突如其來的19新型冠狀病毒給國人的新年蒙上了一層陰影，一時間，醫生搶上陣，民眾搶隔離，今天筆者也搶一微文，和大家聊聊冠狀病毒檢測技術。
針對冠狀病毒的檢測方法主要包括檢測病毒相關蛋白或患者體內中和抗體的抗原-抗體法（主要為酶聯免疫法）、檢測病毒核酸的PCR法、病毒分離鑑定、芯片法等等，前兩者在臨床上具有較強的可操作性，應用也最廣泛。
酶聯免疫法和PCR法均具有較高的檢測準確率，二者配合使用則可獲得更客觀的臨床診斷數據。但由於酶聯免疫法試劑盒的研製需要病毒相關蛋白的體外表達、純化及相應抗體的製備，研製週期相對較長。而核酸檢測試劑盒的研製則更為快捷，只要知曉了病毒基因組序列，便可設計出相應的擴增引物，再與常規的PCR檢測試劑包裝成試劑盒便易如反掌。
猶記03年時，媒體還沒有如此發達，每天只能在電視新聞中聽聞今天又新增了幾例病例；技術也沒有如此先進，臨床診斷還主要是採用血常規結合X射線胸片的方法，誤診率較高。全球首個SARS病毒血清抗原檢測試劑盒直至2003年的12月，也就是抗擊非典結束後半年才姍姍來遲。
筆者在國家藥品監督管理局網站上查詢到，從2003年到2018年15年間，僅有8款針對冠狀病毒的檢測試劑盒獲批（表1），其中7款為國產酶聯免疫試劑盒，1款PCR-熒光探針法核酸檢測試劑盒。其中華大吉比愛生物技術有限公司的4款試劑盒檢測對象是患者體內產生的SARS特異性IgM或IgG抗體，珠海經濟特區海泰生物製藥有限公司的2款試劑盒則是針對SARS病毒的N-蛋白進行檢測。
值得注意的是，針對當年SARS-coV檢測的最早的一款試劑盒也是疫情過去4個月後才獲批成功。
表1 2003-2018年獲批冠狀病毒檢測試劑盒
（數據來源：國家藥品監督管理局網站）
時光流轉到2019年，當冠狀病毒披著“新型鎧甲”捲土重來時，短短1個月餘的時間內國家藥監局已審批通過了7款試劑盒（表2）。而已研製成功的試劑盒更是多達17種，涉及21家企業。體外診斷（IVD）公司的迅速反應，體現了我國在疾病檢測領域的飛速發展。
不僅如此，相關企業也在加足馬力對2019-coV的相關蛋白進行體外表達純化並積極推進著相關抗體的製備，預示著酶聯免疫試劑盒也即將問世。
表2 2020年獲批冠狀病毒檢測試劑盒
（數據來源：國家藥品監督管理局網站）
相對於藥物和疫苗，病毒檢測技術普適性更強，看似更容易被攻克，但在具體應用層面，仍面臨著許多個性的問題，如不同病毒的樣本獲取及核酸提取的差異、以及檢測結果的偏差等。對於冠狀病毒檢測技術的研發現狀如何，迅速推出的試劑盒是否意味著我們可以從容應對一切突發病毒的檢測，以下將從專利大數據的角度，對我國及全球冠狀病毒檢測技術發展狀況進行解讀，以期為應對突發性疫情提供一些思路。
冠狀病毒檢測技術的研發屬於“事件主導型”研發
由圖1可以看出，2003年“非典”疫情到來之前，學術屆對於冠狀病毒的檢測並不十分關注，無論是蛋白檢測，還是核酸檢測，年均專利申請量在10件左右。
而2013年SARS疫情席捲中國，冠狀病毒專利申請也出現了爆發式增長，達到了近200件。當疫情過後，專利申請量又呈現斷崖式下跌。
直至2015年，中東呼吸綜合徵（MERS）在韓國爆發，專利申請也相應出現反彈，但由於有了上一次疫情中的技術積累，專利申請量也沒有增長太多。MERS疫情過後，相關專利申請量保持平穩狀態。
