Защита фармацевтических патентов

Концептуализация, определённая эксплицитно, называется онтологией (Gruber 1995). В отличие от концептуализации, в которой концепты не всегда имеют однозначное определение, онтология стремится минимизировать любые разночтения и максимально точно и явно очертить границы всех содержащихся в ней объектов. Онтология может иметь различные формы, цели и способы применения и, как следствие, самые различные определения. Однако все определения онтологии будут иметь общие аспекты: во-первых, любая онтология обязательно включает в себя список терминов и отношений между ними; во-вторых, относительно значений терминов должно быть достигнуто соглашение некоторой группы людей - например, разработчиков онтологии, конечных пользователей, экспертов в предметной области. Другими словами, онтология - это формально зафиксированное соглашение о совместно используемой концептуализации.

В целом, онтология имеет несколько сфер применения. В первую очередь, онтологии используются, чтобы обеспечивать согласованность в коммуникации между экспертами в некоторой предметной области. Онтологическая модель снижает концептуальную и терминологическую неоднозначность и делает возможным «многопользовательское» понимание онтологических терминов людьми с различными взглядами и подходами. С точки зрения коммуникации, онтология - это нормативная модель предметной области, центральный элемент, который осуществляет семантическую трансформацию между различными контекстами (Gruninger 1996). Так, например, онтология фармацевтических изобретений должна учитывать разногласия в понимании объекта патентования в различных юрисдикциях.

Другой важной задачей онтологии является обеспечение интероперабельности (англ. interoperability - `способность к взаимодействию'). Под интероперабельностью понимается «возможность совместного использования данных программами на различных компьютерах, разработанных различными фирмами» (словарь технического переводчика). В рамках этой задачи, онтология должна служить форматом-посредником между различными приложениями и устанавливать связи между всеми элементами системы. Такое применение онтологий становится особенно важным в системах, интегрирующих информацию из нескольких источников или из нескольких предметных областей. В этом отношении область фармацевтических патентов является идеальным примером: в приложениях для анализа химических патентов взаимодействуют медицинские номенклатуры, базы данных химических соединений, списки юридических терминов и т.д., как следствие, в задачи онтологии входит определение места каждого элемента в общей системе.

В системной инженерии онтологии применяются для обеспечения надежности работы приложения. Будучи инструментом спецификации и валидации, онтология должна давать разработчикам понимание функциональности системы, а также служить инструментом для валидации работы системы. Кроме того, онтология должна быть разработана с учётом возможного многократного использования в дальнейшем. Модель должна предоставлять возможность углублять отдельные классы или добавлять новые с сохранением согласованности логического вывода. Наконец, онтология должна учитывать непредсказуемое использование в будущем. Принципы семантического веб подразумевают, что любой разработчик в своём приложении может модифицировать исходную онтологию по своему усмотрению или использовать лишь некоторые, наиболее удачные свойства и классы, а значит, все термины онтологии должны иметь ясную трактовку и определения, и потенциальную совместимость с другими онтологиями.

В литературе по разработке онтологических моделей можно найти различные перечни онтологических принципов. Далее мы представим несколько принципов разработки онтологии, общие для большинства исследований.

Эксплицитность. Все концепты в онтологии должны иметь определение, а выбор того или иного термина для обозначения какого-либо концепта должен быть подкреплён объяснением. Любые неоднозначности, связанные с использованием естественного языка для описания терминов, должны быть выделены. Многозначность концептов должна быть минимизирована. Принцип эксплицитности также требует явное объявление аксиом онтологии. Кроме того, сама цель онтологии, её задачи и охват также должны быть определены в руководстве к использованию онтологии.

Согласованность. Онтология должна иметь внутреннюю связность и последовательность. Все аксиомы, содержащиеся в онтологии, а также логически следующие из них утверждения, должны быть непротиворечивыми.

Расширяемость. Для обеспечения принципа расширяемости, необходимо убедиться, что добавление в онтологию новых терминов из этой же предметной области не ведёт к необходимости пересматривать имеющуюся схему понятий.

