinomab(泰诺麦博)公司的HitmAb®技术恰好能解决这些弊端。HitmAb®是第四代天然全人源单克隆抗体技术,能够高效快速分离天然人的单克隆抗体,进而解决抗体药物应用ADA反应的难题。与噬菌体库技术、转基因鼠技术以及采用体外基因工程获得的所谓“全人源”抗体相比,HitmAb®技术获得的天然全人源抗体,不仅序列100%是人的,而且是经历了自然人体免疫耐受机制的层层筛选,具有特异性好、亲和力高、安全性好的特点,最大限度地降低了抗体药物应用于人体的免疫原性,从而避免了其它方法生产的抗体引发的抗抗体免疫反应(ADA),极大地降低了研发和投资风险,大幅提升了成药率。Trinomab公司于2017年12月获得了该技术的工商注册HitmAb®,并于2018年4月获得了中国发明专利的授权(CN107760690B)。

Trinomab公司自2017年起仅20个月的时间里利用该技术已发现包括传染病、肿瘤和自身免疫疾病等10多种具有完全自主知识产权的单抗药物,并已经申请发中国发明专利与PCT专利。

注:本文研究讨论的单克隆抗体药物不包括融合蛋白。

参考文献:

[1] FDA、CNIPA、WIPO等官网

[2]《上市抗体市场格局和领域分布,及技术和热门靶点概述》https://mp.weixin.qq.com/s/CYrXXvCpnqZ365iBKnYQTg?

[3] Helene Kaplona,Janice M. Reichertb. Antibodies to watch in 2018. Accepted author version posted online. 2018, 10(2):183–203

[4] Key Advance in Medicine 2018

[5] 刘伯宁. 用于重组抗体生产的细胞构建技术研究进展. 中国生物工程杂志, 2013, 33(6): 111-116.

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[7] Menoret S, et al. Advances in transgenicanimal models and techniques. Transgenic Res. 2017, 10; 26(5): 703-708.

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