專利數據洞察：新型冠狀病毒檢測診斷技術研發指引

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來源：IPRdaily中文網（iprdaily.cn）

原標題：專利數據洞察：新型冠狀病毒檢測診斷技術研發指引

北京知識產權運營管理有限公司（簡稱“北京IP”）通過專利信息情報分析，識別出與新型冠狀病毒肺炎檢測診斷技術相關的北京企業與高校院所，并向企業和高校院所等研發主體定向、精準推送具有創新啟示的專利技術信息，幫助研發人員尋找技術突破點，加快研發進程。

一、北京相關創新主體

基于專利申請情況，識別、篩選出開展過冠狀病毒檢測診斷技術相關研究的北京企業及高校院所。專利數據樣本取自由中國專利信息中心與國家知識產權局專利審查協作北京中心共同開發的新型冠狀病毒感染肺炎防疫專利信息共享平臺。

（一）北京企業

專利大數據分析結果顯示，在冠狀病毒檢測診斷技術方面，北京共有13家企業（詳見表一）向國家知識產權局提交過16件中國專利申請，其中博奧生物有限公司3件，北京科興生物制品有限公司2件，其余11家企業均有1件相關專利申請。

表 一：具有冠狀病毒檢測診斷技術相關中國專利申請的北京企業

注：排名不分先后

（二）北京高校院所

專利大數據分析結果顯示，北京共有25家高校院所（詳見表二）向國家知識產權局提交過冠狀病毒檢測診斷技術相關中國專利申請。

此外，中國人民解放軍第三0二醫院也提交過1件冠狀病毒檢測診斷技術相關中國專利申請。

表 二：具有冠狀病毒檢測診斷技術相關中國專利申請的北京高校院所

注：排名不分先后

二、技術研發啟示

根據國家知識產權局發布的《抗擊新型冠狀病毒肺炎專利信息研報》，北京IP摘出冠狀病毒免疫學檢測法、核酸檢測法以及檢測儀器相關的22篇重點專利文獻，通過人工逐篇解讀并翻譯美、日、韓等外文專利文獻，提煉出“要解決的技術問題或有益效果”、“所采取的技術方案”、“技術用途或應用領域”等關鍵信息，以期為新型冠狀病毒檢測新技術新產品開發提供創新啟示，幫助研發人員尋找技術突破口，加快研發進程。

值得一提的是，從《抗擊新型冠狀病毒肺炎專利信息研報》中篩選出的22篇重點專利文獻，有部分是已失效或審中專利，但其對新冠病毒檢測技術研發仍具有參考價值，且失效專利技術還可無償使用。

（一） 免疫學檢測法

免疫學檢測法是借助抗原和抗體在體外特異結合后出現的各種現象，對樣品中的抗原或抗體進行定性、定量、定位的檢測。

1.通過病毒抗原的固相化來檢測病毒抗體

專利文獻CN1177224C將 SARS 冠狀病毒全病毒裂解液作為包被抗原用于檢測，CN1483737A 重組表達了 SARS 病毒特有蛋白質和多肽片段，但后者通過具有特定氨基酸序列的蛋白質來測定抗體，相對于 CN1177224C，其特異性和靈敏度有了進一步提升。通過抗原表位篩選、蛋白重組表達等手段可以有效提高血清免疫學檢測的特異性和靈敏度。

