2月末的一天，一則從美國專利商標(biāo)局傳來的消息,，讓身在上海的王金博士心情愉悅,。經(jīng)歷了數(shù)月的溝通和答審之后，他聯(lián)合創(chuàng)立的吐露港生物（ToloBio）通過全球?qū)＠M織（PCT）在美國申請的Cas12蛋白診斷專利終于獲得了發(fā)明授權(quán),，這對于吐露港生物的全球?qū)＠季忠饬x重大,。

王金博士告訴動脈網(wǎng)，接下來,，吐露港生物還會聯(lián)合美國的合作伙伴Sherlock Bio團(tuán)隊(duì)一起,，進(jìn)一步鞏固雙方在CRISPR診斷領(lǐng)域的領(lǐng)先專利地位。至此，國內(nèi)生物科技企業(yè)首次贏得了漫長的CRISPR專利之爭中的關(guān)鍵一仗,。

不同于在傳統(tǒng)生物科技領(lǐng)域中大多只能追趕和模仿,，開發(fā)CRISPR技術(shù)的國內(nèi)創(chuàng)新企業(yè)站在更高的起點(diǎn)上，無疑將面對許多沒有參考答案的新問題,。最棘手的新問題之一,，便是幾乎會伴隨從技術(shù)創(chuàng)新到產(chǎn)品創(chuàng)新全周期的專利之爭。

君聯(lián)資本執(zhí)行董事戚飛博士談到這場專利之爭時(shí)非常感慨：“這可能是中國基因編輯領(lǐng)域最重要的時(shí)刻,。過往在生命科學(xué)領(lǐng)域,，能夠涉及到這種底層專利競爭的情況并不常見，更不用說在基因編輯這種革命性技術(shù)的領(lǐng)域,。中國科學(xué)家和企業(yè)能夠真正做出全球性的原始創(chuàng)新,，并在專利上擊敗所有對手，這可能是中國生命科學(xué)領(lǐng)域底層專利的里程碑事件,。從此,，基因編輯領(lǐng)域的全球底層專利，有了中國科學(xué)家和中國企業(yè)的一席之地,?！?/span>

相比Cas12蛋白，人們更為熟悉的是CRISPR/Cas9基因編輯中用到的Cas9蛋白,，它是支撐CRISPR基因編輯的關(guān)鍵酶,。

這里稍微展開一點(diǎn)背景知識。CRISPR/Cas系統(tǒng)的全稱是規(guī)律間隔成簇短回文重復(fù)序列相關(guān)蛋白系統(tǒng),，它是存在于多數(shù)細(xì)菌與絕大多數(shù)古菌中的一種后天免疫系統(tǒng),，主要功能是消滅外來的質(zhì)粒或者噬菌體,。至今,，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了2大類多種不同類型的CRISPR/Cas系統(tǒng)，覆蓋約40%和90%已定序的細(xì)菌和古菌,，基因編輯中常用的其中組成較為簡單的一種類型,，即以Cas9蛋白以及向?qū)NA（gRNA）為核心的組成CRISPR/Cas系統(tǒng)。

作為一種前所未有的更高效,、低成本的基因編輯技術(shù),，CRISPR/Cas系統(tǒng)在出現(xiàn)后的短短數(shù)年內(nèi)，便完成了概念驗(yàn)證和早期的產(chǎn)品開發(fā),，展示出在臨床場景中強(qiáng)大的商業(yè)爆發(fā)力,，儼然成了最熱門的生物技術(shù)之一。

具體而言,，CRISPR/Cas系統(tǒng)商業(yè)化的主動權(quán)主要掌握在它的發(fā)現(xiàn)者和專利持有者手中,。2012年,，CRISPR/Cas9系統(tǒng)的編輯機(jī)制被Jennifer Doudna、Emmanuelle Charpentier兩位科學(xué)家揭示,。8年后,，她們藉此獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。與此同時(shí),，兩位科學(xué)家馬不停蹄將這項(xiàng)技術(shù)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為變革基因編輯的創(chuàng)新技術(shù),。為此，Charpentier創(chuàng)立CRISPR Therapeutics,、Doudna則創(chuàng)立Intellia Therapeutics,，主攻基于CRISPR/Cas9技術(shù)的基因編輯藥物開發(fā)。2016年,，這兩家?guī)е律锛夹g(shù)的公司登陸資本市場,，得到全球投資者的追捧。