Минимальность. Онтология должна быть разработана по принципу необходимости и достаточности: в неё должны быть заложены только те неотъемлемые термины предметной области, а также дополнительные термины, необходимые для полноценного описания ключевых концептов. Для однозначного понимания онтологических концептов не должны требоваться внешние знания, т.е. все классы в онтологии должны быть разграничены с помощью внутренних связей и определений.

Соответствие реальному миру. Онтология является абстрактной упрощённой моделью некоторой части действительности, которую мы хотим представить формально. Поэтому в конечной онтологической модели значения терминов должны быть максимально приближены к их значениям в исходной концептуализации, и отношения между ними также должны сохраняться. Конечно, ради схематизации могут быть опущены некоторые факторы, которые меньше других влияют на ключевые концепты, однако изменения в самой структуре концептуальной схемы должны быть минимальными. Стоит особенно подчеркнуть, что в процессе создания онтологии необходимо свести к минимуму количество архитектурных решений, принятых для удобства разработчика, так как они приводят к снижению сходства онтологической модели с изначальной концептуализацией.

Разумеется, все перечисленные принципы являются скорее эталоном, чем перечнем инструкций, обязательных к выполнению. Однако стоит помнить, что чем больше онтология соответствует указанным принципам, тем больше становится и её потенциал для многократного и многостороннего применения.

В нескольких работах по созданию онтологий, например в (Gruber 1995), указывается, что на данный момент не существует единой методологии по созданию онтологий. Отсутствие установленных стандартов разработки онтологических моделей объясняется как новизной семантических технологий, так и сложностью выявления универсальных шагов, так как онтологии могут моделировать самые разнообразные и крайне неоднородные сферы человеческой деятельности. В связи с этим в статье (Gruber 1995) предлагается схематическая методология создания онтологии, описанная в самых общих понятиях. Согласно данному исследованию, весь процесс создания онтологии может быть разбит на четыре последовательных шага:

1) идентификация цели и охвата онтологии;

2) построение онтологии;

3) оценка онтологии;

4) создание документации.

На этапе идентификации цели и охвата онтологии разработчику необходимо ответить на вопросы о причине создания новой онтологии, выделить задачи и подзадачи, а также максимально определить группу пользователей онтологии.

Этап построения онтологии состоит из нескольких процессов. В первую очередь, перед разработчиком возникает задача идентифицировать ключевые концепты, выработать текстовые определения для них, выбрать термины для обозначения концептов, а также удостовериться о наличии соглашения о принятых решениях среди экспертов. Далее необходимо сделать выбор программного языка для разработки онтологии и реализовать онтологию на выбранном языке. Наконец, после программной реализации необходимо интегрировать онтологию с другими ресурсами.

Этап оценки онтологии выполняется на основе трёх критериев: непротиворечивость, полнота и точность. Под непротиворечивостью понимается невозможность получить одновременно противоречащие друг другу заключения при условии корректных исходных данных (Gуmez-Pйrez 2001). Критерий полноты подразумевает достаточность информации онтологии для разграничения значений всех её терминов (другими словами, отсутствие необходимости обращаться к внешним источникам для установления границ между концептами), а критерий точности - отсутствие избыточности в определениях и структуре онтологии. По указанным критериям разработчик проводит оценку всех элементов онтологии как по отдельности, так и в совокупности.

На этапе документации создаётся полноценное описание всех аспектов онтологии - цели, охвата, аксиом, ключевых терминов, их определений и иерархии. Часто в документации присутствует визуальная схема онтологии.

Разумеется, жизненный цикл онтологии не заканчивается на документации. Практическое применение онтологии побуждает вносить улучшения и дополнения, что превращает разработку онтологии в многоступенчатый этап.

