中国科学院上海生命科学信息中心 王小理 供稿 2010-09-30 " E' {; R$ o! C# X
/ Q7 ^* S' e* v; X 6 U! A% G Q* f: @2 ^! N5 ~诱导性多能干细胞（iPS）的研究依然保持如火如荼的态势。当前，不仅在细胞重新编程的基础机制方面取得极大进展，iPS的商业化运作也渐露苗头。2009年第11期Nature Biotechnology对iPS细胞的基础研究面临的一些挑战、商业化过程涉及的专利问题、当前iPS细胞商业化运作的两种模式、若干代表性中小生物公司及大型医药企业的策略等方面进行了访谈报道，本文予以编译。 & w) \$ M, E- ]0 @9 z9 m
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o- o3 l6 j$ P+ S3 Q& X 在过去的一年半时间里，iPS细胞已经开始应用于生成特定疾病相关的细胞来进行疾病治疗（主要是神经退行性疾病）。曾有报道利用从患有家族性自主神经机能异常病人中获得的iPS细胞生成神经元，以进行候选药物的药效评价。1 R' u6 o. G5 @. n
/ k8 y. g! x8 f6 d 在突破与人体胚胎干细胞和受精卵研究相关的伦理学及其他方面的限制之后，iPS细胞为细胞多能性的应用提供了一条崭新的途径。Invitrogen公司干细胞和再生医学研究部副部长Mahendra Rao表示，许多制药企业以往对使用胚胎干细胞的问题非常关注。对这些公司而言，既然目前已经有一种获取多能干细胞的替代途径，启动iPS的研究开发工作是一个不错的选择。" F1 U! r; L: S2 L. t! E
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但是，与细胞重新编程过程相关的众多基础性研究问题依然有待解答。尽管已经有一大批（75项且还在增加）与细胞重新编程有关的专利进入申报阶段，但是目前还没有专利得到授权，所以未来进行iPS研究的自由空间边界依然模糊。然而，在这场角逐中，一些公司通过瞄准有待满足的科学需求、申请专利应用、采购与其他IP相关的许可、以公司内部专业研究团队和战略合作方式为基础构建自有的知识库等方式，已经开始发展规划勾勒。与此同时，商业化活动也聚焦于近期目标——细胞重新编程工具、用于毒性筛选的细胞株和疾病模型等（表1），而将iPS用于治疗的应用留在下一步发展规划中。+ V* {+ r8 h# f1 \. u- C
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" H( h Y8 u2 y5 V2 w公司名称. }/ J3 s" B: l) A% a8 \* g
成立日期: C6 Q( T6 q) Z0 ~) l; x
智力资本 2 ^0 d: h4 D3 o* D/ L" L7 a( A 创业投资机构& i2 |+ t8 ~' v+ C
公司主要业务领域 x5 X% T- z7 ?& L% r $ p$ d5 w6 E* @
Cellular Dynamics International（CDI）公司3 @( s& y4 T3 _9 y5 ]
2004年 - x) m. v) X) x8 t/ y 创始人：James Thomson, Craig January, Timothy Kamp,Igor Slukvin； 0 }9 Z$ C, |2 ?: M) i& R5 g U; s4 w
近期聘用Junying Yu 5 e1 j- U: K5 a, k 1800万美元；& w" X2 T" H$ s8 h: E" O
$ q6 O7 K V; m9 `7 [+ L1 TTactics II 干细胞投资基金, Tactics II 投资基金a和威斯康星校友研究基金6 B- g5 k* y- [4 O
心肌细胞毒性造模和iPS细胞来源产品；iPS细胞产品和基于细胞工具的产业化0 `- ^! x/ [' [9 B
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Fate Therapeutics公司 / I# i4 u: J0 R! h9 ~ 2007年& B# o* a/ _4 }% Q3 C2 ~
创始人：Philip Beachy, Sheng Ding,Rudolf Jaenisch, Randall Moon, David Scadden, Leonard Zon 3 @( ?4 G \7 c% h4 V2 u9 X7 w 2250万美元；ARCH投资基金，Polaris投资基金和Venrock投资公司 1 w, F/ t( K4 x 基于成体和iPS细胞的治疗产品；指导细胞合成治疗产品的小分子化合物或生物制剂的发现! n+ O+ p5 |# S6 b+ e