由於專利申請公開滯後，2018年後的專利申請量還不能反映實際數量，由於此次中國“新冠”疫情，預計2019-2020年的專利申請量還會出現一波增長。
在檢測對象方面，從下圖也可以注意到，2015年MERS疫情爆發之前，學界更多關注的是蛋白檢測。而MERS疫情是個分水嶺，之後核酸檢測便佔據了主導地位。本次“新冠”事件中，中國藥監局審批通過的7個試劑盒也清一色均為核酸檢測試劑盒。
圖1 冠狀病毒檢測技術專利申請態勢
冠狀病毒檢測技術屬於小眾研發領域
2003年前，冠狀病毒檢測的研究由美國、日本及歐洲的一些國家主導，主要為基礎性研究，中國並未過多的參與其中，各國的申請量也很少。
而2003年由於中國“非典”爆發，中國在冠狀病毒檢測方面的專利申請一躍成為全球第二，申請量佔據全球的32%，僅次於美國，這對知識產權保護尚處於起步階段的中國來講實屬不易，顯示了中國學術界用科學打敗疫情的決心。
與此同時，受“非典”影響，亞洲的中國臺灣、新加坡、中國香港等地區的專利申請量也躋身全球前列。“非典”過後，美國繼續領跑，但各國的申請量都出現了斷崖式下跌。
雖然2004-2014這十年是分子生物學飛速發展的一段時期，新技術不斷湧現，而美國也是絕大多數核心技術的發源地，如二代測序、抗體技術、基因編輯技術等，但對於冠狀病毒檢測的研發，並沒有再出現過大幅的增長。
2015年後，隨著各類平臺技術的不斷成熟，新技術的開發進入平臺期，而隨著中國知識產權制度的不斷完善，研發主體專利保護意識的不斷增強，中國在各領域的專利申請量大幅增長，冠狀病毒檢測領域申請量也超越美國躍居全球首位。
放眼全球，美國長期處於研發領先地位。而由於前兩次冠狀病毒疫情均發生在亞洲，在2003年及之後後韓國和日本在病毒檢測領域的專利申請量也在大幅增長，處於全球前五的位置。從絕對申請量來看，申請量最高的2003年，最多的美國也只有85件專利申請，相對於動輒年申請量上千件的腫瘤檢測領域，實在是鳳毛麟角。可見，冠狀病毒檢測技術一直以來就屬於小眾研發領域。
圖2 不同時期冠狀病毒檢測技術來源國
美國在冠狀病毒檢測研發領域起步於上世紀80年代，起步較早，且由於掌握眾多核心平臺技術，在該領域的專利申請量長期領跑全球，直至2015年被中國超越。中國比美國起步晚了近20年，但由於“非典”事件，能夠在2年內躍居全球申請量第二，並在此後十餘年間一直保持了這個地位。日本同樣起步較早，且一直以來申請量保持平穩。韓國和中國起步時間相同，各年度的申請量與日本相差不多，在10件上下。
圖3 中、美、日、韓四國冠狀病毒檢測技術專利申請態勢
研發主體見招拆招，曇花一現
2003年前，冠狀病毒的研究由美國主導，全球排名前五位的申請人也基本被美國申請主體佔據。
2003年，申請量前7位的申請人則均屬於亞洲，其中中國佔據5席，中國香港和新加坡各佔1席。
2004-2014年，中、美、韓三國的申請主體排名全球前列。
2015年後，中國不僅在總申請量上躍居全球首位，在申請人排名上全球前7位中有6位中國申請人，而這份排名中也出現了基因編輯技術核心專利持有者——布羅德研究所有限公司的身影，預示著新的病毒檢測技術橫空出世。
圖4 不同時期冠狀病毒檢測技術申請人排名
縱觀全球各個時期，並沒有任何申請人能夠長期穩居前列，且每個時期排名靠前的申請人的專利申請數量也均是個位數，冠狀病毒檢測領域呈現百花齊放、“你方唱罷我登場”的態勢。這也顯示了冠狀病毒作為短時集中爆發式出現的病毒，並未引起任何一個研發主體對其檢測方法進行持續性的投入研究，更多的是見招拆招式的應對式研究。
