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人乳头瘤病毒疫苗的发明专利分析

2020-09-21 171 上传者：管理员

摘要：人乳头瘤病毒（HPV）可诱发宫颈癌等上皮相关的恶性肿瘤疾病，严重威胁人类健康，研制疫苗能够有效预防和治疗其感染。本文分析了HPV疫苗相关专利的主要申请人及其核心专利，以期为我国HPV疫苗的开发方向和专利申请提供参考。

关键词：
HPV
专利
人乳头瘤病毒
宫颈癌
恶性肿瘤疾病
疫苗
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1、序言

人乳头瘤病毒（HPV）是一种属于乳多空病毒科乳头瘤空泡病毒A属的无包膜闭环双链DNA病毒[1]。目前，其已知基因型多达200种，根据对宿主细胞的转化能力和致癌能力可分为高危型和低危型。高危型HPV的持续反复感染可导致多种恶性肿瘤疾病如宫颈癌等的发生。近年来，通过研制疫苗预防和治疗由HPV感染导致的疾病成为临床研究热点。

HPV疫苗根据功能可分为预防性和治疗性。HPV衣壳蛋白L1高度保守，是其型特异性抗原，而衣壳蛋白L2变异度较高，与其抗原多态性相关[2]。L1/L2蛋白体外表达形成的重组病毒样颗粒（VLP）不具有感染能力，但保留免疫原性，可诱导机体产生特异性抗体中和病毒，预防HPV感染。早期蛋白E6和E7是HPV主要致癌蛋白[3]，为治疗性疫苗的重要靶点。

2006年，Gardasil4(Merck,HPV6/11/16/18）成为全球首个上市的HPV预防性疫苗。2009年，Cervarix(GSK,HPV16/18）获批在美上市。2014年，推出新一代疫苗Gardasil9(Merck,HPV6/11/16/18/31/33/45/52/58），拓宽了预防范围。我国首个国产HPV预防性疫苗Cecolin（万泰生物，隶属养生堂有限公司，HPV16/18）于2020年5月获批。而HPV治疗性疫苗仍然处于临床试验的早期阶段。

自HPV疫苗上市以来，受到了女性群体的广泛关注，九价疫苗更是一针难求、依赖国外产品，因此，亟需加快国产疫苗的研究。本文从专利角度对HPV疫苗相关技术进行总结，以期为我国HPV疫苗的开发和专利申请提供参考。

2、主要申请人分析

使用DWPI检索HPV疫苗专利，获得初步结果后进行人工去噪，数据截止2020年7月。

图1显示了全球HPV疫苗专利申请量排名。其中，英国葛兰素史克公司、德国默克集团、厦门大学和养生堂集团的专利申请量占有绝对优势，且三者均拥有上市疫苗产品。本文对上述申请人的核心专利进行了梳理。

3、重点申请人核心专利分析

3.1葛兰素史克

葛兰素史克首个HPV疫苗专利申请始于1998年，EP1007551B1公开了一种包含融合蛋白的疫苗组合物，在E6/E7蛋白中引入突变以消除其潜在的转化能力作为抗原，然后连接至流感嗜血菌B的蛋白D，该疫苗激活与CD4+T细胞有关的抗肿瘤免疫应答，治疗HPV诱导的肿瘤病变。之后，葛兰素史克专注于预防性疫苗的专利布局，技术分支包括VLP制备、多价疫苗、多联疫苗。

对于VLP制备，WO03078455A2采用昆虫细胞作为生产系统；US20120087937A1在HPV18L1多肽中插入L2表位肽制备嵌合VLP。

对于多价疫苗，CN1325117C公开了包含HPV16/18的L1VLPs、氢氧化铝和3D-MPL的疫苗，其为Cervarix的核心专利；CN100528226C公开了包含HPV16/18/31/45的L1蛋白的疫苗组合物；CN1976718B公开了包含HPV16/18和至少一种选自HPV31/45/52的VLP的免疫原性组合物，其中HPV31/45/52的剂量少于HPV16/18，其特点在于HPV16/18的VLP可提供对HPV31/45/52的交叉保护。

图1HPV疫苗全球主要申请人

对于多联疫苗，包括HPV、HBV、HSV、HIV等的联合疫苗组合物（EP1064025B1、CN1522153A、CN1171637C）。

3.2默克

CA2022394A1是默克首个HPV疫苗专利申请，始于1990年，公开了一种多肽，能有效阻断HPVE7蛋白与视网膜母细胞瘤基因编码的蛋白的结合，用于治疗生殖器疣和宫颈癌。此后，还于1992年和1998年再次提交了治疗性疫苗专利申请，但主要申请方向也转向了预防性疫苗领域，技术分支包括L1/L2蛋白制备、多价疫苗、蛋白和疫苗的稳定。