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iPierian公司 " B0 z/ r% g4 ` 2009年# u4 l. q6 [+ }) q# m2 `
科学顾问委员会成员包括：George Daley,Kevin Eggan, Corey Goodman，Konrad Hochedlinger, Douglas Melton,Lee Rubin, Deepak Srivastava；最近聘用：John Dimos 6 d2 [9 o: N! z2 A1 |; l 3150万美元；Kleiner Perkins Caufield & Byers投资基金，Highland Capital Partners投资基金，MPM Capital基金和FinTech Global Capital基金 1 N% m% e% e' G& b 基于iPS细胞的药物发现研究 ) H) `4 z2 Z6 g 1 b% M! h! v( N* g3 [
Stemgent公司 ( z7 @; W3 W0 x# b( K$ { 2008年7 w) ^! e' y( N
科学顾问委员会成员包括：Sheng Ding,Rudolf Jaenisch, Gordon Keller,Robert Langer, Douglas Melton,Lee Rubin - T L7 A" H4 j# z9 L6 x2 \8 n+ T F 1400万美元，HealthCare Ventures基金, Morgenthaler Ventures基金0 R! P/ u, U; i( s
iPS和其他干细胞研究工具和试剂盒 4 I0 @4 s* y" k S6 b 6 r6 L1 ~5 k- h [/ F' S8 ]
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2 @8 B/ n2 U7 ?# f6 c9 N& i7 U, V 表1 部分专注于iPS细胞商业化的公司 / D" H/ F6 ?$ K9 h0 C, f: J" r* U7 m" j
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3 {1 k+ H1 P1 u' \, o存在的未知情况+ E8 _7 S. V9 V$ m2 G1 ?+ t' X; r* k
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生成iPS细胞的技术最初由供职于日本京都大学Shinya Yamanaka及美国威斯康星-麦迪逊大学James Thomson报道。这种技术利用带有病毒性载体的四种细胞重新编程基因。但整合的载体病毒序列的存在是一个关键性问题，在临床应用时尤其突出，因为插入病毒序列的致癌性问题始终存在。此外，麻省理工学院Whitehead研究所Rudolf Jaenisch表示，载体通常有一个本底水平的表达，因而不能彻底关闭这些基因。在这些问题激发下，研究人员开始寻找一类可以替代这些重新编程因子的化学物质。* b0 }& Q% V8 _2 c9 P. z
9 I7 ^' \: [! s 截至目前，研究人员已经可以利用小分子化合物或者蛋白质替代一到几种重组因子。2009年5月，一个国际小组报道可以利用四种重组蛋白对人体纤维细胞进行重新编程。而在10月，加州Scripps研究所Sheng Ding发现，使用三种小分子就可以对人体纤维细胞重新编程生产iPS细胞。Ding推测，小分子与蛋白的组合使用在刺激细胞重新编程方面将更加有效。# D- R f& V. ?
) x, M, }! E, `6 U: v) i 然而，更具挑战性的问题是iPS细胞高效分化和向特定细胞类型分化的能力。载体表达背景可能抑制iPS细胞的分化效率。研究表明，带有1%载体表达背景的iPS细胞与载体切除的iPS细胞相比，在基因表达模式方面显著不同。 " T* z& `6 ]4 _3 K' N; v 6 r; Q" u1 v( Q& C% a 供体细胞中累积的表观修饰也可能在重新编程效率和随后的细胞再分化过程中发挥作用，从而带来若干问题。圣地亚哥Novocell公司科学总监Ed Baetge表示，对于胚胎干细胞而言，再分化过程也充满挑战。由于每株体细胞在遗传上的差异，随着细胞的再分化过程，细胞培养条件和其他选择压力都可能改变染色体或者DNA甲基化。