第一章 緒論
第三節 研究問題
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第三節 研究問題
基於上述研究背景和研究動機，本研究企圖透過 DNA 定序產業鏈中各廠商於 1990 年至 2016 年 8 月間的美國專利侵權訴訟資訊，分析 DNA 定序產業鏈中發生專利侵權訴訟的原 因。
本研究之研究問題為：在 DNA 定序產業中，訴訟為什麼會發生？ 專利侵權訴訟發生之 原因，可以由訴訟的主體─發動訴訟的原告或被告分析之，也可由訴訟的客體─被控侵權的 產品或服務和系爭專利之性質分析之。再細分本研究問題如下：
研究問題一：專利侵權訴訟易由位在哪個產業鏈位置的原告所發動？
研究問題二：相對於原告之產業鏈位置而言，在產業鏈中哪種主體易成為被控專利侵權的被 告？
研究問題三：什麼樣的專利會被原告拿來主張權利，用於專利侵權訴訟之中？
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第一章 文獻探討
本章分別由技術面、專利和產業面探討 DNA 定序技術與專利訴訟之文獻，共分為六 節：第一節詳述各代 DNA 定序平台技術的發展與應用，第二節探討產業鏈和價值鏈的定 義，第三節則探討專利的品質與價值之指標，第四節則探討專利貨幣化的各種方式，第五節 則探討專利對於企業之間競爭關係的影響‧
第一節 DNA 定序技術的發展與應用
1. DNA 定序技術的發展
1953 年 Watson 與 Crick 發現生物體內去氧核醣核酸(Deoxyribonucleotide，簡稱 DNA)分 子的雙股螺旋結構，並確立了分子生物學的中央準則(central dogma)，即 DNA 分子轉錄為 RNA 分子，RNA 分子轉譯為蛋白質，由蛋白質表現生物體細胞內各種功能。DNA 分子由一 個五碳醣分子和核甘酸分子所構成，而根據核甘酸上鹼基分子的種類，又可以分為四種鹼基 分子，分別為腺嘌呤(adenine，A)、胸腺嘧啶(thymine，T)、胞嘧啶(cytosine，C)和鳥糞嘌呤 (guanine，G)，這四種鹼基分子構成不同的 DNA 分子，而不同 DNA 分子的排列順序即為基 因序列(sequence)。
根據美國國家人類基因體研究所的定義，DNA 定序為「一種決定 DNA 分子中鹼基序列 的實驗室技術」。由以上定義可知 DNA 定序技術主要與決定生物體核酸分子中鹼基之排列 有關。DNA 定序技術屬於分子診斷(molecular diagnostics)技術的一種，分子診斷為利用 DNA、RNA 或蛋白質分子診斷疾病、了解疾病進程、評估治療成果或個人的疾病易感性 (predisposition to disease)。
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由 Hert D.G.等人(2008)6、Shendure J.等人(2008)7與李思元等人(2010)8的文獻整理，DNA 定序技術大致上皆可以分為樣本製備、核酸增幅和定序三段作業程序，Metzker M. L.(2009) 則將 DNA 定序技術分為樣本製備(其中包含核酸增幅)、定序與造影、基因體排列與組合方 法等三段作業程序9。本研究彙整以上 DNA 定序技術文獻，將 DNA 定序技術區分為樣本製 備、核酸增幅和定序三段作業程序。
上述三段作業程序所使用技術的不同，造成鹼基定序速度與定序成本的不同，自 1970 年至今可以區分為三個世代的定序技術：
1.1 第一代 DNA 定序技術
第一代 DNA 定序技術的樣本製備作業，其主要目標為將目標序列切成許多小的片段，
再執行增加樣本核酸套數的核酸增幅反應。被切割出的序列片段可藉由基因工程的方式，令 細菌表達基因序列進行核酸增幅；也有將目標序列以聚合酶鏈鎖反應(PCR)的方式進行增 幅。
完成核酸增幅反應後，又可以以合成(sequencing by synthesis)或電泳(electrophoresis)的方 式進行定序。電泳定序是藉著各片段的基因序列分子大小不同，因此在介質內受特定電場影 響，泳動的速度也不同，因而可以依照該序列的泳動距離判定分子大小，完成定序。
1977 年美國科學家 Sanger 提出了新的合成定序法，是將四種不同的鹼基標定上螢光或 同位素分子且加入反應試劑中，並利用試劑中的 DNA 聚合酶(DNA polymerase)在單股 DNA 上合成的反應合成新一股 DNA，透過讀取四種不同的螢光或同位素訊號，即可得到 DNA 序 列資訊。
6 Hert, D. G., Fredlake, C. P., & Barron, A. E. (2008). Advantages and limitations of next-generation sequencing technologies: A comparison of electrophoresis and non-electrophoresis methods. ELECTROPHORESIS,29(23), 4618–