3.2 Лингвистическая модель патентов

Простой перенос технологий из сферы анализа медико-биологических текстов в область фармацевтических патентов не принесёт такого же уровня качества не только из-за разницы в ключевых концептах, но и по причине значительных лингвистических различий патентных документов и научных статей в сфере биологии и медицины. В данном разделе мы предпримем попытку описать основные лингвистические характеристики патента, в частности, его структуру и стилистические особенности. В качестве отправной точки для нашего анализа послужила Инструкция к Договору о патентной кооперации, предоставляемая Всемирной организацией интеллектуальной собственности, а также Руководство по экспертизе заявок на изобретение, утверждённое приказом Федеральной службы по интеллектуальной собственности РФ. Кроме того, исследование текстовых особенностей патентов подкрепляется анализом нескольких десятков патентов на фармацевтические изобретения, взятых из базы данных Европейского патентного ведомства, а также найденных с помощью службы поиска патентов Google Patents.

Стандартный текст патента включает в себя следующие обязательные разделы:

1) название

2) библиографические данные

3) реферат (краткое описание);

4) описание изобретения;

5) патентная формула.

Опишем каждый из разделов подробнее. Название патентуемого изобретения представляет собой самостоятельную часть патента, целью которой является краткое и точное описание изобретения. Согласно Руководству по проведению формальной экспертизы заявок на изобретения, название изобретения должно соответствовать его назначению и по возможности совпадать с названием раздела в Международной патентной классификации. Так как название изобретения часто используется для первичного поиска по базе патентов, оно должно быть максимально точным, отражающим суть изобретения, а также достаточно кратким.

Раздел с библиографическими данными обычно включает в себя международные идентификаторы патентной заявки и патентной публикации, дату подачки заявки на патент, страну, имена изобретателя, заявителя и юридического представителя. Кроме того, библиографические данные практически всегда содержат идентификаторы в Международной патентной классификации, что значительно облегчает поиск по патентным базам. Наконец, к библиографическим данным относят и цитирование в тексте данного патента различных научных источников, а также отсылки к текстам других патентов.

Реферат, т.е. сжатая информация о патентуемом изобретении, - это краткое изложение основных пунктов, содержащихся в описании изобретения и в патентной формуле. В реферате также указывается область применения.

Описание изобретения, по сути, является полноценной инструкцией для проверки промышленной применимости изобретения. Для доказательства патентоспособности изобретения в описании должно быть продемонстрировано, что при неоднократном воспроизведении изобретения результат будет сохраняться. Критерием оценки патентоспособности во многом является достаточность описания: при наличии описания изобретения и знаний техники на современном уровень, эксперт в данной предметной области должен иметь достаточно знаний, чтобы реализовать изобретение. Описание изобретения должно включать в себя указание на область, в которой может применяться изобретение (в английском варианте документа этот раздел обычно называется technical field или field of invention), уровень техники (background of invention), раскрытие изобретения (англ. disclosure), осуществление изобретения (англ. embodiment of invention)

С точки зрения правовой охраны изобретения, наиболее важным разделом патента является патентная формула, так как именно в этой части текста устанавливаются границы монополии на запатентованное изобретение (Burgunder 1995). В целом, патентная формула состоит из перечня утверждений о существенных признаках изобретения - т.е. таких признаках, которые точно и полно описывают суть изобретения. Утверждения о признаках делятся на независимые и зависимые. В каждом независимом пункте должно быть лаконично описано одно изобретение, зависимые же пункты развивают, дополняют и уточняют независимые утверждения. Крайне важно упомянуть, что в патентной формуле должно сохраняться соответствие «один пункт - одно изобретение». В случае патентования группы изобретений, каждому из изобретений соответствует один независимый пункт, а зависимые утверждения группируются вокруг них.

Формула патента часто включает указание на аналогичные изобретения, т.е. других известных изобретений того же назначения с похожими существенными признаками. Особенно выделяют прототип как наиболее близкий аналог. В связи с тем что патентная формула должна ясно демонстрировать новизну и изобретательский уровень изобретения, существенные признаки изобретения отбираются таким образом, чтобы показывать выгодные отличия от существующих аналогов или от прототипа.

