高通量测序（NGS）技术中国专利申请趋势及竞争格局*

文/武月娇 郭志坤

0 引言

尽管第一代DNA测序技术以1000 bp的测序读长、99.999%的高准确性帮助人们完成了大量的测序工作，但测试速度慢、成本高、通量低等方面的不足，也致使其不能得到大众化的应用。随着科学技术的进步以及科研人员对测序技术的努力开发，2005年Roche公司发布的454测序系统标志着测序技术跨入高通量并行测序的时代。高通量测序（NGS）技术以低成本、99%以上的准确度，1次可对几百、几千个样本的几十万至几百万条DNA分子同时进行快速测序分析，代表技术有Roche公司的454、Illumina公司的Solexa以及ABI公司的SOLID平台。

专利作为一种技术情报的载体，有助于了解竞争对手的技术情况，知己知彼。对业内企业，竞争对手信息可来源于市场情报，也可通过专利情报中的重点申请人分析，获取企业未知或忽视的技术创新实力较强的竞争对手，有效弥补市场情报的不足，提高对竞争对手监控的全面性和有效性。挖掘中国高通量测序领域内主要企业专利布局信息，可全面掌握其技术优势和专利策略，因此本文主要从专利申请量排名、申请趋势、研发方向、主要发明人等维度进行分析，以了解本领域主要企业的技术布局情况，为技术研发和专利布局提供参考。

1 中国NGS专利技术发展情况

本文专利数据1数据来源：广东省知识产权公共信息综合服务平台、CNIPR、律商联讯。检索范围为专利申请日自2000年1月1日至2021年12月31日的中国（CN）专利文摘数据，辅以其他非专利文献资料。中国专利数据包括发明、实用新型专利。通过专利检索发现，2000年至今，中国高通量测序领域累计共申请专利6809件（见图1）。

图1 中国高通量测序领域专利申请趋势

2000年至今，中国高通量测序领域专利申请经历了两个阶段。第一阶段（2000至2009年）为初步发展期，中国在NGS领域的专利申请非常少，各年份专利申请数量均不足50件。第二阶段（2010年至今）为快速发展期，2009年后，随着NGS技术在全球的飞速发展，中国NGS领域专利申请也开始步入“快车道”，专利申请数量大幅增长，2010年专利申请量为89件，2019年专利申请量已达1074件。在第二阶段内，中国NGS领域的本土专利年均增长率达46.2%，本土专利申请量也开始大幅超过国外来华专利申请，成为中国NGS领域专利申请的主力（见图2）。

图2 中国高通量测序省份领域专利来源地分布

从专利来源地来看，中国NGS领域专利主要来源于本土，本土来源专利申请占比高达88.2%，国外来华专利占比仅为11.8%。中国本土来源专利申请中，北京和广东是申请主力地区，二者在该领域的专利申请量均超过1000件，也是中国NGS领域的技术优势区域。除北京和广东外，江苏、上海和浙江也是中国NGS领域专利申请的重要地区。

国外来华专利申请中，美国是在中国申请NGS领域专利最多的国家，申请数量达474件，超过中国本土的广州和浙江的水平。除美国外，其他国家在中国申请NGS领域专利非常少，均不足100件。

从专利类型看，中国NGS领域专利主要为发明专利，占比达99.1%，实用新型专利仅有58件，占比仅为0.9%。

从法律状态来看，中国NGS领域有效专利占比为30.1%，失效专利占比仅为18.0%，专利维持效果较好；在审状态的专利较多，占比高达51.9%，近年来专利申请较为活跃。