另一邊,，麻省理工-哈佛布洛德研究所（Broad Institute）的華裔科學(xué)家張鋒則因率先將基因編輯技術(shù)帶向人體細(xì)胞治療,，拿下了CRISPR-Cas9多項(xiàng)關(guān)鍵核心專利。

2013年,，手握發(fā)明專利，張鋒創(chuàng)立了Editas medicine,，探索利用CRISPR/Cas9技術(shù)治療多種疾病,。這家公司在成立之初就是全球頂級風(fēng)投爭搶的對象，在A輪和B 輪融資中,，Editas medicine相繼斬獲0.43億美元和1.2億美元,，投資者包括Google Ventures等。同樣是在2016年,，Editas medicine 登陸美國納斯達(dá)克市場,。

Editas medicine主攻基于CRISPR/Cas9 技術(shù)的腫瘤和遺傳缺陷病創(chuàng)新療法，已經(jīng)開發(fā)了多款項(xiàng)目,，包括與JUNO合作開發(fā)的2.0版CAR-T細(xì)胞療法,、針對雷伯式先天黑內(nèi)障的臨床研究、和針對鐮型細(xì)胞性貧血癥,、角膜皰疹等基因性疾病的基因編輯療法,。到2020年3月，Editas Medicine開發(fā)的CRISPR療法AGN-151587（EDIT-101）,，在治療先天性黑蒙癥10型（LCA10）適應(yīng)癥的I/II期臨床試驗(yàn),，完成了患者給藥，開創(chuàng)了全球CRISPR基因編輯在體給藥的先河,。從前沿技術(shù)到重磅新藥,，似乎僅剩一步之遙。

從某種意義上講，在CRISPR系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律被掌握后,，Cas這個(gè)小小蛋白,，有著點(diǎn)石成金的能力。也正因如此,，圍繞基因編輯治療領(lǐng)域的底層專利之爭曠日持久,、激烈異常，從技術(shù)發(fā)明之日起延續(xù)十年,，成為全球科學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn),。2022年2月，張鋒和Doudna的十年對決以張鋒階段性勝出告一段落,，然而,，圍繞更多Cas蛋白和技術(shù)應(yīng)用的底層專利之爭并沒有完全結(jié)束。

當(dāng)Cas13,、Cas12等蛋白陸續(xù)被發(fā)現(xiàn),，人們的目光很快被吸引過來。技術(shù)和資金持續(xù)涌入之下,，基于Cas13,、Cas12等蛋白的CRISPR快速診斷方法，在腫瘤檢測,、病原檢測等應(yīng)用場景中迅速落地,，并由于新冠核酸檢測的需求而走到全球聚光燈下。

2022年,，Nature發(fā)布年度最值得關(guān)注的技術(shù)榜單,，CRISPR診斷技術(shù)位列其中。研究顯示,，通過利用和挖掘Cas12,、Cas13等Cas系列蛋白的特征，CRISPR診斷可以檢測廣泛的病原體,，乃至有效地診斷其他非感染性疾病,。自2018年以來，CRISPR檢測技術(shù)的研究文獻(xiàn)愈發(fā)增多,，到2021年已超上千篇,，相應(yīng)地，CRISPR檢測技術(shù)也愈發(fā)成熟,，并不斷拓展?，F(xiàn)階段，全球開發(fā)相對成熟的CRISPR快速診斷系統(tǒng)有SHERLOCK診斷系統(tǒng),、HOLMES診斷系統(tǒng),、DETECTR診斷系統(tǒng)等,。