4626. doi:10.1002/elps.200800456
7 Shendure, J., & Ji, H. (2008). Next-generation DNA sequencing: Abstract: Nature biotechnology. Nature Biotechnology, 26(10), 1135–1145. doi:10.1038/nbt1486
8 李思元，莊以光 (2010)。DNA 定序技術之演進與發展。生物醫學暨檢驗科學雜誌，第 22：2 期，第 49-58 頁。
9 Metzker, M. L. (2009). Sequencing technologies [mdash] the next generation: Abstract: Nature reviews genetics. Nature Reviews Genetics, 11(1), 31–46. doi:10.1038/nrg2626
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1.2 第二代 DNA 定序技術
自 2005 年起，新型態的 DNA 定序儀器陸續由各個廠牌所推出。第二代 DNA 定序的特 點為可同時執行大規模平行定序，且其定序速度較第一代定序技術高出數個數量級。儘管第 二代 DNA 定序各廠牌儀器作業程序有所不同，但各家儀器所使用的大規模平行定序技術大 致為先採用將目標序列切成小片段，並在核酸增幅之前先將小段的目標序列加上轉接序列 (adaptor)，此和第一代定序技術所採用以基因工程方式切割目標的方式大相逕庭。另外在核 酸增幅的過程中，各家儀器中皆以固態相(如粒子或玻璃基質)搭配 DNA 聚合酶以執行目標 序列的放大。
由於化學與自動化科技的進步，第二代 DNA 定序可大幅減少所用的試劑。介紹第二代 DNA 定序技術的各個平台如下：
1.2.1 Roche 454 定序技術
羅氏診斷(Roche Molecular Diagnostics)公司於 2005 年所推出的 Roche/454 Genome Sequencer 20 System 為利用磁珠輔助定序過程。該儀器之定序原理為(1)首先將目標序列打斷 為小片段，並在兩端接上轉接序列；(2)加入表面帶轉接序列之互補序列的磁珠，帶有轉接 序列的目標序列片段即會因互補序列和轉接序列的結合而與磁珠結合；(3)在磁珠表面進行 聚合酶鏈鎖反應；(4)將執行完聚合酶鏈鎖反應的磁珠放入可感光偵測的固體孔盤中；(5)利 用焦磷酸定序法和電腦程式定序核酸序列。
1.2.2 Illumina
體外診斷大廠 Illumina 於 2006 年併購 Solexa 公司，並於隔年推出 Illumina Genome Analyzer。該儀器之定序原理為(1)將目標序列打斷成小片段，並在兩端接上轉接序列；(2)加 入表面有轉接序列之互補序列的晶片，透過橋接式聚合酶鏈鎖反應(bridge PCR)進行核酸增 幅，接著(3)置入具特定螢光標記的核甘酸和其他反應試劑，於核酸增幅的過程中偵測其螢 光訊號，輔以電腦程式定序核酸序列。
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1.2.3 Applied Biosystems/Life Technologies
Applied Biosystems 公司於 2007 年推出 Applied Biosystems SOLiD。該儀器之定序原理 為(1) 將目標序列打斷成小片段， 並在兩端接上轉接序列；(2)將已接上轉接序列的目標序列 片段黏合至微粒表面上，並在該表面透過聚合酶鏈鎖反應進行核酸增幅；(3)將具核酸增幅 產物的微粒置入微孔晶片上，使該微粒和該晶片形成鍵結；(4)注入特殊核酸探針(probe)和試 劑，反覆進行核酸序列之偵測，並配合電腦程式完成定序。
1.3 第三代 DNA 定序
第三代基定序科技以單一核酸分子之定序為主，預計可以大規模降低每個鹼基的定序成 本，且顯著提升定序速度。Pacific Biosciences 於 2010 年首先推出 PacBio 定序平台，而其他 投入第三代定序科技平台之商品化的廠商包括 Helicos 和 Oxford Nanopore 等。
2. DNA 定序技術的應用
由美國國家衛生研究院所完成的人類基因體計畫首次利用 DNA 定序技術，於 2003 年將 人類的三十萬個基因完成定序，而其他生物如水稻、小鼠或阿拉伯芥等常用的實驗生物之全 基因體定序也陸續完成10。根據美國國家衛生研究院人類基因體研究所(NIH National Genome Institute)的統計，每定序一百萬鹼基對的成本在 2001 年大約為美金一萬元，而隨著 DNA 定 序科技的進展，定序一百萬對鹼基對的成本在 2007 年大約為美金一萬元，而到 2015 年每定 序一百萬對鹼基對的成本將預期降到 0.1 美元以下11。
