微小RNA与肿瘤及其专利技术
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摘 要 微小rna （（microRNA ，miRNA）是一类内源性非编码小分子RNA，其在多种不同的生物学过程中发挥着重要的作用。miRNA的初级转录物是70nt左右的短发卡前体，然后再通过Dicer酶剪切为21-25nt的RNAs，再通过与靶标基因的完全或不完全配对，降解靶标基因mRNA或抑制其翻译，从而参与调控个体发育、细胞凋亡、增殖及分化等生命活动。研究发现，miRNA具有癌基因和抑癌基因的活性。本文对现有报道的miRNA与肿瘤相关性的研究进展做了综述，简要分析了2012年12月31日前在我国申请的有关miRNA肿瘤相关药物的专利申请，并对miRNA肿瘤相关药物的发展趋势进行了展望。
关键词 微小RNA；肿瘤；专利分析
中图分类号R13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0104-03
0 引言
微小RNA（microRNA ，miRNA）是一类长约22个核苷酸左右的内源性非编码小RNA，它是由DNA 转录产生，但不翻译成蛋白质，而是与蛋白质编码基因的mRNA转录本反向互补，降解靶标基因mRNA或抑制其翻译，从而是调节基因的表达。一种miRNA能同时调节数百种mRNA的表达，因而调节机制非常复杂，研究发现miRNA能调控各种细胞功能，包括细胞增殖、干细胞维持和分化，从而在许多生物学过程中起关键作用。
1 miRNA与肿瘤
miRNA的首次发现于1993年[1]，研究人员在秀丽新小杆线虫内发现lin-4[1]和let-7[2]能够编码21-22nt的非编码RNAs，这些非编码RNAs与靶基因的3’非翻译区的保守区互补，调控线虫的发育。其后，研究人员相继在烟草、果蝇、线虫、斑马鱼、哺乳动物与人体中发现并且鉴定上千种miRNA编码基因。在miRNA发现后的20 年的时间里，其一直是科学研究的热点。然而，由于miRNA的调控网络非常复杂，一种miRNA能同时调节数百种mRNA的表达。因而尽管研究人员目前已在发现1000多种miRNA，但对这些miRNA的具体功能仍不明了，需进一步研究才能了解这些分子的确切的细胞学功能，及其在各种疾病的发生发展中所扮演的角色。
miRNA主要在细胞核和细胞质中进行生物合成，其过程包括miRNA基因转录、核加工、核输出、胞质加工、argonute的装配等。首先在细胞核内形成一个长度约100nt的，含有一个发卡结构的miRNA的初级转录物（pri-miRNA），然后pri-miRNA由RNA内切酶加工成60-90nt长的miRNA 前体（pre-miRNA），再通过核输出蛋白5转运出细胞核至细胞质，然后由Dicer将成熟的miRNA从发卡结构中剪切出来，加工为长度21-25nt的成熟miRNA，成熟的miRNA和RNA诱导的沉默复合体（RISC）结合，从而抑制蛋白翻译或诱导mRNA的裂解[3]。
近年来的研究表明，miRNA与肿瘤的发生发展密切相关，miRNA具有癌基因和抑癌基因的活性，特定miRNA 的异常表达涉及特定肿瘤的发生发展，如在慢性淋巴细胞性白血病[4]、B-细胞性淋巴瘤[5]，恶性淋巴瘤[6]、成胶质细胞瘤[7]、结肠直肠瘤[8]、肺癌[9]和乳腺癌[10]中都观察到miRNA的异常表达。研究人员采用串珠流式细胞miRNA表达谱分析技术对结肠癌、肝癌、胰腺癌和胃癌等肿瘤组织的miRNA进行系统表达分析，分析了334个样本中的217种miRNA，这些miRNA的表达谱反映了肿瘤的分化状态，而且该研究还成功的使用这些miRNA的表达谱对低分化肿瘤进行了分类，从而揭示了miRNA表达谱在癌症诊断中具有重要作用[11]。还有一些研究中也将miRNA的异常表达与肿瘤相联系，基于样本的miRNA谱，区分特定肿瘤类型的诊断/预后特征[12]。
由于miRNA 在基因表达调控方面起重要作用，其表达失调可以引起多种疾病，因而有希望通过改变miRNA 的表达来治疗疾病。肿瘤从本质上来说是一种基因表达紊乱的疾病，因而可以预期miRNA对肿瘤的诊断和治疗也将发挥重要的作用。研究发现，用含有miR-145的腺病毒载体处理乳腺癌细胞系，或对乳腺癌小鼠的进行体内试验，其均能抑制肿瘤细胞的生长，降低肿瘤细胞的活力，因而预期miR-145对乳腺癌细胞具有抑制作用[13]。可见，miRNA在肿瘤的靶向治疗中具有广阔的应用前景。
目前，虽然生物制药行业发展迅猛，经济效益巨大，但一直是抗体类药物独占鳌头，而核酸药物，基因治疗还处于科研探索和起步阶段，因而在医药市场的份额很小，但由于其前沿性而在基础研究领域非常活跃，有着巨大的发展前景。为了全面系统地了解miRNA肿瘤相关药物领域专利技术的研究现状和发展趋势，本文就miRNA肿瘤相关药物的中国专利申请情况进行了检索、研究和分析，并在此基础上进行总结，从而有利于更好地把握科技发展脉搏，了解市场动态，为制定切实可行的专利发展战略提供信息基础。
