隨著對RNA干擾作用機制的深入研究,以RNA干擾為基礎的基礎應用技術逐漸在醫藥、農業等多個領域展現出巨大的發展潛力。傳統的化學農藥仍然在農作物病蟲害的防控中發揮重要作用,但是濫用及不合理地使用化學農藥對環境和人類健康構成了嚴重威脅,因此亟須開發高效環境友好的新型生物農藥。目前,世界上首個將RNA干擾技術應用于害蟲防治的SmartStax Pro轉基因玉米已經獲得美國農業部和環境保護署批準,即將開展商業化應用,此外,微生物表達、納米載體遞送dsRNA的方法增強了dsRNA的穩定性并提高了防治效果。這些新技術的發展充分展示出以RNA干擾為基礎研發下一代新型生物農藥的巨大潛力和價值。

在此背景下,客觀揭示RNA生物農藥領域典型技術與應用的發展態勢和創新格局、呈現RNA生物農藥技術的應用現狀,對于開展RNA生物農藥技術研發、指引宏觀決策具有現實意義。

因此,知耕策劃RNA生物農藥專利系列內容,從專利分析的角度出發,圍繞RNA生物農藥領域的靶標基因篩選、dsRNA遞送、dsRNA生產等重要技術和應用,一方面從整體態勢,另一方面從不同行業機構層面分別展開分析,以期為國內RNA生物農藥初創提供參考與啟發。

本期為系列內容的第一篇,從行業整體層面,對RNA生物農藥典型的技術進行專利分析：

獲得目標生物高效致死的RNAi靶標基因是研制RNA生物農藥的關鍵,目前對于靶標基因的篩選和獲得,可以通過(1)已知的病蟲生長發育過程中的關鍵基因,作為可能的靶標基因進行篩選；(2)通過相近物種中已知的高效靶標基因的同源序列基因進行篩選；(3)通過測序技術,對病蟲不同組織、不同發育階段基因進行研究和篩選,從而獲得高效致死作用的靶標基因；

dsRNA的合成是RNA生物農藥能否在田間施用的關鍵因素。合成dsRNA的方式,主要包括化學合成、體外合成以及微生物發酵合成3種方式；

通過不同的dsRNA遞送方式,并結合不同的dsRNA遞送載體,科學家們正不斷提升著RNAi的效率。目前dsRNA的遞送方式主要包括顯微注射、飼喂、噴灑、浸泡和點滴等,且研究發現,可以運用多種遞送載體或外源表達系統實現高效的RNAi。

專利布局趨勢

圖1 2001-2022年RNA生物農藥靶標篩選技術專利布局趨勢

圖2  2001-2022年RNA生物農藥dsRNA遞送、生產技術專利布局趨勢

從專利申請和授權趨勢可知,RNA生物農藥靶標篩選技術,dsRNA遞送、生產技術創新難度加大。由圖可知,2001年以來,RNA生物農藥靶標篩選技術,dsRNA遞送、生產技術的年度專利申請量經過近十年的快速增長,逐漸趨于穩定。與之相比,專利授權率自2014年以來,均逐年下降。可以看出,當前RNA生物農藥領域的重要技術專利申請熱情不減,但技術創新難度加大。

技術生命周期分析

圖3 2001-2022年RNA生物農藥靶標篩選技術生命周期

圖4 2001-2022年RNA生物農藥dsRNA遞送、dsRNA生產技術生命周期

從技術生命周期可以發現,RNA生物農藥靶標篩選技術,dsRNA遞送、dsRNA生產技術創新趨于成熟。

RNA生物農藥靶標篩選技術方面,2001-2012年,專利申請量與專利申請人數量均逐年增加,技術創新空間較大。2012-2015年,專利申請量維持穩定在3500項左右,但專利申請人數量有所減少。2016以后,專利申請量減少,專利申請人數量略升。

dsRNA遞送、dsRNA生產技術方面,2001-2008年,專利申請量和專利申請人數量均逐年增加,領域技術創新活躍。2009-2016年,專利申請人數量減少,大量資本離場,但專利申請量仍穩定在約1000件/年。2017年至今,專利申請量減少,專利申請人數量略升。

法律狀態分析

圖5 RNA生物農藥靶標篩選技術專利法律狀態分析

圖6 RNA生物農藥dsRNA遞送、生產技術專利法律狀態分析

從專利法律狀態可以發現,RNA生物農藥靶標篩選,dsRNA生產和遞送技術專利質量不足,創新活力較低,國際化布局積極性較低。

RNA生物農藥靶標篩選技術方面,36.3%專利處于失效狀態,進入公共知識領域；39.92%專利有效,歸于專利權人的保護范疇；10.18%專利處于審中狀態,是當前最具前沿性和創新性的技術研究；9.43%專利處于PCT指定期滿狀態,專利在其他國家發起申請的優先權期限到期。

dsRNA生產和遞送技術方面,34.76%專利處于失效狀態,進入公共知識領域；33.56%專利有效,歸于專利權人的保護范疇；14.23%專利處于審中狀態,是當前最具前沿性和創新性的技術研究。13.85%專利處于PCT指定期滿狀態,專利在其他國家發起申請的優先權期限到期。

國外在華專利分析

圖7 RNA生物農藥靶標篩選技術在華專利對比分析

圖8 RNA生物農藥dsRNA遞送、生產技術在華專利對比分析

根據dsRNA生產和遞送技術在華專利對比分析,可以發現：

(1)國內市場更吸引dsRNA生產技術的專利申請,國內機構在該領域具有較大優勢。中國公開的dsRNA生產技術專利約占全球的22.70%, 國外機構在華申請專利僅占中國公開專利的17.10%；

(2)dsRNA遞送技術具有較大的發展潛力,國外機構在該領域具有較大優勢。中國公開的dsRNA遞送技術專利僅占全球的11.79%,國外在華申請專利占據中國公開專利的40.98%的份額；

(3)國內市場對RNA生物農藥靶標篩選技術的專利申請吸引力不足,國外機構在該領域具有較大優勢。中國公開的RNA生物農藥靶標篩選技術專利占全球的11.4%,國外在華專利申請占據中國公開專利的14.98%。