Особенности патентных текстов становятся очевидными при сравнении их с текстами научных статей, которые являются основным объектом анализа в значительной части биомедицинских проектов. Как можно заметить, структура патента имеет существенные отличия от структуры научной статьи, кроме того, тексты патентов обычно превосходят по длине научные статьи по естественно-научной тематики. Как известно, в биомедицинских текстах анализ заголовка и краткого описания в начале статьи часто оказывается достаточным для определения ключевых аспектов научного открытия, представленного в документе. Такое обобщение неверно в случае анализа патентных текстов: фокус внимания на том или ином структурном разделе патента смещается в зависимости от цели анализа. Анализ патентной формулы используется для установления границ изобретения и прав заявителя на него. Важно, что анализ патентной формулы позволяет определить, идёт ли речь о единственном изобретении или о группе изобретений. Поле цитирования, содержащееся в библиографических данных или в виде отдельного раздела в конце текста, позволяет косвенно определить, какой статус имеет данный патент в узком поле фармацевтических исследований (например, статус патента среди всех новых запатентованных формул ингибиторов топоизомеразы-2). Раздел с детальным описанием изобретения особенно важен для анализа в рамках научно-исследовательских работ по разработке новых лекарственных веществ и их композиций.

Патенты чаще, чем научные тексты, используют длинные высказывания со сложной структурой зависимостей и множеством отсылок к ранним утверждениям, что влечёт необходимость дополнительно настраивать методы распознавания границ терминов, именных групп и предложений. Особую сложность представляет разрешение синтаксической неоднозначности и анализ анафорических связей. В качестве примеров можно привести следующие отрывки из рефератов изобретения:

(1) The present invention relates to novel diarylacetylene hydrazide compounds of formula (I) or pharmaceutically acceptable salt thereof, as tyrosine kinase inhibitors, the process for their preparation, and to the use of the compounds of formula (I) in the preparation of pharmaceutical compositions for the therapeutic treatment of disorders related to tyrosine kinases, in warm-blooded animals [https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf? docId=WO2008079972]

(2) The present invention includes embodiments wherein the antibody chains set forth herein are substituted conservatively with one or more mutations that not significantly affect antibody binding activity. [https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf? docId=WO2008079972]

В каждом из этих отрывков используется отсылка к определённому разделу патента вне контекста данного абзаца - отсылка к пронумерованной формуле в первом примере и отсылка к описанным ранее цепям иммуноглобулинов в словосочетании the antibody chains set forth herein. Описание патентной формулы анафорично по своей природе: каждое зависимое утверждение содержит в себе ссылку на независимое.

Помимо всего прочего, лексика патентных текстов в крайней степени специфична и включает не только естественно-научные, но и юридические термины, а также неологизмы и сложные обороты, отсутствующие в словарях общей лексики (Kiss et al. 2012).

В заключение хотелось бы упомянуть ещё одну особенность патентных документов, осложняющую их автоматический анализ. Дело в том, что распространённой практикой является хранение патентных документов в формате PDF, как следствие, требуется перевод документов в текстовый формат с помощью оптического распознавания символов, во время которого часть информации, скорее всего, будет утеряна (Rodriguez-Esteban, Bundschus 2016).



4. Разработка онтологии: реализация

4.1 Инструменты разработки

В качестве программного языка для реализации онтологии был выбран OWL. Средой разработки послужил редактор Protйgй 4 Ontology Editor.

4.2 Фармацевтическое изобретение как центральный элемент онтологии

Онтология фармацевтических патентов содержит классы и свойства, относящиеся одновременно к области фармацевтики и к области интеллектуальной собственности. В центре внимания разработанной модели находится закреплённое в тексте патента изобретение, применимое в медицинских целях в качестве лекарственного средства, и потому цель онтологии можно обозначить как описание классов фармацевтических изобретений и их свойств, а также описание дополнительных классов, необходимых для полноценного описания объектов патентования в фармацевтике. В данной работе под фармацевтическим изобретением мы понимаем изобретение, которое зафиксировано в патенте, основным классом которого является раздел А61К Международной классификации патентов, а именно «Лекарства и медикаменты для терапевтических, стоматологических или гигиенических целей».

Проанализируем основной концепт данной онтологии - изобретение.