2 中国NGS专利竞争格局

2.1 企业、高校/科研机构是专利申请的主要力量

中国NGS专利申请的主体类型中，企业是重要力量，企业专利占比约为46.9%；高校/科研机构紧随其后，专利占比约为36.9%。如表1所示。

表1 高通量测序技术中国专利的重点申请人排名

2.2 前十大申请人中企业占据4位、高校占据6位

前十大申请人中，深圳华大基因股份有限公司、北京泱深生物信息技术有限公司、北京吉因加科技有限公司（以下简称“吉因加”）、德国的伊玛提克斯生物技术有限公司（IMMATICS）这4个企业申请人分别排名第一、二、六、八位；另6个高校申请人为江汉大学、浙江大学、华中农业大学、上海交通大学、东南大学、北京大学，分别排名第三、四、五、七、九和第十位。截至2021年年末，排名第一的深圳华大基因股份有限公司在中国高通量测序领域的专利申请量为404件，占该领域专利申请量的5.9%；排名第二的北京泱深生物信息技术有限公司专利申请量为289件，占该领域专利申请量的4.2%；而排名第三的江汉大学专利申请量为75件，占该领域专利申请量的1.1%，不及排名第一的深圳华大基因股份有限公司的1/5。

2.3 多家企业进行海外专利布局

高通量测序领域的重点申请人除了在中国本土进行专利布局外，多家企业和高校还在海外进行了专利布局。例如深圳华大基因股份有限公司、广州燃石医学检验所有限公司（以下简称“广州燃石”）、IMMATICS等在美国、日本进行了专利布局；浙江大学、华中农业大学、东南大学等在美国、日本、欧洲进行了专利布局；吉因加、南京世和基因生物技术股份有限公司（以下简称“世和基因”）在美国进行了专利布局。

同时，上述这些申请人及广州微远基因科技有限公司（以下简称“微远基因”）还通过《专利合作条约》（Patent Cooperation Treaty，PCT）的形式在海外递交了专利申请。通过PCT提交国际专利申请是企业进行海外专利布局的重要途径，企业PCT专利申请状况可以体现其全球战略布局。

2.4 技术是研发重点

中国高通量测序的技术分支与应用分支专利量的比例约为3∶2，技术是目前研发的重点，其中测序准备、遗传病检测、全基因组测序是申请人关注的重点方向（见表2）。

表2 高通量测序领域中国专利重点申请人技术布局方向

3 案例分析

3.1 北京吉因加科技有限公司

北京吉因加科技有限公司创立于2015年4月，在北京、苏州、深圳三地建有医学检验实验室、基因研究院、医疗器械产业化基地等多家实体机构，现有员工400余人，运营面积约13000m2。吉因加聚焦肿瘤精准医疗，基于高通量测序检测和肿瘤基因大数据平台，打造临床检测服务、医疗器械制造、科技合作服务、肿瘤防治服务四大业务板块。吉因加医学检验实验室于2018年9月获得CAP认证证书，推出了覆盖九大主要癌种用药指导、术后监测、疗效评估、免疫评估、遗传风险及分子分型等方向的Onco系列七大检测产品服务，可实现肿瘤患者的全病程精准诊疗，已为国内外400余家医院、药企及科研机构提供临床检测和新药协同研发服务。

3.1.1 专利申请及区域布局

截至2021年年末，吉因加在高通量测序领域共申请专利52件，涉及50个专利族；专利技术申请始于2015年，前期申请较少，2020年专利申请数量迅速增加，年申请量达27件。

吉因加在高通量测序领域的专利绝大部分来源于中国本土，同时也重视海外布局，在美国公开了2件专利、世界知识产权组织公开了1件专利。总体来说，吉因加目前处于发展上升阶段，较为重视海外专利布局。

3.1.2 主要研发方向

吉因加自2015年开始对高通量测序进行专利申请，如图3所示，技术方面主要涉及生物信息分析、靶向捕获技术、测序准备、全基因组测序技术；应用领域主要涉及肿瘤靶向精准用药、遗传病检测和药物基因组检测。随着技术研发的不断深入，公司专利技术逐渐多样化，在转录组测序、全外显子组测序、质控、药物基因组检测等方面都有专利布局。

图3 吉因加高通量测序领域主要研发方向

3.2 广州微远基因科技有限公司

广州微远基因科技有限公司成立于2018年6月，为深圳微远医疗科技有限公司分公司，坐落于国家级科技企业孵化器广州华新园，已建成近5000m2的研发中心、医学检验实验室和体外诊断试剂GMP生产基地，在北京、上海等地设有分支机构和实验基地。微远基因已与中国医学科学院病原所、复旦大学附属华山医院、广州呼吸健康研究院、国家医学儿童中心/上海儿童医学中心等临床院所建立深入合作关系。