表 三：專利文獻CN1177224C重要信息解讀

表 四：專利文獻CN1483737A重要信息解讀

2.抗體的篩選制備方法的改進

（1）抗體表位的選擇上以 S、NP 蛋白為主

專利文獻CN102690336A 將蝙蝠 SARS 樣冠狀病毒的刺突蛋白（S蛋白）切割成多段，免疫動物后，利用完整 S 蛋白的單克隆抗體鑒定小鼠抗 S 單克隆抗體表位，并制備相應的檢測用抗體。CN100504391C 中利用基因工程重組抗原，獲得了 SARS冠狀病毒 S、N、M、E 蛋白，并制備了偶聯上述蛋白的抗體的免疫微球。JP2017145246A 以 MERS 冠狀病毒最為保守且明顯區別于其他冠狀病毒的 NP 蛋白肽作為免疫原制備檢測抗體。WO2019066389A1 將 MERS 冠狀病毒的 NP 蛋白的 N 端和 C端構建融合蛋白，免疫小鼠并篩選單克隆抗體，用于 MERS病毒感染的檢測。上述對血清抗原的檢測相對于血清抗體的檢測，能夠在檢測對象病毒感染初期即作出診斷，在病毒暴發高峰階段半定量地區分陽性或陰性樣本。

表 五：專利文獻CN102690336A重要信息解讀

表 六：專利文獻CN100504391C重要信息解讀

表 七：專利文獻JP2017145246A重要信息解讀

表 八：專利文獻WO2019066389A1重要信息解讀

（2）采用新型冠狀病毒肺炎康復患者的 PBMC 構建抗體庫或計算機模擬病毒表位等

專利文獻US10421802B2將健康人PBMC構建噬菌體抗體庫，以S蛋白受體結構域（RBD）淘選富集單克隆抗體，但以康復病人的PBMC構建抗體庫，淘選效率會更高。US2010075300A1將接受病毒疫苗的人類患者的接種前和接種后的血清樣品施加到包被有病毒樣顆粒（VLP）的生物傳感器芯片上進行檢測。該專利申請的研究重點在于：對待測病毒樣顆粒進行構建，以提高檢測的靈敏度同時降低生物風險；對檢測平臺本身的改進，同樣在于提高檢測靈敏度和檢測速度。

表 九：專利文獻US10421802B2重要信息解讀

表 十：專利文獻US20100075300A1重要信息解讀

（二）核酸檢測法

核酸檢測法是通過對生物樣品中病原物質進行基因測序，從而做出診斷結果的檢測方法。

核酸檢測法主要是改進 RT-PCR 的 靈 敏 度 和 特 異 性 ， 例 如US2018127836A1 鑒定了冠狀病毒在感染細胞中存在的高拷貝數的高度保守的若干短 RNA 序列，例如非翻譯區的前導序列，這些前導序列是 MERS 冠狀病毒基因組中表達最豐富的基因區域，可以引入鎖核酸探針對其進行 RT-PCR LNA 擴增，可以考慮增加前到序列作為檢測靶標。US2019203280A1 公開了一種增加核酸擴增靈敏度和特異性的方法，包括添加失活的 cas9 和結合于靶基因的引導 RNA（CRISPR 介導的生物敏感器）。US2011027862A1 公開了在含有 SARS 等冠狀病毒 RNA的樣本中加入鹽酸胍和不超過 20mM 的金屬離子，能夠穩定RNA，可考慮用于檢測樣本的運送過程中。US10421802B2 使用蘇拉明、Sso7d、AluI 甲基化酶和/或 poly(rA)(dT)n 等物質減少 RT-PCR 中的逆轉錄抑制。WO2013049891A1 通過將不同大小的珠粒子集標記不同的特異性核苷酸探針來實現呼吸道病原體的檢測，實現了菌體或病毒的高通量篩選，解決了目前 PCR 缺乏有效地處理大量含多個靶的樣品的高通量檢測能力的問題。該專利技術明確指出了包含珠粒的 PCR 系統可能會成為 RT-PCR 的一個發展方向，也為大樣本、高通量檢測提供了技術啟示。