Изобретения как объект патентования могут иметь различную природу. Ж.И. Аладышева и А.В. Латынцев в своей статье указывают, что в фармацевтической отрасли наиболее универсальной является классическая трехэлементная классификация объектов патентования, которая включает в себя изобретение как продукт, как способ и как применения. Различные патенты на лекарственные средства могут попадать в одну из трёх категорий (Аладышева и др. 2015).

К классу Продукт в фармацевтике можно отнести, во-первых, впервые синтезированные химические соединения, имеющие биологическую активность, и, во-вторых, фармацевтические композиции, которые варьируются в зависимости от количества активных субстанций, качественного и количественного состава, лекарственной формы. Аладышева и Латынцев предлагают именовать данную категорию Лекарственное средство (Аладышева и др. 2015).

Класс Способ включает в себя, в первую очередь, технологии получения лекарственных препаратов или веществ, используемых в фармацевтической промышленности.

В класс Метод входят изобретения, касающиеся использования ранее известных в фармации веществ по новым показаниям (Попов 2009). К таким, например, относятся способы лечения с применением известного лекарственного средства по известному показанию, но с изменением режима или дозировки препарата. В эту же категорию можно отнести применение известного вещества по новому показанию. Ещё один пример изобретения в данном классе - лечение с помощью комбинации нескольких известных лекарственных средств, и тогда изобретение отличается режимом и дозировками препаратов, а его патентоспособность доказывается наличием более выраженного эффекта по сравнению с аналогичной базовой терапией.

С практической точки зрения такая классификация по двум основаниям (по природе изобретения и с точки зрения фармацевтики) является наиболее удобной, так как позволяет учитывать как достижения в обеих областях. Онтология сохраняет структуру, присущую как юридическим, так и фармацевтическим концептам, а значит, такую онтологию в дальнейшем будет легко интегрировать в более общие онтологии интеллектуальной собственности и потому сохранять структуру, присущую юридическим концептам, а также объединять с онтологиями в сфере фармацевтики.

Наиболее важным аспектом изобретения является его патентоспособность. Согласно Статье 1350 Гражданского кодекса «Условия патентоспособности изобретения», изобретение является патентоспособным, если оно отвечает критерию новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости. Изобретение является новым, если оно не известно из уровня техники. Изобретение имеет изобретательский уровень, если для специалиста оно явным образом не следует из уровня техники. Изобретение является промышленно применимым, если оно может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении, других отраслях экономики или в социальной сфере.

Перечислим некоторые требования, которые должны предъявляться к онтологии. Во-первых, ключевым термином онтологии является фармацевтическое изобретение, а значит, онтология должна отражать следующие аспекты: 1) природу изобретения; 2) тип фармацевтического продукта; 3) патентоспособность изобретения.

Помимо этого, онтология должна учитывать явное противопоставление в тексте патента между достигнутым уровнем техники (накопленное знание) и новой информацией, которая и является объектом патентования.

Хотелось бы подчеркнуть, что данная онтология разрабатывается с целью применения в рамках научно-исследовательских работ по изучению патентного ландшафта в фармацевтической индустрии. Прикладной характер в значительной степени влияет на требования, предъявляемые к ней. Во-первых, онтология должна максимально точно моделировать тексты патентов, то есть, она должна быть спроектирована на основе собранных. В то же время, будучи концептуальной схемой патентования в фармацевтике, онтология должна играть роль модели предметной области и потому опираться на некоторые фундаментальные знания о системе интеллектуальной собственности. В связи с этим построение онтологии должно выполняться не по принципу «снизу вверх» (от текстов патентов к системе патентования) или «сверху вниз» (от системы патентования к текстам), а по смешанному типу, т.е. максимально использовать преимущества обоих подходов.

4.3 Описание онтологических классов

Верхний уровень онтологии включает в себя три основных класса фармацевтических изобретений, наиболее часто встречающихся в патентных документах. Рассмотрим верхний уровень онтологии.