借力平臺技術的發展穩步推陳出新
（1）2003年前——積銖累寸
早期的冠狀病毒檢測均是採用動物病毒進行的研究性開發。早在1983年，日本KACHIKU EISEI SHIKENJO JAPAN的專利申請JP1984218959A首次報道了牛冠狀病毒的抗體檢測方法。
2001-2002年，來自英國皇家獸醫學院及美國輝瑞公司的科學家在體外表達了犬冠狀病毒（WO2004011651A1）和貓冠狀病毒的S蛋白（US20020115064A1），並提出了基於酶聯免疫法檢測犬冠狀病毒和貓冠狀病毒的方法。
也是在2001年，美國密歇根州立大學的專利申請US20050239057A1較早地報道了採用多重RT-PCR / PCR方法檢測牛冠狀病毒的方法，自此開啟了冠狀病毒核酸檢測的大門。
（2）2003年——一觸即發
2003年，“非典”在中國爆發，這一年的專利申請達到了179項，其中核酸檢測89項，蛋白檢測104項，檢測技術方面也呈現多樣化，多種分子生物學前沿技術被提出應用於冠狀病毒的檢測。
美國偉勝科技有限公司的專利US7629114首次提出通過將生理溶液引入結膜囊並收集排入口咽的灌溉來收集鼻咽標本的方法以收集鼻咽細胞和分泌物以診斷病毒性上呼吸道感染，大大提高了獲取檢測樣本的便利性。
美國聯合生物醫學公司的專利申請US20050100883A1報道了採用SARS冠狀病毒（SCoV）的膜糖蛋白（M），刺突糖蛋白（S）和核衣殼蛋白（N）作為包被抗原檢測SARS相關抗體的酶聯免疫測定（ELISA）方法。
日本榮研化學株式會社的專利申請WO2005001097A1提出了嚴重急性呼吸綜合徵(SARS)病毒高靈敏度且快速的檢測方法，其根據SARS冠狀病毒RNA聚合酶鹼基序列設計引物，通過核酸擴增法對病毒進行檢測。
美國基因耐克生物醫學制品有限公司的專利申請WO2005038039A2公開了可以進行多重擴增反應的TempPCR方法，可實現對靶序列的敏感和特異性擴增。
香港YEUNG WAH HIN ALEX的專利申請US20040229211A1公開了使用一種染料（MOD）的多重實時PCR的敏感診斷測試方法及其在嚴重急性呼吸綜合徵（SARS）的應用。
廣州萬孚生物技術股份有限公司的專利申請CN1453589A公開了基於抗原抗體反應的膠體金層析法檢測SARS冠狀病毒抗原的試劑盒。
王虹的專利申請CN1455003A公開了分子信標法檢測SARS冠狀病毒，適用於定性、定量檢測呼吸道分泌物、血清、病檢組織和各種排洩物等標本中的SARS－Cov RNA。
（3）2004-2014年——風平浪靜
從“非典”事件結束到MERS疫情到來前的2004-2014年間，分子生物學飛速發展，隨著抗體制備技術的不斷推陳出新以及二代測序時代的到來，冠狀病毒檢測技術也隨著平臺技術的發展而不斷更新，但由於這個時期並無市場需求，專利申請多為探索性研究，集中於表位蛋白的分離表達以及對於病毒的高通量檢測的嘗試，涉及核酸檢測193項，蛋白檢測249項。
表位蛋白的成果分離表達即可用於病毒檢測，又可用於疫苗製備。中國科學院上海生命科學研究院的專利申請CN101085812A公開了一種SARS冠狀病毒多肽抗原，在臨床診斷中具有應用價值。中國科學院武漢病毒研究所的專利申請CN101100680A公開了高效表達SARS冠狀病毒S蛋白的重組桿狀病毒CCTCC NO：V200703，在疾病診斷及疫苗生產等相關領域的重要應用價值。美國人力資源與健康服務部的專利申請WO2005010034A1公開了來自病毒（SARS-CoV）的刺突蛋白，可用於治療和診斷。財團法人國家衛生研究院的專利申請 WO2005103259A1公開了SARS-cov核衣殼蛋白表位。
