关于制药行业中人工智能的定量分析：基于专利的技术趋势及关键参与者研究

《World Patent Information》：Quantitative insights on artificial intelligence in the pharmaceutical industry: A patent-basis analysis of technological trends and key players

mRNA疫苗技术发展及专利布局分析：基于25年全球专利数据构建技术树，揭示结构设计、递送系统、佐剂免疫调节和GMP制造四大领域创新动态，发现递送系统技术集群最密集，GMP制造专利活动较弱，并解析ModernaTX等机构差异化战略及未来竞争焦点。

　　

Oh Kyungdae | Choi Youngbo | Hong Surin

摘要

本研究通过对mRNA疫苗技术进行全面的专利分析，追踪了这些技术在COVID-19大流行后从实验工具发展成为可扩展的生物医学平台的历程。利用合作专利分类（CPC）代码和25年（2001–2025年）的全球专利申请数据，我们构建了一个功能技术框架，并绘制了创新在递送系统、结构设计、佐剂和免疫调节以及符合良好生产规范（GMP）的制造方面的分布图。近年来，脂质纳米颗粒介导的递送方式成为主要应用手段，这凸显了业界在疗效和规模化方面的优先考虑。增长曲线表明技术已趋于成熟，同时制药公司、学术机构和公共研究机构的参与度也在增加。战略分析显示，不同公司采取了不同的研发策略：ModernaTX和Translate Bio专注于垂直整合的平台；CureVac强调抗原设计和RNA稳定性；麻省理工学院则致力于具有广泛跨领域应用的递送技术。这些模式表明，mRNA疫苗正成为精准医疗、肿瘤学和下一代免疫疗法的基础基础设施。未来的竞争将集中在递送创新、RNA稳定性、免疫调节和稳健的GMP生产方面。我们的发现揭示了不断发展的知识产权策略，并强调了平台整合、制造优化和跨领域合作作为全球mRNA疫苗生态系统创新的关键驱动因素。

引言

信使RNA（mRNA）疫苗已成为生命科学和生物制药领域的变革性平台。2019年末开始的COVID-19大流行加速了疫苗创新，辉瑞-BioNTech和ModernaTX公司的mRNA疫苗成为首批在一年内实现大规模临床应用和监管批准的产品[1]。这些成果验证了mRNA疫苗平台的可行性、有效性和可扩展性，并突显了其相对于传统疫苗模式的独特优势[2]。与传统使用灭活病原体或重组蛋白的疫苗不同，mRNA疫苗编码了原位抗原生产的遗传指令，从而实现了快速设计、灵活的靶向和高效制造[3]。

mRNA疫苗的研发和商业化推动了多个技术领域的快速发展。结构改进，包括密码子优化、非翻译区（UTR）工程和核苷修饰，提高了翻译效率并降低了免疫原性[4,5]。同时，脂质纳米颗粒（LNPs）[6]、基于聚合物的载体[7]和外泌体衍生平台[8]等递送系统增强了细胞摄取和RNA保护。在制造方面，高产体外转录（IVT）[9]、基于HPLC的纯化[10]和微流控技术[11]等关键创新实现了工业化规模化和批次一致性。这些技术发展引发了知识产权（IP）活动的激增。自2020年以来，包括跨国制药公司、学术机构和公共部门机构在内的众多主体在mRNA疫苗研发领域积极申请专利[12]。专利数据为我们评估创新动态、机构策略和这一快速发展的领域提供了宝贵的视角。

尽管技术进步和专利申请活动显著增加，但现有分析往往仅关注有限的技术组件，如基于脂质的递送系统或密码子优化，未能全面展现这些元素在mRNA疫苗平台整体创新架构中的组织方式。虽然这些研究提供了对个别突破的宝贵见解，但往往忽略了技术领域之间的相互依赖性及其如何共同促进端到端的疫苗开发。因此，它们未能捕捉到支撑mRNA疫苗可扩展性、适应性和监管准备度的平台级动态。这种碎片化的方法导致我们对从序列工程和递送机制到制造和免疫调节等核心技术如何功能协同以创建集成生物医学系统的理解存在不足。此外，关于创新在机构和企业间的分布、行业与学术界战略优先级的差异，以及这些行为如何影响长期竞争力、知识产权控制和全球可及性的认识也很有限。缺乏这种系统性视角，政策制定者、投资者和公共卫生利益相关者难以预测未来可能出现的关键瓶颈，或确定哪些领域需要针对性支持以增强平台韧性。

在本研究中，我们基于合作专利分类（CPC）对2001–2025年期间的mRNA疫苗技术进行了全面分析，构建了一个功能技术框架，将创新分为四个核心领域：结构优化、递送平台、佐剂技术和符合GMP的制造。这种方法使我们能够识别主导技术集群，评估机构的研发策略，并追踪创新轨迹的演变。通过将技术集中度与关键申请者的战略行为联系起来，我们的发现为mRNA疫苗如何从应急性大流行工具转变为未来生物医学创新的基础平台提供了新的见解。

mRNA疫苗技术概述、作用机制及临床开发

mRNA疫苗作为一种变革性的生物医学平台，通过指导宿主细胞产生合成mRNA模板编码的抗原蛋白来诱导适应性免疫反应[13]。与传统基于减毒病原体或重组蛋白的疫苗不同，mRNA疫苗具备快速抗原设计、可扩展制造和灵活部署的优势，使其非常适合用于大流行应对和更广泛的治疗应用[2]。

mRNA疫苗的当前进展和未来发展方向：基于专利的视角

基于对mRNA疫苗技术的平台级理解，以下部分通过全面的专利分析来探讨其创新轨迹。利用CPC编码的专利数据，我们评估了核心技术领域（如结构设计、递送系统、佐剂和免疫调节以及符合GMP的制造）在专利强度、领域互连性和机构参与度方面的演变情况。

结论与未来展望

本研究通过绘制四个核心领域的创新地图，提供了mRNA疫苗技术的全面专利分析：（1）结构设计，（2）递送系统，（3）佐剂和免疫调节，（4）符合GMP的制造。通过CPC编码的专利数据和功能技术框架，我们发现了创新在各领域的不对称性，其中递送系统和结构设计的创新最为集中，而符合GMP的制造领域的创新活动相对较少。

CRediT作者贡献声明

Oh Kyungdae：撰写——初稿撰写、可视化、方法论设计、数据分析、正式分析。Choi Youngbo：撰写——审稿与编辑、方法论设计、资金获取、数据管理。Hong Surin：撰写——审稿与编辑、项目监督、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本工作得到了韩国国家研究基金会（2022R1F1A10738471212782127670102, 2022R1F1A1074443）的支持。

Choi Youngbo（博士）

Choi Youngbo博士于2002年在首尔国立大学获得化学工程学士学位。在HUONS公司工作三年后，他于2006年获得韩国专利代理人资格，此后专注于化学、制药和半导体行业的专利申请和战略知识产权咨询工作。2013年，他在首尔国立大学获得化学工程博士学位。在SK公司担任高级研究员期间...