Классы Активная фармацевтическая субстанция, Лекарственное средство и Лекарственная форма были выбраны как наиболее общие и наиболее распространённые объекты патентования. В химической индустрии распространены и другие способы косвенного патентования химических соединений, например, патентование нового способа применения известного вещества или нового способа производства, однако мы не стали включать данные типы изобретений, так как они представляет сравнительно меньший интерес по сравнению с первыми тремя для исследовательских отделов фармацевтических компаний.

Рассмотрим подробнее верхние классы онтологии и дадим определения в рамках нашей модели. Определение были даны по принципу необходимости и достаточности для установления онтологической идентичности класса. Перед этим сделаем несколько замечаний по поводу терминологии.

В качестве взаимозаменяемых используются следующие классы терминов и сокращений (полужирным шрифтом выделены главные термины в синонимическом ряду):

1. Активная фармацевтическая субстанция, фармацевтическая субстанция, активное действующее вещество, активное вещество, действующее вещество, биологически активное вещество, биологически активная субстанция.

2. Лекарственное средство, лекарственный препарат, фармацевтический препарат, лечебное средство, медикамент

3. Лекарственное действие, фармакологический эффект, терапевтический эффект, фармакологическая активность, лекарственная активность, терапевтическое действие.

4. МНН, международное непатентованное наименование, непатентованное наименование, международное наименование.

Центральным термином в разрабатываемой онтологии является понятие фармацевтического изобретения. Ключевой класс онтологии называется Фармацевтическое изобретение, под которым понимается изобретение, которое зафиксировано в патенте, основным классом которого является раздел А61К Международной классификации патентов, а именно «Лекарства и медикаменты для терапевтических, стоматологических или гигиенических целей».

Можно увидеть, что фармацевтическое изобретение в нашей онтологии включает в себя три класса изобретения - класс Новый продукт, класс Новый способ производства и класс Новое применение.

Класс Новый продукт включает в себя два типа изобретения - класс Новое соединение и Новая композиция. Для обоих классов обязательно наличие такого свойства как показание (например, заболевание, для лечения которого используется новое соединение или новая композиция), так как именно с помощью показания в тексте патента демонстрируется промышленная применимость изобретения.

Класс Новое соединение имеет следующее определение: индивидуальное химическое вещество или группа веществ, объединённых общей структурной формулой, при этом вещество (или группа веществ) не известны на данном уровне техники и имеют химическое наименование. Данный класс содержит два противопоставленных подкласса - подкласс Группа соединений и подкласс Индивидуальное соединение. В нашей онтологии эти подклассы противопоставляются только с точки зрения различий в патентной защите индивидуального вещества и группы веществ.

Класс Новая композиция - это изобретение,

· описывающее физическое состояние и химические свойство одного или нескольких лекарственного средств;

· имеющее некоторый показатель, который выгодно отличает данную композицию от ближайшего аналога.

Можно заметить, что в в этом классе обязательно наличие показателя, который выгодно отличает композицию от оригинального вещества. Это онтологическое требование вводится для моделирования новизны изобретения, так как новизна композиций должна подтверждаться наличием новых свойств, которые не наблюдаются у ближайших химических веществ (в отличие, например, от класс Новое соединение, в котором новизна изобретения демонстрируется отсутствием сведений о нем в науке).

Новая композиция состоит из двух подвидов - Новая комбинация и Новая лекарственная форма. Объединение двух внешне непохожих классов в одной группе может показаться на первый взгляд нелогичным, однако на самом деле как комбинация нескольких веществ, так лекарственная форма являются химическими соединениями. Кроме того, данные классы делят общее свойство - они обязательно имеют в составе некоторое известное вещество. Объединение этих двух классов в один позволяет явно противопоставить абсолютную прямую защиту химического соединения косвенным методам его патентования. Опишем оба класс подробнее.

Для определения новой комбинации достаточно одного онтологического признака - наличие у объекта двух или более известных активных фармацевтических субстанций, для каждого из которых определена дозировка.

Лекарственная форма - это изобретение:

описывающее физическое состояние и химические свойство некоторого лекарственного средства

характеризующееся типом взаимодействия с организмом

относящееся к некоторой группе лекарственных форм по способу введения.