二代測序技術的出現使高通量核酸檢測成為可能，大大提高了核酸檢測的便利性。國家質量檢驗檢疫總局動植物檢疫實驗所的專利申請CN103205509A公開了採用懸浮芯片技術的13種呼吸道病毒高通量檢測方法，可對包括冠狀病毒SARS-CoV在內的13中呼吸道病毒進行高靈敏度、高通量的檢測。韓國基因特力株式會社的專利KR100625325B1公開了用於檢測SARS病毒的N蛋白的引物和探針組合物。中山大學的專利申請CN102732638A公開了人冠狀病毒OC43、229E、NL63、HKU1和SARS一管多重熒光PCR檢測方法及其引物、探針和試劑盒，可實現對人冠狀病毒五種型別的一管多重檢測。
（4）2015年後——橫空出世
2015年，MERS疫情在韓國爆發。有了前期的技術積累，核酸檢測試劑盒得以迅速研製並應用於臨床檢測，在病人的診斷方面可以說比“非典”時期有了很大的進步。由於冠狀病毒檢測技術的成熟，雖然疫情再次來襲，專利申請量也沒有出現大幅增長的情況。值得注意的是，2015年冠狀病毒檢測的專利申請人名單中，“布羅德研究所”的名字赫然在列。布羅德研究所的張鋒研究員是真核細胞基因編輯技術的創始人，推動了基因編輯技術在2012年後飛速發展。布羅德研究所的專利申請WO2017040316A1的提出也正式宣告基因編輯技術登上了冠狀病毒檢測的舞臺。
結語
由以上分析可知，各國研發主體對於冠狀病毒檢測技術並未投入很大的研發精力，技術發展更多借力於平臺技術的發展及與相關RNA病毒的檢測技術的相互借鑑而穩步推進。雖然本次“2019-coV”疫情中我們應對迅速，核酸檢測試劑盒快馬加鞭的被研製、審批、生產，但這些“趕製”出的試劑盒在實際應用中也是反響不一，通常需要幾個試劑盒同時檢測才能獲得比較準確的結果，造成了一定程度上的資源浪費。
對於冠狀病毒這類偶發性病毒，若長期大量投入研發，勢必造成資源浪費，同時由於其自身危害性極大，研發活動也會受諸多限制，大面積鋪開研發是不現實的。但雖然其他RNA病毒的檢測方法具有可借鑑性，但畢竟也存在著冠狀病毒檢測中個性的問題，如由於樣本的獲取、運輸、保存、引物特異性、檢測方法本身、試劑盒質量控制等諸多因素造成的假陰、假陽性問題，又無法在短時間克服。因此，在未來的研發道路上，可採取合理分配研發資源，加強國際合作，必要時也可充分動員民間力量，如成立病毒研究基金會等措施，對冠狀病毒核酸檢測中檢測樣本的獲取及質量控制、引物特異性、檢測標準的完善、試劑盒質量控制，以及抗原-抗體檢測方法中涉及的病毒蛋白的體外表達、抗體的製備等具體領域進行有針對性的研究，為從容應對突發疫情做足技術儲備。
中國科學院文獻情報中心立足中國科學院、面向全國，主要為自然科學、前沿交叉科學和高技術領域的科技自主創新提供文獻信息保障、戰略情報研究服務、公共信息服務平臺支撐和科學交流與傳播服務，同時通過國家科技文獻平臺和開展共建共享為國家創新體系其他領域的科研機構提供信息服務。
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