15 Apr
2020

生物序列搜索的新工具和新进展

共同出版

生物分子在人类和动物中都起着重要作用,因此有必要将生物分子的知识应用于医疗保健,药物,诊断和生物技术领域。这些生物分子由DNA,RNA或蛋白质组成,它们是由连续的核苷酸碱基或氨基酸链(称为生物序列)构建而成的。

多年来,细菌或病毒引起了研究人员的极大兴趣。生物序列研究有助于更好地了解其病理生理学,从而引导研究人员针对这些细菌或病毒引起的疾病开发治疗方法或诊断方法。

生物学序列有两种形式:

  • 核苷酸序列是表示DNA或RNA分子中核苷酸顺序的一系列字母,其中遗传序列中的核苷酸为腺嘌呤(A),胞嘧啶(C),鸟嘌呤(G),胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶( U)。该序列可以由数千个核苷酸序列或蛋白质序列的碱基组成。此外,核苷酸序列可以形成具有治疗或诊断用途的引物,探针或生物标记。
  • 氨基酸序列可以形成不同长度的蛋白质,抗体,酶和受体(100至1,000个氨基酸)。

在制药,农业和生物技术行业,与核苷酸(DNA,RNA)或蛋白质有关的研究呈指数增长。因此,在包含核苷酸或蛋白质序列的专利申请中已经观察到激增的现象。由于整个人类基因组已被各种公司货币化,目前,与DNA分子相关的专利已超过40,000。已知的23688种人类基因中,近20%的人类基因组已获得专利,其中一半以上由私人公司拥有。为了通过专利保护生物序列,所有地区专利局都具有在提交专利申请时以适当格式分别列出核苷酸或肽序列的具体指南。专利提交中使用最广泛的格式是FASTA-一种基于文本的格式,用于表示核苷酸序列或肽序列。专利局为序列表制定的一些规则和规定如下:

  • 序列表应由唯一的整数的序列标识符引用,该标识符对应于分配给列表中每个序列的SEQ ID NO。
  • 如果以纸质提供,则应具有独立的页码;如果以电子形式提供,则应采用电子文件格式,并以传送方式存档。
  • 核苷酸序列只能在从左到右的5'端到3'端方向上由一条单链提供。术语3’和5’不应在序列中表示。

由于研究量很大,IP专家需要序列搜索的功能才能识别专利和科学文章。有许多IP项目需要顺序搜索。例如,在获得序列专利权之前进行可专利性搜索,在将产品投放市场之前进行操作自由度搜索,侵权搜索或产品许可搜索以及无效搜索以评估序列要求专利的有效性。为了对具有序列的专利进行搜索,需要进行序列比对练习。序列比对使用一种算法(例如,基本局部比对搜索工具或BLAST)来建立两个序列之间的相似性-所谓的字符间匹配。 BLAST是用于将任何生物学序列(例如,蛋白质或核苷酸的氨基酸序列)与其他序列列表进行比较的算法。

许多专利局提供公开可用的软件来标准化生物序列提交格式。例如,BiSSAP是由EPO与国家专利局和欧洲生物信息学研究所合作开发的,而PatentIn是由USPTO开发的。

当一项发明或产品特征涵盖生物序列时,IP社区会遇到困难,因为传统的策略(即基于关键字或基于类别的搜索)都无法提供基于生物序列图谱来搜索包含序列的专利或科学文章的功能。在过去的几年中,各种平台(例如NCBI)引入了一些工具和服务来促进序列搜索,这可以为快速实现即开即用的结果提供起点。一些免费的可用数据库(例如NCBI-BLAST和PatentLens)也处于在线状态,尤其是PatentLens,它允许检索专利中公开的超过8000万个DNA和蛋白质序列。

但是,某些挑战仍然与序列搜索有关,包括不可编辑的序列,序列提交缺乏统一性以及对科学文章全文的访问。另外,很难获得专利序列,尤其是对于外国司法管辖区。缺乏快速和准确的序列比对工具来鉴定专利中公开的序列。

为了克服这些障碍,业界已经进行了一些改进和改进,以提高序列搜索能力,这不仅可以帮助IP社区绘制序列图,而且还可以提供一定百分比的序列碱基比对。数量有限的可用付费工具(例如STN和GenomeQuest)具有通过将多个数据库集成到一个平台中来搜索序列的能力,从而使搜索者可以对多个司法辖区的专利以及其他参数(例如化学修饰的)进行序列搜索。放射性核苷酸分子)。

尽管有了这些改进,但是仍然存在一些挑战,包括成本和缺乏专业知识。我们可以搜索包含序列的科学文章,但并非总是可以访问全文。因此,全球范围内先进工具的差距很大。这使私人机构对建立仪表板中具有序列搜索功能的数据库感到不快,这可能是IP从业人员,理科毕业生和行业科学家的替代选择。

评论

为了讨论序列搜索的未来前景,需要开发新的工具,以利用各种比对算法来使搜索更加准确,从而优化工作流程,工作准确性和效率。展望未来,有望在所有辖区进行序列搜索,并在具有成本效益的图形用户界面中搜索科学文章,并将(各种植物,生物和动物的)基因组文库整合到数据库中。但是,何时以及如何获得这些还有待观察。

有关更多信息,请联系:

阿努普·迪姆里(Anoop Dimri)
有效知识服务私人有限公司
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