DNA 定序技術成本快速下降和速度大量提高的結果，是更多 DNA 定序技術將用於臨床 醫療中。美國白宮於 2015 年 9 月發表的精準醫療倡議(Precision Medicine Initiative)，即是透 過 DNA 定序技術，透過大量的健康志願者和慢性病與癌症病人，完成美國各種族對慢性病
10 An overview of the human genome project. Retrieved October 18, 2016, from National Human Genome Research Institute, https://www.genome.gov/12011238/an-overview-of-the-human-genome-project/
11 The cost of sequencing a human genome. Retrieved October 18, 2016, from National Human Genome Research Institute, https://www.genome.gov/27565109/the-cost-of-sequencing-a-human-genome/
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與癌症用藥反應之分析，其最終目標是達成個人化醫療，即為透過基因、環境、生活習慣等 因子了解個人罹患疾病之風險、其疾病進程、與接受治療的效果12。
逐漸下降的 DNA 定序成本，使得 DNA 定序成果可被廣泛的應用於生物醫學研究中。
Mardis E. R.(2008)歸納第二代及第三代 DNA 定序技術可以應用在以下領域：1)針對特定物 種的全基因體定序及特定點突變或基因多樣性之偵測；2)定位基因體中結構性重新排列，如 基因套數(copy number)、染色體等；3)RNA 之定序或基因表現量分析，如定序 mRNA；4)由 分析基因甲基化研究表層基因體學(Epignetics)，即基因體在細胞中受外部或環境因子影響之 變化13。
而在 DNA 定序的診斷應用，則可以分為疾病預防、疾病進程、疾病診斷或治療成效評 估中。市場研究公司 BCC Research(2013)認為第二代及第三代 DNA 定序技術可以應用在以 下疾病或醫療行為中，包括：癌症、心血管疾病、與食物相關之疾病、HLA 人類白血球抗 原鑑定、傳統遺傳疾病診斷(Mendelian Disease)、代謝疾病、免疫系統疾病、神經系統疾 病、新生兒篩檢、產檢等等14。
12 Hudson, K., Lifton, R., Bray, P.-L., Burchard, E. G., Coles, T., Collins, R., … Riley, C. (2015). The precision medicine initiative cohort program – building a research foundation for 21 st century medicine. Retrieved from http://acd.od.nih.gov/reports/DRAFT-PMI-WG-Report-9-11-2015-508.pdf
13 Mardis, E. R. (2008). The impact of next-generation sequencing technology on genetics. , 24(3), 133–141.
doi:10.1016/j.tig.2007.12.007
14 Bergin, J. (2013). Next generation sequencing: emerging clinical applications and global markets. Wellesley, MA:
BCC Research.
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第二節 產業鏈與價值鏈
Porter M. E.(1998)以某種特定的生產或服務界定產業鏈，並由管理學觀點出發，認為
「產業鏈是以某一特定的生產或服務環節為核心，形成不同廠商的完整鍊條關係。」Porter M. E.同時也定義價值鏈為「產業鏈中各環節創造活動的總和」15；司徒達賢(2016)則認為
「產業從上游原物料到產品，到下游顧客之間的一連串流程關係，所有增加價值項目之總 和，稱為產業價值鏈」16。因此，產業鏈和價值鏈是由一種特定的生產或服務，所產生的廠 商分工和其上下游關係，在這之中所產生的價值即為價值鏈。
依照各廠商所提供服務或產品的不同，市場研究公司 BCC Research 將 DNA 定序產業分 為樣本製備(sample preparation)、儀器(instruments)、定序資訊：處理(informatics)和臨床實驗 室(clinical laboratory)等四個階段。前端的樣本處理包括由生物體液或各種樣本萃取出核酸；
中段的儀器與試劑包括核酸增幅過程、用以容納 DNA 定序反應發生的容器，用以偵測反應
中段的儀器與試劑包括核酸增幅過程、用以容納 DNA 定序反應發生的容器，用以偵測反應