WO2019178188A1則提供了一種面向使用者的即時床旁診斷系統，用專門設計的引物組和探針進行重組酶聚合酶測定（RPA），可實現包括 SARS 在內的多種病毒的即時床旁檢測。該專利申請實際上也提出了一種設想，即將便攜式的檢測設備設置在隔離空間，利用物聯網技術將其與診斷中心相連；在檢測時，患者在隔離空間內自行提供樣品（例如鼻拭子、唾液或痰液），設備檢測出數據后傳送給診斷中心；再由診斷中心的醫師給出結論。這樣的設置可以極大地減輕醫護人員感染的風險，為實現快速、即時和遠程檢測提供了一種思路。我國在 5G 技術方面具有世界領先的優勢，實現該專利構想的技術基礎已經存在，此項技術的實施無疑對提高現在的疫情防控能力以及今后的傳染性疾病檢測的生物安全性給出了很好的啟示。

表 十一：專利文獻US20180127836A1重要信息解讀

表 十二：專利文獻US20190203280A1重要信息解讀

表 十三：專利文獻US20110027862A1重要信息解讀

表 十四：專利文獻US10301675B2重要信息解讀

表 十五：專利文獻WO2013049891A1重要信息解讀

表 十六：專利文獻WO2019178188A1重要信息解讀

（三）冠狀病毒檢測儀器

本節選取了代表 PCR 檢測儀器前沿技術的三個技術分支，包括集成化小型 PCR 分析儀、微流控 PCR 分析儀以及自動化 PCR 檢測系統，試圖通過分析為研發重點工作提供參考。

1、集成化小型 PCR 分析儀

集成化小型 PCR 分析儀的研發側重于裝置的全封閉、一體化，避免氣溶膠的產生。集成化小型 PCR 分析儀的定位是便于基層醫院和中小型實驗室的應用，因此，可以將分析儀設計成管式、卡式、盤式等，使得用戶通過簡單的按壓、推拉、擰動即可完成全程操作；簡化信號讀取裝置，例如通過線、點、變色、濁度等變化反映目標核酸的存在?？梢岳脟鴥仍谥圃鞓I方面的優勢，對集成化小型 PCR分析儀的各個模塊進行合理設計和布置，使得儀器的體積進一步縮小，例如通過巧妙設置各模塊的空間位置、合理優化流體管路等使得裝置更加緊湊、小巧。

例如CN101970111B 和 CN103269787B9 另辟蹊徑，放棄了通常所采用的移液設備，而采用其他方式實現試劑或者樣品在不同模塊之間的傳遞，例如用不同的腔室或者區域代替傳統的反應容器，通過例如氣泵、磁場等實現試劑或者樣品在密閉環境下的轉移。如此設計的優勢在于：（1）避免了氣溶膠的產生，減少了污染，保障了實驗室環境和檢測人員的生物安全；（2）由于不需要移液設備以及使液體在不同模塊之間轉移的傳動系統，檢測儀器的體積大為縮??；（3）通過對各個反應模塊相互位置的優化設計，而不局限傳統的線性或者模塊式排列，極大程度上實現集成化、小型化。

表 十七：專利文獻CN101970111B重要信息解讀

表 十八：專利文獻CN103269787B9重要信息解讀

2、微流控 PCR 分析儀

微流控PCR分析儀方面的改進主要是實現整體微流控PCR分析儀的全封閉和緊湊化，適應POCT（即時檢測）的需要；提高檢測精度和檢測通量；進一步降低生產成本。

例如，根據CN109072292A和CN110743637A所描述的，對微流控芯片進行高度集成化和全封閉的設計，能夠將病毒的提取、分離、擴增以及在線檢測集成在微尺度的芯片上；除了取樣操作外，操作人員只需要將采集好樣本的微流控芯片插入配套檢測儀器中，利用卡扣結構等密封加樣孔，之后所有的樣品處理和反應過程均由檢測儀器自動完成，不需要人為干預，就避免了人為操作帶來的交叉污染以及氣溶膠污染問題。另外，通過在芯片的微流體通道中設置不同溫度區域，實現溫度調節，從而精確控制PCR分析儀的擴增環節；通過改進流體驅動控制技術，包括微通道、微閥、微泵等的精細加工，或采用離心力、擠壓囊泡、電驅動等方式精確控制芯片內的液體流動，從而定量控制核酸檢測中的流體體積；可以對芯片基底材料進行進一步的選擇和處理，例如對基底材料進行化學處理，使其既能適用于微流控的流體操控又能降低生產成本。

