埃博拉疫苗研究进展及相关专利分析

高广宇 李双双 杜春阳 袁媛 李明媛 郭娜

埃博拉病毒（Ebola virus，EBOV）是一种严重的、通常致命的人畜共患丝状病毒（Filoviridae）。自从1976年在非洲中部发现以来，已分离出5 种EBOV：扎伊尔埃博拉病毒（Zaire Ebola virus，ZEBOV）、苏丹埃博拉病毒（Sudan Ebola virus，SE⁃BOV）、科特迪瓦埃博拉病毒（Coted’ Lvoire Ebola virus，CEBOV）、本迪布焦埃博拉病毒（Bundibugyo Ebola virus，BEBOV）和莱斯顿埃博拉病毒（Reston Ebola virus，REBOV）。2013—2016年西非爆发埃博拉疫情，这是自1976年发现该病毒以来有记录的最大疫情。几内亚、利比里亚和塞拉利昂共有28616 名确诊或疑似病例，包括11310 名已报道死亡（截至2016年4月）。世界卫生组织（World Health Organization，WHO）分别于2015年12月、2016年1月和2016年3月在几内亚、利比里亚和塞拉利昂宣布埃博拉传播结束。

接种疫苗极大地降低了传染病发病率，是最经济有效的公共卫生解决方案。根据美国疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control and Prevention，CDC）报告显示，1美元疫苗接种支出可节约治疗费用5～27 美元。得益于疫苗的接种，WHO 在1979年宣布消灭了天花，2015年宣布消灭 Ⅱ 型脊灰野病毒，所以疫苗在传染病防治方面起着不可或缺的作用。而且，随着基因工程技术、新兴载体技术、佐剂技术及新的免疫学理论的发展，新兴疫苗发展迅速，所以开发持久有效的埃博拉疫苗已是迫在眉睫，利用埃博拉疫苗既可消除疫情的残余，也可防控未来的流行。本文通过关注埃博拉疫苗的研究进展，并对埃博拉疫苗相关的专利数据进行分析，以探讨当前形势下的专利态势，为埃博拉疫苗的进一步研究提供依据。

1 埃博拉疫苗研发现状

1.1 国际埃博拉疫苗研发

在发现EBOV 后不久，第1 代埃博拉疫苗研发集中于灭活病毒。此后，包括DNA 疫苗、重组病毒载体、重组蛋白、亚单位蛋白和病毒样颗粒（virus-like particles，VLP）在内的各种不同的临床前开发取得了可喜进展。EBOV 基因组为单链、负链RNA，编码7个蛋白，分别为包膜糖蛋白、核蛋白、基质蛋白VP24、VP40，非结构蛋白VP30、VP35，以及聚合酶 L（polymerase L）。在大多数情况下，复制型病毒感染在宿主体内引发持续数年的强免疫反应方面非常有效。这与作为亚单位DNA 质粒或蛋白质递送的许多重组抗原形成对比；尽管这些被认为是相当安全的（取决于佐剂），但存在免疫原性差的壁垒。相反，以与野生型亲本病毒相似的活力在体内复制的病毒疫苗载体通常具有高度免疫原性，但也有重组、反应性或恢复毒性的风险，进而推动了研发减毒复制缺陷型病毒载体的研究，这是一种旨在最大化免疫原性和安全性的策略。

2014年11月26日，美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）宣布，首个埃博拉疫苗成功通过临床试验，被证实安全有效。NIH 下属的过敏与传染病研究院与葛兰素史克（GlaxoSmithKline Plc，GSK）公司的研究人员从EBOV中提取出部分基因，并植入人体细胞内，最终制成疫苗。

俄罗斯于2016年1月发布俄联邦伽马列亚流行病学和微生物学科研中心成功研制出埃博拉疫苗的消息，它是通过国家级合法注册的药物。该疫苗能使接种者产生长期免疫力，且无严重副作用，但该疫苗需在－20℃冷冻保存。

2018年8月，WHO 表示，刚果（金）已开始对美国默克公司生产的rVSV-ZEBOV 疫苗开展接种工作，这款疫苗虽尚未获得上市许可，但有效性在先前有限接种中获得确认。