3.2.1 专利申请及区域布局

截至2021年年末，微远基因在高通量测序领域共申请专利28件，涉及28个专利族。微远基因在中国的专利技术申请始于2019年，海外专利申请始于2020年。目前，微远基因在中国公开了27件相关专利，通过PCT形式公开了1件相关专利。总体来说，微远基因尚处于发展起步阶段，具有海外专利布局意识，在世界知识产权组织有专利申请公开。

3.2.2 主要研发方向

微远基因自2019年开始对高通量测序进行专利申请，如图4所示，在技术方面，主要涉及宏基因组检测技术、生物信息分析、靶向捕获技术、全基因组测序、测序准备领域；在应用领域，主要涉及病原微生物检测、药物基因组检测。另外，在转录组测序、质控、遗传病检测等方面都有专利布局。从中可以看出，微远基因的专利布局与其主营业务相匹配。

图4 微远基因高通量测序领域主要研发方向

3.3 南京世和基因生物技术有限公司

南京世和基因生物技术有限公司于2013年3月29日在南京江北新区成立，位于生命科技中丹园，是南京生物医药谷第一家入驻中丹园的企业。世和基因目前已成长为国内肿瘤基因测序的龙头企业。世和基因在加拿大和中国两地建有转化医学中心逾10000m2，拥有Illumina全系列高通量测序平台，以及国内首家无瑕疵通过CAP验收认证的肿瘤临床检验中心，并已通过包括美国CAP、欧洲EMQN、中国卫计委临检中心室间质评在内的多项国内外权威认证。

3.3.1 专利申请趋势及区域布局

截至2021年12月，世和基因在高通量测序领域共申请专利28件，涉及23个专利族。从专利申请趋势来看，世和基因的中国专利技术申请始于2017年，国外专利申请始于2018年，年专利申请量在10件以内。

世和基因在高通量测序领域的专利有82.1%（计23件）来源于中国本土，但同时也重视海外布局，2018年申请了2件美国专利，并通过PCT形式申请了3件海外专利。

3.3.2 主要研发方向

世和基因自2017年开始对高通量测序进行专利申请，如图5所示，技术方面主要涉及测序准备、生物信息分析、靶向捕获技术等；应用领域主要涉及肿瘤靶向精准用药、遗传病检测和药物基因组检测。此外，公司在全基因组测序技术、全外显子组测序、宏基因组检测技术、病原微生物检测等方面都有专利布局。

图5 世和基因高通量测序领域主要研发方向

4 结语

近20年，NGS技术获得突飞猛进的发展，已成为精准医疗的重要技术保障。随着NGS技术在全球的飞速发展，中国在NGS领域专利申请也步入快车道，2009年后专利申请数量大幅增长，年均增长率达46.2%。中国NGS领域主要聚焦测序准备和全基因组测序技术方向，相关专利数分别占该方向全球专利的61.9%和60.4%，明显超出中国NGS领域专利整体占比水平（51.1%）。中国申请人更热衷于测序准备和全基因组测序技术方向的研发，而国外申请人则在靶向捕获技术和生物信息分析方向更具优势，尤其是靶向捕获技术，国外申请人拥有该方向全球专利的71.1%。

在中国，企业、高校/科研机构是中国高通量测序专利申请的重要力量，前十大申请人中，企业占据4位、高校占据6位。中国高通量测序的技术分支与应用分支专利量的比例约为3∶2，技术仍是目前研发的重点，其中测序准备、遗传病检测、全基因组测序是申请人重点关注的方向。该领域的重点发明人大多是企业法人或高管，如吉因加的杨玲、易鑫；微远基因的李永军、许腾、王小锐；世和基因的邵阳、汪笑男；广州燃石的汉雨生、张之宏、揣少坤等。这些发明人大部分目前处于研发活跃期，关注他们在相关领域的发明和论文，可为今后高通量测序研发预测起到参考作用。