實(shí)際上，在CRISPR/Cas系統(tǒng)的快速診斷應(yīng)用中,，人們最先想到的仍是Cas9蛋白,。在2016年，Collins等基于CRISPR/Cas9特異性識別并切割靶標(biāo)序列的特點(diǎn),，開發(fā)了快速廉價(jià)檢測寨卡病毒（Zika）的方法,。他們把Cas9蛋白和PCR技術(shù)相結(jié)合，通過sgRNA特異性識別只存在于美國寨卡病毒基因組中的PAM序列,，在3小時(shí)內(nèi)對不同亞型進(jìn)行精確區(qū)分,。不過，由于時(shí)間長,，并且需要變溫反應(yīng),，該系統(tǒng)在診斷產(chǎn)品開發(fā)方向并未廣泛應(yīng)用。

隨后,，研究者開始探索將Cas13蛋白用于CRISPR診斷,。Cas13蛋白最早是在2015年被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí),，美國國家生物技術(shù)信息中心的進(jìn)化生物學(xué)家Eugene Koonin實(shí)驗(yàn)室和張鋒團(tuán)隊(duì)合作,，利用計(jì)算生物學(xué)方法，在微生物宏基因組數(shù)據(jù)庫中率先發(fā)現(xiàn)了可用于RNA編輯的CRISPR-Cas13系統(tǒng),，包括Cas13a（C2c2）,、Cas13b（C2c6）和Cas13c（C2c7）蛋白，并陸續(xù)證明了這些系統(tǒng)在哺乳動物細(xì)胞中可對靶RNA進(jìn)行高效敲低,。然而，在嘗試用于RNA編輯藥物開發(fā)時(shí),，他們發(fā)現(xiàn),，由于Cas13 a/b/c/d蛋白體積較大，難以被包裝在單個(gè)AAV載體中進(jìn)行體內(nèi)遞送,。

直到2017年,，張鋒團(tuán)隊(duì)利用CRISPR-Cas13a具有“旁路活性”的特點(diǎn)，建立了快速核酸探測的方法,。所謂“旁路活性”,，即Cas13a蛋白結(jié)合特異性靶標(biāo)RNA后，被激發(fā)出隨機(jī)切割其他非靶標(biāo)RNA的切割活性,。如果將其與等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)（如RPA）相結(jié)合,，就可以實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)RNA的快速檢測。在系列研究中,，張鋒團(tuán)隊(duì)把這種檢測方法用來檢測寨卡病毒和登革熱病毒的特定菌株,，區(qū)分致病菌、人類基因型DNA,，并識別無細(xì)胞腫瘤DNA的突變,，并將它命名為SHERLOCK。

與CRISPR/Cas9系統(tǒng)相似,，CRISPR-Cas13a系統(tǒng)甫一發(fā)現(xiàn)便迅速被投入產(chǎn)品開發(fā)中。2019年3月，張鋒領(lǐng)銜創(chuàng)立的Sherlock Biosciences公司剛剛成立,，便獲得了3500萬美元的融資。該公司通過Broad研究所獲得授權(quán),，基于CRISPR技術(shù)完成快速診斷,，主要開發(fā)病原檢測、基因型區(qū)分,、耐藥性基因以及腫瘤液體活檢的即時(shí)檢測等領(lǐng)域產(chǎn)品,。2020年5月，Sherlock Biosciences開發(fā)的新冠檢測產(chǎn)品在獲得了新冠檢測的FDA EUA,，成為了全球第一個(gè)注冊獲批的CRISPR診斷試劑,。

與此同時(shí)，CRISPR-Cas12系統(tǒng)也開始進(jìn)入人們視野,。主導(dǎo)Cas12蛋白最初發(fā)現(xiàn)工作的,，也是張鋒團(tuán)隊(duì)。同樣是在2015年,，他們發(fā)現(xiàn)了這種全新的CRISPR-Cas蛋白具備與常用的Cas9蛋白類似的RNA引導(dǎo)的特異性DNA核酸內(nèi)切功能的同時(shí),，僅需要crRNA即可引導(dǎo)特異性切割雙鏈DNA，并產(chǎn)生粘性末端等,，可用于CRISPR基因編輯,。