iPS细胞面临的问题是，体细胞的来源部位和重新编程的过程各不相同，这些细胞表观遗传上更加多样化。胚胎干细胞面临的问题，在iPS细胞中会进一步放大。 3 S/ w/ j8 K" Z! J' ~$ g/ ~ + L, k! u: p8 P, u2 i4 n" k+ B 另外一个问题是细胞重新编程的分子机制，对于临床应用而言更是如此。位于麻省剑桥Stemgent公司CEO Ian Ratcliffe表示，为何这四种因子可以启动细胞的重新编程过程，这个问题还没有得到完整的理解。即便是可以利用这些蛋白或者小分子来进行细胞重新编程，到最后将这些iPS细胞获得的分化细胞应用于人体时，美国食品药品监督管理局（FDA）将会要求给出这些分子的具体作用机制。; d8 [- [3 X) K6 J! \2 o
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知识产权边界的模糊性 - e3 u0 }1 X1 g , K/ d7 \7 w) ? 随着该领域研究进展的逐周刷新，已经有多家机构递交专利申请书，但目前美国和欧洲均没有授权任何相关专利。因此，在专利办公室做出最终裁决之前，产业界在该领域内有极大的操作空间。加州伯克利法律、商业和经济中心执行主任Ken Taymor表示，iPS细胞似乎是可以进行商业化颇具吸引力的技术，但同时也要面对那些技术可以提出专利保护而那些技术不能进行专利保护的困境。 5 i3 d( \4 |+ ^+ F/ Y' W, T1 f; k$ R# v5 V U& ]% ]
Invitrogen公司干细胞和再生医学研究部副部长Rao注意到，专利保护的不确定性主要围绕两个关键问题。第一个问题是专利是基于过程还是基于来源？如果Yamanaka和Thomson等人做出的发现可以得到广泛的专利保护，那么所有的公司使用iPS细胞时需要得到许可证。但是，根据Nixon Peabody律师事务所专利代理人David Resnick的看法，广泛的专利保护不大可能实施，部分原因是上个世纪90年代对胚胎干细胞的广泛专利保护以来专利局的（认识）转变。在专利局内部有一种看法，即基于广泛的保护性专利会限制iPS细胞的研究和使用这种考虑，如此广泛的保护性专利申请将不予授权。 : v$ q9 x* t, K ! O8 Y# H! F; E' `, ~ Taymor表示，由于早期使用病毒载体的技术已经被取代，因此“可以设想技术本身将不具商业开发价值”。因而更加值得关注的问题是，基于Yamanaka公布的信息，哪一类内容可以提出专利申请。Taymor当前正在对与重新编程技术相关的75项专利申请进行分析来评估该问题。专利代理人Resnick注意到，与方法有关的专利申请由于容易表述，因而得到授权的几率也比较大。然而，根据近期的研究，“最新的和最有效的iPS细胞生产方法通常只有几个月的半衰期”。由于专利的最终裁决结果需要几年时间，毫不奇怪，一些专利在授权之后那些原本与专利有关的技术已经过时。. _7 x1 k e. \: s1 {
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加州Proteus Venture Partners企业Greg Bonfiglio表示，围绕iPS细胞专利问题与围绕再生医学其他领域的专利问题一样复杂。然而，他也推测当前围绕iPS细胞专利的不确定性和复杂性从长期来看并不是问题的全部。他认为，iPS细胞相关技术将飞速发展，因此每一次的发展都意味着对早先技术的依赖性降低。 5 a2 H& N8 Y) @8 O! a; j, s7 O( Y" E3 {6 x. J0 |
第二个问题是，专利局如何将iPS细胞与其他多能性干细胞区分开来。当讨论将多能干细胞株分化为其他特定类型细胞的方法时，这个问题的重要性凸显出来。用于iPS细胞分化的方法也许与用于胚胎干细胞分化的方法类似。如果事实如此，那么基于胚胎干细胞研究的已授权专利将主宰这一领域。此外，由于围绕胚胎干细胞的专利已经授权一段时间，这些专利将很快将进入公共领域从而不再受专利保护。 6 k& a; F1 t. M: w8 w, C& D7 d1 B2 |. w6 m; T2 C. Q" N$ U4 ~
当前在这一领域进行开发的公司主要通过广泛许可进行成果保护。Stemgent公司CEO Ratcliffe表示，作为试剂和研究工具类公司，Stemgent与研究机构合作的途径主要是通过研究成果领域的相关技术和技术许可。他估计Stemgent公司已经通过购买获得了50多项专利许可。但在很多场合下，这些许可是针对专利权利声明，而非来自已经授权专利。# f6 h; A* d4 K' r# o