2 miRNA肿瘤相关药物专利技术的现状分析
2.1 数据采集的方法
本文主要针对向中国专利局提出并且已经公开的涉及miRNA肿瘤相关药物的专利申请进行检索，检索时间截至2012年12月31日，对所获得的相关专利申请进行筛选和统计分析，共获得相关专利申请143 件。
2.2 专利分析
1）申请量年度分布
由图1 可以看出，miRNA肿瘤相关药物的研究较为前沿，2004年才开始首件申请，但近几年的发展迅猛，涉及miRNA肿瘤相关药物的中国专利申请量逐年增多，2007至2010年间每年的申请量以10件左右的速度递增，而2011年的申请量较之2010年基本持平，没有实现递增，是因为专利申请从申请到公开最长有18个月的期限，因此，2011年申请的专利还有很多尚未公开，导致在CPRS中检索不到，同时部分PCT申请尚未进入中国国家阶段，因而2011年度的专利申请量数据并不完整。申请量的逐年增多表明，miRNA肿瘤相关药物正处于研发生命周期的黄金时间，也同时反映出该类药物的应用研究越来越受到重视。
图1 miRNA肿瘤相关药物专利申请量年度分布图
2）申请人类型分析
图2 miRNA肿瘤相关药物专利申请人类型图
如图2，从miRNA肿瘤相关药物专利申请人类型分布来看，大学稍占优势，占全部专利申请量的30.77％，公司申请、科研机构申请、公司和科研机构联合申请三者基本持平，分别占全部专利申请量的23.08％，19.58％以及22.38％，个人申请较少，仅占4.2％。这也充分反映了miRNA肿瘤相关药物研究的基础性和前沿性，大部分的研究还集中在大学和科研机构，而在应用领域还相对滞后。
3）申请人排名分析
排名 申请人 申请量
1 中国科学院上海药物研究所；
苏州吉玛基因药物科技有限公司 30
2 苏州福英基因科技有限公司 15
3 苏州大学 8
4 中国人民第二军医大学 5
5 浙江大学 4
6 南京医科大学 4
7 俄亥俄州立大学研究基金会 4
8 中国科学院上海生命科学研究院 2
9 中国科学技术大学 2
10 天津医科大学总医院 2
表1 miRNA肿瘤相关药物专利申请人排名表
由表1 可以看出，从申请人排名来看，在申请量排名前10 位的申请人中，主要是高校和科研机构申请，说明该项技术研究基本还处于基础研究阶段，还有待向应用领域转化。排在第1位是“中国科学院上海药物研究所”和“苏州吉玛基因药物科技有限公司”联合申请，体现了企业与高校和科研机构合作开发，联合攻关实现“资源共享”、“优势互补”，降低开发风险，共享成果的互利的产学研结合模式。
2.3 从专利内容看miRNA肿瘤相关药物的发展趋势
从近期的研究论文往往可以预期行业今后的发展趋势，而研究者往往将最有价值的研究成果申请专利进行保护，因此，分析专利申请的内容对于预测行业的发展趋势很有意义。在此针对2004年至今涉及miRNA肿瘤相关药物的专利申请进行分析。通过简单分析可以看出，近年来miRNA肿瘤相关药物的发展的几个特点和发展趋势：
1）近年来，miRNA肿瘤相关药物的中国专利申请量显著增长。国内研发活动日益活跃，专利申请近几年迅速增长。未来市场将进一步扩大，竞争也愈加激烈；
2）miRNA肿瘤相关药物在中国的专利申请中，主要集中在已知miRNA的新用途专利申请。由于miRNA近年来是基础研究的热点，研究人员目前已发现1000多种miRNA，但对这些miRNA的功能并不明了，然而随着研究手段的日益成熟，研究人员采用Northern印记分析、miRNA微阵列、流式细胞计量术确定miRNA基因表达组织特异性、鉴定其在癌症中的表达特征，从而确定肿瘤相关的miRNA标记，然后通过检测其表达的改变鉴定肿瘤，或调整其表达以治疗肿瘤，最终确认特定miRNA在特定肿瘤中的特定用途，因而对于已知miRNA的新用途的专利申请的申请量在不断增长中；
3）从miRNA肿瘤相关药物申请人类型来看，大学院校和科研机构有较大优势，公司与企业居中，而个人拥有的份额较少。由于miRNA肿瘤相关药物涉及基因治疗，而当前基因治疗技术还不成熟，成功率较低，且容易涉及一系列伦理学问题，诸如导入基因的安全性，导入基因的稳定性等。因而在一定程度上抑制了应用领域的研发热忱，但相对而言，抗肿瘤药物的基因治疗研究还是比较活跃，miRNA肿瘤相关药物的研究还是有着可观的前景；
4）从分子生物学的角度来看，肿瘤是一种基因疾病，对miRNA 表达谱的分析也显示多种肿瘤都出现了miRNA 表达失调。根据计算机预测，每一种miRNA 可以调控数以百计的靶基因，因而要在肿瘤研究中识别出miRNA 的精确靶点仍然是一项艰难的挑战，但随着科研领域对miRNA的作用机制的深入研究，以miRNA为靶点进行调控，或是模拟miRNA进行新的抗肿瘤药物的研发，都将会给肿瘤的诊断和治疗提供新的手段。
参考文献
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