緊接著，王金博士團(tuán)隊(duì)和Jennifer Doudna團(tuán)隊(duì)幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)了Cas12蛋白具有一種針對ssDNA的新型切割活性,。在crRNA的引導(dǎo)下,，Cas12識別并結(jié)合靶標(biāo)DNA后，便被激發(fā)出一種針對ssDNA的隨機(jī)亂切活性,，這種活性就被稱為反式切割活性,。

有意思的是， 2017年,，前文提到的因在CRISPR基因編輯領(lǐng)域做出突出貢獻(xiàn)而獲諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家Doudna,，又創(chuàng)立了Mammoth Biosciences，又一次與張鋒成立的公司同臺競技,。這家公司擁有加州大學(xué)的CRISPR-Cas12反式切割活性的技術(shù)許可,，探索利用CRISPR技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳染病、腫瘤學(xué)和基因突變方面的快速診斷,。Mammoth Biosciences所采用的CRISPR快速診斷方法被稱為DETECTR診斷系統(tǒng),。這個(gè)方法在2018年由Jennifer Doudna團(tuán)隊(duì)研發(fā),，基于Cas12a蛋白開發(fā)，即文章開頭提到的,，Mammoth Biosciences與國內(nèi)創(chuàng)新企業(yè)吐露港生物存在專利爭議的蛋白,。

在國內(nèi)，王金博士和吐露港生物則同樣利用Cas12a的反式切割活性開發(fā)了HOLMES診斷系統(tǒng),，其在時(shí)間上要比DETECTR系統(tǒng)更早,。在此基礎(chǔ)上，王金博士團(tuán)隊(duì)又反復(fù)驗(yàn)證了ssDNA和dsDNA靶標(biāo)都能激活Cas12a的反式切割活性,，并且證明了這種活性具有普適性,，從而為后面HOLMES體系中的Cas12a蛋白的篩選和進(jìn)化提供了重要的理論基礎(chǔ)。

據(jù)王金博士介紹,，為了簡化CRISPR快速診斷的操作流程,，并提高準(zhǔn)確性，吐露港生物該又基于LAMP-Cas12b開發(fā)了HOLMESv2系統(tǒng),，構(gòu)建了One-Step（一步法）CRISPR診斷體系,，這也是全球首個(gè)開發(fā)的一步法CRISPR診斷系統(tǒng)，目前有多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在跟進(jìn)相關(guān)研究,。

在2020年底,，Mammoth Biosciences基于DETECTR診斷系統(tǒng)的新冠診斷試劑也獲得了EUA批準(zhǔn)。此外,，為了應(yīng)對大規(guī)模的篩查,，在2022年初，F(xiàn)DA又授予DETECTR診斷系統(tǒng)的另一款產(chǎn)品DETECTR BOOST新冠檢測試劑的EUA,，后者同樣基于CRISPR系統(tǒng),，但將CRISPR與自動化技術(shù)相結(jié)合，首次實(shí)現(xiàn)了基于CRISPR系統(tǒng)的高通量檢測,，在新冠蔓延全球期間的大規(guī)模篩查中發(fā)揮了重要作用,。

“在國內(nèi)，CRISPR診斷技術(shù)也正從實(shí)驗(yàn)室快速走向臨床應(yīng)用,?！蓖踅鸩┦扛嬖V動脈網(wǎng),，在CRISPR診斷標(biāo)準(zhǔn)體系,、供應(yīng)鏈生態(tài)、技術(shù)產(chǎn)品化,、以及產(chǎn)品和規(guī)劃層面,，國內(nèi)企業(yè)都保持了與全球同步的推進(jìn)速度。同樣是在新冠疫情期間,，上海伯杰也利用吐露港生物授權(quán)的CRISPR診斷技術(shù)開發(fā)了新冠快檢試劑盒,，成功獲批了NMPA的產(chǎn)品注冊證,。此外，據(jù)王金博士透露,，吐露港生物已與多家臨床,、環(huán)境監(jiān)測相關(guān)企業(yè)建立了產(chǎn)品或技術(shù)合作，共同推動這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用生態(tài)的繁榮,。