Чаще всего новая лекарственная форма трансформирует свойства препарата - улучшает всасываемость, увеличивает время нахождения препарата в организме, обеспечивает ускоренное всасывание препарата для незамедлительного действия и т.д.

В первую очередь, важно заметить, что лекарственная форма не существует в отрыве от фармацевтического препарата, и потому экземпляр класса будет определен недостаточно, если не указать конкретное активное вещество, фармацевтический препарат или группу препаратов, которые могут иметь данную лекарственную форму.

Помимо того, что экземпляры данного класса описывают физическое состояние препарата и фармакологические характеристики, связанные с данным состоянием, лекарственная форма также обязательно относится к некоторой группе по способу введения препарата в организм, например, сублингвальный путь или внутривенная инъекция. Форма препарата (таблетка, сироп, гель, крем) и путь введения в организм (назально, буккально, внутривенно) коррелируют между собой, но это соответствие не всегда прямое и однозначно классифицируемое. Кроме того, время от времени в фармацевтике появляются новые формы препаратов, поэтому физическое состояние лекарственного вещества отделено от пути введения его в организм.

Лекарственная форма подразделятся на два класса - класс Стандартная лекарственная форма и класс Система доставки лекарственного средства.

Эти два класса объединены вместе, так как природа данного типа изобретения и доказательство его патентоспособности онтологически неразличимо. Класс Система доставки лекарственного средства в значительной степени похож на класс Лекарственная форма и отличается от него лишь в пункте классификации: в то время как стандартная лекарственная форма ограничивается набором установленных лекарственных форм, таких как таблетка, раствор для внутривенной инъекции, микстура и т.д., системы доставки лекарственного вещества имеют собственную, немного отличающуюся систему классификации.

Часто системы доставки лекарственного средства называют пролонгированными лекарственными формами, что неверно с точки зрения нашей модели: цель системы доставки лекарственного средства может состоять не только в пролонгированном действии препарата на организм, но и в ускорении его действия, а также просто в преодолении агрессивных сред организма и барьеров с низкой проницаемостью (например, желудочный сок или гемато-энцефалический барьер) и доставки вещества до целевого органа.

Пример 1.

Объект X является лекарственной формой препарата Герцептин ™ и препарата Авастин ™. Объект X имеет лекарственную форму «микстура». Объект Х относится к лекарственной группе «подкожные инъекции». Объект Х облегчает самостоятельное принятие препаратов пациентом.

Класс Фармацевтическое изобретение является центральным концептом онтологии и противопоставляется остальным классам по принципу «известное - неизвестное». Выше были описаны все необходимые и достаточные классы для описания новой информации об изобретении, содержащемся в патенте. Однако новая информация в патенте всегда содержит значительное количество отсылок к известной информации, и потому для полного моделирования изобретения необходимо включить в онтологии ряд вспомогательных классов. Далее мы опишем несколько таких классов, которые позволяют извлечь из текста патента дополнительную информацию.

Онтологический класс Вещество

Тексты фармацевтических патентов всегда содержат упоминания уже известных химических соединений. Эти химические соединения могут служить в качестве составной части изобретения (в случае, например, лекарственной формы) или в качестве аналога для сравнения и оценки свойств нового химического вещества. Класс Вещество имеет простую структуру и состоит из двух классов - класса Активная фармацевтическая субстанция и класса Вспомогательное вещество.

Активная фармацевтическая субстанция - это объект:

состоящий из одного биологически активного химического вещества;

характеризующийся наличием терапевтического эффекта;

обладающий фиксированным наименованием.

В составе данного определения находятся все необходимые отличительные черты для установления идентичности класса. В первую очередь, активная фармацевтическая субстанция - это одиночное соединение с определённой химической структурой. Далее, терапевтический эффект, оказываемый на организм, отличает активную фармацевтическую субстанцию от соединений без выраженного влияния на организм, которые могут входить в состав некоторого препарата в качестве вспомогательных веществ. Наконец, под фиксированным наименованием понимается международное непатентованное наименование и / или наименование по химической номенклатуре. Далее в главе будет приведена более подробная классификация наименований веществ и лекарственных средств.