1.2 中国埃博拉疫苗研发

中国疫苗研发主要申请主体有上海博德基因开发有限公司、复旦大学、中国农业科学院哈尔滨兽医研究所、上海博道基因技术有限公司、普莱柯生物工程股份有限公司、健泰科生物技术公司、中国农业科学院兰州兽医研究所、原第三军医大学、华中农业大学、江苏省农业科学院等。近10年来，围绕新兴DNA 疫苗、肿瘤治疗性疫苗、新型疫苗佐剂、新型重大传染病疫苗等，不少企业相继成立。疫苗企业主要集中在北京、天津、江苏、上海、广东和四川6 大区域。随着分子生物学、分子免疫学等研究进展与基因工程技术的应用，新型技术逐渐应用到疫苗生产中，多联多价疫苗技术、多糖蛋白结合疫苗技术、治疗性疫苗、新型疫苗佐剂、重组病毒样颗粒技术等成为国内疫苗研发热点。中国相关领域的研究人员也对埃博拉疫苗进行了研究，为国家埃博拉疫情的防控提供科技战略储备。

2017年10月，中国食品药品监督管理总局（China Food and Drug Administration，CFDA）批准了国内开发的埃博拉疫苗。该疫苗产品全称为“重组埃博拉病毒病疫苗（腺病毒载体）”，是由原军事医学科学院生物工程研究所和康希诺生物股份公司（CanSino Biologics Inc.）联合开发的。新药品的批准，使中国成为继美和俄之后第3个拥有埃博拉疫苗的国家。2014年EBOV 发生了变异，该疫苗是基于2014年突变基因类型研制出来的，以冻干粉末的形式储存，可在高达37℃的温度下保持稳定至少2 周，且适用于西非的气候。该疫苗临床试验申请于2015年2月获得CFDA 批准，并在塞拉利昂进行了临床试验，塞拉利昂是EBOV 感染人数最多的国家之一。

2 疫苗相关专利技术的发展

自1796年全球首个用于天花预防的牛痘疫苗出现以来，疫苗专利经历了灭活减毒等常规疫苗时期，亚单位疫苗、联合疫苗、多糖结合疫苗发展黄金期，目前已进入基因工程疫苗、DNA 疫苗等新技术阶段。全球和国内的疫苗专利技术整体形势和埃博拉疫苗专利技术关系密切。全球疫苗专利热点可为埃博拉疫苗专利提供技术方向；国内疫苗专利技术现状不佳也会影响埃博拉疫苗专利的申请。

2.1 全球疫苗专利热点分析

截止2016年底，全球共批准74种预防性疫苗，可预防40 种传染性疾病。在全球疫苗市场中，以默沙东（Merck）、GSK、辉瑞（Plizer）、赛诺菲（Sanofi）为首的4 大巨头占据了全球市场的89%。近年来各大疫苗巨头通过频繁的并购重组积极拓展各自的市场份额，4个制药巨头目前市场份额平均约为20%，并驾齐驱，难分伯仲。澳大利亚CSL公司占市场份额的0.4%，其他公司占市场份额的17.60%。根据全球药品市场调查机构Evaluate Pharma（EP）预测显示，辉瑞13 价肺炎球菌疫苗、默沙东人乳头状瘤病毒（human papillomavirus，HPV）疫苗，赛诺菲百白破-Hib-IPV 五联苗以及四价流感疫苗Fluzone 将是未来5年最畅销疫苗品种，多价结合疫苗、联合疫苗、专科特色疫苗将是疫苗专利的热点。

2.2 中国疫苗专利技术现状

中国是世界上最大的疫苗产业大国，可生产64种疫苗，预防35种传染病。除一些新型疫苗、多联多价疫苗外，大部分疫苗品种可实现自产自足。中国每年疫苗批签发品种在5亿～8亿人份，是世界上为数不多的能依靠自身能力解决全部免疫供应和疫苗接种的国家之一。2015年，中国人用疫苗市场规模约250 亿，约占中国市场生物制药销售额的20%，占国内医药市场总量的1.5%。中国从1978年实施儿童免疫接种计划，经过几十年的快速增长，目前增速放缓。未来疫苗市场增长受政府免疫计划扩大、新疫苗获批、二胎放开、重大疾病防控等因素驱动，有望在2020年达到500 亿元。