CRISPR診斷技術(shù)的出現(xiàn),，給沉寂許久的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來新的光。據(jù)外媒報(bào)道,，近年來,，前文提及的2家基于CRISPR-Cas平臺開發(fā)快速診斷技術(shù)的美國公司，已經(jīng)累計(jì)融資超5億美元,，吸引了Illumina Ventures,、BV百度風(fēng)投、Pacific 8 Ventures,、Foresite Capital等具備產(chǎn)業(yè)資源的投資機(jī)構(gòu)入局,，為后續(xù)的產(chǎn)品化和規(guī)模化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),。在國內(nèi),，吐露港生物也曾獲得了華大共贏、君聯(lián)資本和惠遠(yuǎn)資本等頭部機(jī)構(gòu)的投資,。

據(jù)動脈網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì),，目前，全球的CRISPR診斷底層技術(shù)專利主要掌握在上述三家公司手中,。Cas13的診斷專利歸屬相對明確,，Cas12的診斷專利則充滿懸念。具體來說,，Sherlock Biosciences獲得了從Broad研究所張鋒團(tuán)隊(duì)授權(quán)的Cas13診斷專利,；而吐露港生物和Mammoth Biosciences均聲稱擁有底層的Cas12診斷專利，其分別源自王金博士和Jennifer Doudna團(tuán)隊(duì),。由于兩家公司基于Cas12的技術(shù)方案幾乎相同,，這注定了他們在未來的商業(yè)化進(jìn)程中將面臨著不可避免的競爭。

專利之爭,，正是吐露港生物和Mammoth Biosciences這兩家競對開展的第一場較量,。動脈網(wǎng)此前曾撰文分析，技術(shù)十分接近的吐露港生物和Mammoth Biosciences都在布局全球市場,，也都在全球多國申請技術(shù)專利,。他們之間核心的爭議點(diǎn)聚焦在美國專利之上。此前,，美國專利商標(biāo)局曾將Cas12診斷的專利授予Mammoth Biosciences,，而吐露港生物的專利由于擁有比對方早了4個(gè)多月申請的優(yōu)先權(quán),，進(jìn)而通過PCT途徑落地美國。盡管具備明顯的領(lǐng)先申請優(yōu)勢,，在復(fù)雜的全球?qū)＠蟓h(huán)境下,，王金博士和吐露港生物也一直在謹(jǐn)慎準(zhǔn)備，小心應(yīng)對,，以期拿下CRISPR診斷技術(shù)中最關(guān)鍵的底層專利,。

“我們一早預(yù)判到這個(gè)領(lǐng)域的競爭非常激烈，特別是核心專利的競爭,。我們也做了相應(yīng)的準(zhǔn)備,，但仍有一些工作沒能做早、做足,、做透,。”王金博士曾如此向動脈網(wǎng)感嘆,。彼時(shí),，吐露港生物與Mammoth Biosciences的美國專利之爭，正懸而未決,。

如今,，Cas12蛋白美國專利終于塵埃落定，這既是王金博士代表的中國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在前沿生物技術(shù)領(lǐng)域作為全球創(chuàng)新開拓者的勝利,，也是吐露港生物作為中國創(chuàng)新生物技術(shù)企業(yè)征戰(zhàn)全球的實(shí)例,。即便是面臨最強(qiáng)大的對手，在最熱門的技術(shù)面前,，中國科學(xué)家和企業(yè)也可以憑借真正原始的創(chuàng)新和堅(jiān)持不懈的努力,，取得關(guān)鍵勝利。

而在此之前,，吐露港生物和Sherlock Biosciences業(yè)已簽署合作協(xié)議,，在雙方原有大中華區(qū)和美國兩個(gè)市場開展合作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步簽署了全世界范圍內(nèi)的“CRISPR診斷專利交叉授權(quán)”合作協(xié)議,。

作為市場上僅有的兩家擁有CRISPR-Cas12和Cas13分子診斷底層專利的公司,，該協(xié)議進(jìn)一步加強(qiáng)了吐露港生物和Sherlock Biosciences的深入合作，并為雙方提供了最全面的CRISPR診斷相關(guān)專利的權(quán)利組合,，以確保雙方都能在全球市場范圍內(nèi)推出更有競爭力的CRISPR診斷產(chǎn)品,。