对于L1/L2蛋白制备，CN1152935A、CN1100876C、CN1154732C、US5821087A、US5888516A采用酵母细胞作为生产系统，涉及HPV6a/6b/11/16/18/31/33/35/41/45/58;EP1212358B1、CN100506999C、CN1859923B、CN1942583B、CN1934131B优化L1蛋白编码基因的密码子或去除酵母识别的内部转录终止信号，提高酵母细胞中L1蛋白的表达；EP1105466B1公开了纯化VLP的方法，将细胞裂解物通过羟基磷灰石层析柱，然后用含磷酸根阴离子的溶液洗脱VLP，纯度至少为75%。

对于多价疫苗，US6689366B1公开了一种包含重组HPV6L1蛋白的疫苗，所述蛋白还包含HPV11的构象表位，可产生针对两种病毒表位的中和抗体；US7709010B2公开了一种HPV疫苗制剂，包含至少一种HPV型别的重组L1/L2蛋白和铝佐剂、ISCOMATRIX佐剂，其为Gardasil9的核心专利。

对于蛋白和疫苗的稳定，CN1259051A在HPV抗原制剂中添加50mM～500mM的氯化钠以及至少0.2%w/v的多乙氧基醚80，在2℃～8℃稳定至少1个月；US6251678B1添加盐、非离子表面活性剂和缓冲剂使HPV疫苗长期稳定；US6436402B1通过谷胱甘肽促进硫醇氧化和30-40℃高温孵育和/或暴露于可溶性金属表面使纯化的L1/L2蛋白成熟，所得VLP具有增加的保质期和更高效力；WO2012177970A1添加甘露醇和蔗糖增加冻干HPV抗原制剂稳定性。

3.3厦门大学和养生堂集团

养生堂集团为厦门大学夏宁邵团队提供资金支持其进行HPV疫苗的研制，旗下子公司厦门万泰沧海生物技术有限公司、北京万泰生物药业股份有限公司负责疫苗的工业化生产和市场投放，体现了产学研结合的优势。

申请人的核心专利仅涉及预防性疫苗，技术发展路线为：L1蛋白纯化方法→各亚型L1蛋白及其单价疫苗→多价疫苗。

首个专利申请始于2006年，CN101153280B采用大肠杆菌生产HPVL1蛋白，将大肠杆菌裂解物上清液中的盐浓度降低到100mM及以下使可溶性L1蛋白被沉淀，而较少沉淀其它无关蛋白，纯化纯度可达98%。并以该专利为基础，陆续提交了一系列采用所述方法制得的各亚型L1蛋白以及由其组装的VLPs、疫苗的专利申请（CN101293918B、CN101570571B、CN101343314B、CN104211782B、CN104212818B等）。其中，CN104212818B还优化了蛋白编码序列的终止密码子，大幅提高翻译终止的效率、避免错误终止的蛋白产生，减少了纯化难度，使原液中蛋白纯度、组装效率提高到95%以上。以上专利布局国外，同族包括WO、EP、DK、HK、US、BR、IN，完成了常见HPV亚型单价疫苗的专利保护体系的构建。值得一提的是，上述专利采用大肠杆菌表达系统，不仅有效规避了国外申请人的专利壁垒，而且克服了真核表达系统中蛋白表达量低、培养成本高的缺陷，更有利于大规模工业化生产。

此后，专利申请围绕多价疫苗开展，其提出了两种技术构思：（1)CN102747047B利用大肠杆菌表达两个及以上不同型别的175位与428位半胱氨酸突变或缺失的HPVL1蛋白，所述L1蛋白单独不能形成VLP，然而按照特定方式及比例混合可制得杂合VLP;(2)CN106831959A将HPV33L1蛋白位于第350-357位的氨基酸残基置换为HPV58L1蛋白第376-383位的氨基酸残基，或将HPV33L1蛋白位于第133-142位或266-286位的氨基酸残基分别置换为HPV52L1蛋白的第161-170位的氨基酸残基或第295-317位的氨基酸残基，所获得的突变HPV33L1蛋白能够诱导机体产生针对HPV33/58/52三种型别的中和抗体，效果与混合VLP相当。上述两种构思均可克服采用单独型别VLP混合来扩大HPV预防范围而导致的成本高、剂量安全性的缺陷，而从后续专利申请来看，申请人选择了第二种构思进行多价疫苗的专利布局（CN106831960A、WO2017092710A1、WO2017092711A1、CN109251235A、CN110551183A、CN110950936A等）。

4、结语

本文通过对HPV疫苗专利的主要申请人及其核心专利进行分析，在一定程度上揭示了HPV疫苗的技术发展方向，有助于引导相关研究者在该领域的探索和研究。开发HPV多价疫苗是主流趋势，也符合广大消费者的诉求。同时，目前还没有商业化的治疗性疫苗，主要申请人在该方向上的专利布局也较少，我国在HPV疫苗佐剂、稳定剂等外围专利的布局也还比较缺乏。国内研究者可以重点推进治疗性疫苗的研发和专利布局，抢占先机，并对多价疫苗以及疫苗佐剂、稳定剂等相关领域进行填补创新。

参考文献:

[1]国家药典委员会.中国药典.一部[S].北京:中国医药科技出版社,2015.

陶然,李秋彤.人乳头瘤病毒疫苗的发明专利分析[J].河南科技,2020,39(27):106-108.