中国疫苗市场潜力虽大，但疫苗专利仍存在集中度低、技术控制弱等问题。截至2017年底，中国共有43 家疫苗企业/单位拥有药品批准文号，占全球疫苗生产企业数量的40%。但除了国企中生集团下属6大生物制品研究所外，中国超半数企业每年仅批签发1个品种，产业集中度相对较低，给疫苗产业监管带来了一定难度。而且，中国疫苗专利技术虽经过多年技术积累，但大多数企业仍处于专利技术创新金字塔底部，主要依赖对传统疫苗的改进，此类疫苗如乙肝、狂犬、百日咳、乙脑等，同质化严重，竞争激烈。新型疫苗如多联多价疫苗、多糖结合疫苗、HPV 疫苗等虽在国外上市多年，但中国仍有很多品种没有专利申请。

3 埃博拉疫苗专利分析

3.1 检索方法

本文专利文献数据主要来自国家知识产权局的专利检索与服务系统，其中数据库为CNABS 数据库及VEN 数据库，检索截止时间为2018年9月31日。以关键词和国际信令点代码（International Point Code，IPC）为主，对埃博拉疫苗相关分类号的检索范围进行检索，检索关键词为：“埃博拉”（伊波拉、依波拉、埃波拉），Ebola virus，EBOV，疫苗；分类号为A61K39+。经初步检索，发现中文文献＜150 篇，外文文献＜400 篇，总体文献数量不大，通过人工阅读的方式将疫苗注射方法、通用载体、非以EBOV 为主要研究对象，以及以佐剂为主题的申请作为噪声排除。

对获得的数据进行分析，包括申请量年代分布，专利申请的来源国分布、主要研发团队和专利申请的技术特点，最后针对重点申请人的重点申请进行分析，得出目前针对EBOV 专利的技术关注点。

3.2 结果与分析

3.2.1 申请量年代分析与EBOV 密切相关的专利申请年度分布结果显示，专利总体数量虽不多，但仍可见在申请量方面有3个小高峰，分别出现在2005—2006年、2009—2011年和2015—2016年。分析发现，其与全球埃博拉疫情爆发息息相关。WHO的网站数据表明，EBOV 在2000—2018年间共出现了3次规模较大的爆发，分别是2003年（刚果）、2007年（乌干达、刚果）和2014年（西非）爆发疫情，专利申请量与上述疫情呈现关联。

3.2.2 专利申请的来源国分布分析显示EBOV 在全球的专利申请来源国主要为美国和中国，其中美国申请的数量基本上等于其他几个国家的申请量的总和，占据了全球总量的68.60%。

3.2.3 主要研发团队从全球相关专利申请者分析，排名前5 位的申请者为：美国卫生与人类发展服务部（United States Department of Health and Human Development Services，UUSH）、Sina Bavari（任职于美国马里兰州的美国陆军传 染病医学研究所）、原军事医学科学院生物工程研究所、Bavarian Nordic公司以及杨森疫苗公司。其中，Bavarian Nordic 是一家美国生物技术公司，专注于癌症免疫疗法和传染病疫苗的研发，主要供应美国国家战略储备疫苗。而杨森疫苗的申请均为与UUSH 共同作为申请人。由此可见美国政府和军方对EBOV 相关研究的重视程度。从相关中国专利申请来看，主要研究机构也为政府支持资助。由于很少有医药公司愿意研发此类疫苗，在国家层面，需要相应的研发投入以应对全球公共卫生安全的需要。