表 十九：專利文獻CN109072292A重要信息解讀

表 二十：專利文獻CN110743637A重要信息解讀

3、自動化 PCR 檢測系統

自動化PCR檢測系統研發的重點主要是以移液平臺為基礎，通過集成、擴展的方式滿足自動化核酸檢測中的自動移液需求；通過空氣過濾、分隔空間、改進移液系統等方式防止氣溶膠污染；通過不同模塊之間的傳送系統、機械臂、計算機處理系統等來實現自動化控制，使得各個模塊集成化、自動化以形成大型的工作站或者操作平臺，最大限度地減少手工操作。

例如CN102141572B中不同的模塊設置不同的、具有壓差的氣流系統，實現各個模塊間的空氣隔絕，避免了交叉污染和氣溶膠的泄漏。CN105188938B和CN103119451B的目的均是為了實現高通量檢測，尤其是CN103119451B通過優化自動化系統的內部結構和自動化檢測流程，提高了單位時間內的檢測通量，其發明構思類似于現有技術中同時檢測血常規和C反應蛋白（CRP）的生化分析儀，它們的目的都是為了提高檢測效率，可以在單位時間內對若干個樣品進行順序處理，提高檢測通量。另外，考慮到核酸檢測中使用的樣品、試劑通常以微升計，需要對液滴的體積進行精確控制，因此，對于移液操作所涉及的部件例如反應容器、支架、吸液泵、吸液頭等的結構都可以進行優化，以避免由于試劑殘留、液體飛濺或滲漏等產生的交叉污染。這些都是國內科研人員可以加大科研投入的方向。

表 二十一：專利文獻CN102141572B重要信息解讀

表 二十二：專利文獻CN105188938B重要信息解讀

表 二十三：專利文獻CN103119451B重要信息解讀

三、小結

與以往發現的冠狀病毒不同，2019-nCoV 是以前從未在人體中發現的冠狀病毒新毒株。隨著疫情的發展，科研人員不斷探索檢測該病毒的方法，而且國家藥品監督管理局已批準多個新型冠狀病毒核酸檢測試劑盒產品，并將其用于臨床診斷。在常規的病毒檢測方法中，免疫檢測和核酸檢測，以其高效的檢測速度和準確性被普遍采用。通過對選取的254項專利或專利申請進行技術熱點的分析，同樣發現，快速檢測病毒抗體或抗原的免疫學診斷方法仍然是病毒檢測研究的重點，這與免疫學診斷方法相對于其他方法更為快捷方便有關；而核酸檢測法由于其極高的準確度，同樣也是研究的重點。分析結果還發現，各檢測方法中的基本原理并沒有太大變化，但在提高檢測效率、精度以及擴展檢測適用條件方面進行了不斷改進。

針對新型冠狀病毒檢測方法的研究，應廣泛搜集現有的高靈敏度檢測平臺，利用檢測靶點的替換研究其與新型冠狀病毒檢測的結合可能，提高病原體檢測的靈敏度。關注研發新型載體，例如微珠等，并基于微珠 PCR 的高通量檢測技術開發。積極開發等溫或常溫PCR 體系以及配套的樣品自動處理儀器，以降低對檢測條件的要求，使得檢測儀器能夠結合物聯網技術。集成化小型 PCR分析儀的研發應側重于裝置的全封閉、一體化，避免氣溶膠的產生，全封閉和緊湊化是微流控技術的研究方向。

來源：IPRdaily中文網（iprdaily.cn）

編輯：IPRdaily王穎          校對：IPRdaily縱橫君

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