3.2.4 专利申请的技术特点随着对EBOV的基因组、病毒结构研究的深入，其侵染细胞的过程也逐渐明了，糖蛋白是识别细胞膜受体的主要结构，并可能由其介导细胞的内吞作用引发侵染细胞的过程，因此，糖蛋白便成为攻克EBOV的重点突破点。通过对相关专利的分析发现，专利的发明点与最近新发表的非专利科技文献的关注点相同，同样是利用糖蛋白作为抗原，而相对比较成功的案例则具体到以GP1序列中的第389～417 位氨基酸区域和GP2 序列的502～5016 位氨基酸残基制备抗体或疫苗，迄今，其趋势是由全长蛋白作为抗原制备多克隆抗体到通过植物等宿主以糖蛋白制备VLP 用于疫苗制备，再到利用腺病毒载体表达截断蛋白，用于抗体制备。目前尚无效果特别好的单克隆抗体出现。而疫苗的制备不仅需要抗原，还有相应的佐剂，这可能将会是未来几年的发展方向。

与埃博拉疫苗相关的专利技术类型包括如下：① 灭活疫苗，使用物理或化学的方法把病毒灭活后 的整个病毒、裂解片段或纯化产物用于制备疫苗。1，5-碘萘基叠氮化物（1，5-iodonaphthyla⁃zide，INA）是一种有效的灭活剂，可用于制备EBOV 的免疫系统刺激组合物，灭活的感染剂可用作疫苗；② 复制子疫苗，委内瑞拉马脑炎病毒（Venezuelanequine encephalitis virus，VEEV）复制子表达EBOV 糖蛋白或核蛋白后，被用于埃博拉疫苗的研究；③DNA 疫苗，采用体内（in vivo）表达外源基因的方式可模仿病毒感染、诱导体液免疫应答和细胞免疫应答的产生；④基因工程亚单位疫苗，使用基因工程的方法对基因与启动子之间的位置进行改变，将免疫应答诱导抗原基因置于靠近病毒基因顺序的3′端位置，从而构建减毒疫苗；⑤ 复制缺陷型疫苗，利用反向遗传技术，可对EBOV基因组进行改造，通过将转录激活物额外病毒结构蛋白（VP30）的基因去除，获得无复制能力的EBOV；⑥ 病毒载体疫苗，使用腺病毒载体疫苗和水疱性口炎病毒载体进行免疫，将包含EBOV 包膜蛋白GP 的核酸连入载体中，并将该载体转入体内促进免疫；还有将2 段糖蛋白片段分别连入2个重组腺病毒载体用于免疫，通过免疫进行病毒的预防是病毒类疾病的主要防控手段；⑦ 合成肽疫苗，利用人工方法按天然蛋白质的氨基酸顺序合成保护性短肽，与载体连接后加佐剂可用于防治埃博拉病毒感染。

4 结语

分析结果表明，埃博拉疫苗的专利申请量与埃博拉疫情爆发相关联，全球埃博拉疫苗相关专利申请国主要为美国和中国，研发团队多为政府和军方支持资助，埃博拉疫苗免疫相关的专利技术主要为基因工程亚单位疫苗和病毒载体疫苗。2018年8月19日，《Lancet》杂志的一篇文章中，对目前埃博拉疫苗领域的研究及临床试验进行了总结。根据Clinical⁃trials.gov 的信息，目前有36 项埃博拉疫苗的临床试验已告结束，另外还有14项正在进行当中。其中Rvsv-ZEBOV的试验性疫苗已在刚果开始应用。通过对另外4 种EBOV 试验性疫苗（Ad26.ZEBOV，MVA-BN-Filo，chAd3-EBO-Z 和GamEvac-Combi）的研究进行汇总分析，提出了未来应当重点研究的领域，包括获取更多有关孕妇、儿童及免疫缺陷群体的相关研究数据，还需要包括针对携带艾滋病病毒老年群体的研究数据。同时，有待更多的证据证明疫苗的保护效果（即上述疫苗能否唤醒机体的免疫反应，从而使个体免于EBOV 的感染），并且需要大规模的临床试验以探究其安全性和有效性。此外，社会科学方面的研究会为相关临床试验的设计提供极大帮助，需要研究不同类型的疫苗和接种策略，及其对未来可能出现疫情的疗效，而这些目标的达成则需要全球范围内有关科学家的共同协作。〓