Можно заметить, что в определение класса активных фармацевтических субстанций не входит дозировка и способ производства, так как включение этих свойств нарушило бы онтологический принцип: обе эти характеристики не фиксированы для какого-либо активного вещества, то есть, они не являются присущими классу и не определяют его идентичность. Известно, что одно и то же соединение можно получить несколькими способами и и в различных дозировках.

Важно также, что активная фармацевтическая субстанция не может иметь торговое наименование или любого другое используемое для продажи наименование, так как не является продуктом на фармацевтическом рынке (как было упомянуто в обзорной главе, чтобы стать продуктом, веществу необходима сложная процедура проверки на соответствие фармацевтическим стандартам). В связи с этим, активное действующее вещество также не может иметь производителя. Кроме того, известное действующее вещество не может патентоваться в качестве нового повторно и может присутствовать только в качестве компонента в изобретении класса Новая композиция или в качестве аналога для сравнения при патентования изобретения класса Новое соединение.

В завершение определения для демонстрации использования аксиом опишем экземпляр класса.

(3) Объект X относится к классу Активная фармацевтическая субстанция. Объект X имеет МНН «ацетилсалициловая кислота». Объект X имеет химическое наименование по номенклатуре ИЮПАК «2-ацетилоксибензойная кислота». Объект X оказывает противовоспалительное, анальгезирующее, жаропонижающее и антиагрегационное действие.

Онтологический класс Вспомогательное вещество противопоставляется классу Активная фармацевтическая субстанция по признаку биологической активности: вспомогательные вещества в составе лекарственных препаратов не имеют достаточного уровня терапевтического действия и используются обычно для придания некоторых свойств действующему веществу в процессе производства (например, добавление красителей

С точки зрения онтологии Вспомогательное вещество - это объект:

· относящийся к классу Вещество;

· характеризующийся отсутствием терапевтического эффекта;

· обладающий фиксированным наименованием.

Онтологический класс Лекарственный препарат

Для полноценной обработки текста патентов важно также моделировать имеющиеся препараты, так как они упоминаются в тексте, например, в связи с разработкой новых методик лечения. Для препаратов создаётся отдельный класс.

Лекарственный препарат - это объект:

· состоящий из одного или более активных веществ;

· характеризующийся наличием терапевтического эффекта;

· использующийся для лечения некоторого заболевания или группы заболеваний;

· обладающий фиксированным наименованием;

· имеющий лекарственную форму;

· имеющий дозировку активных веществ;

· имеющий производителя.

Данное определение, несмотря на громоздкость, отражает основные обязательные характеристики лекарственного средства. Во-первых, в составе лекарственного средства должно быть не менее одного активного вещества. Во-вторых, лекарственное средство обязательно имеет терапевтический эффект. Важно подчеркнуть, что в данной онтологии мы разводим понятия «терапевтический эффект активного вещества» и «терапевтический эффект лекарственного препарата»: сама по себе наличие терапевтического эффекта не делает активное действующее вещество лекарственным средством, так как одно и тоже вещество может оказывать разное терапевтическое действие в разных лекарственных формах. Дженерики - хороший пример, когда два препарата (оригинальный и дженерик) содержат одно и то же активное вещество, но имеют различные фармакокинетические и фармакодинамические показатели. Такое выделение лекарственного препарата как конечного продукта на рынке, созданного в процессе фармацевтических НИОКР, отражает важнейшую мысль, которая была упомянуто в обзорной главе: лекарственное средство - это не столько ингредиенты, сколько информация, накопленная о них.

Препарат как фармацевтический продукт также обязан иметь лекарственную форму, т.е. придаваемое лекарственному средству удобное для применения состояние, при котором достигается необходимый терапевтический эффект. Очевидно, что терапевтический эффект может быть оказан на организм только посредством некоторого контакта с ним. Как следствие, наличие лекарственной формы относится к аксиомам класса, так как позволяет в общем виде (на стадии приёма препарата) описывать контакт между организмом и вещество.

К аксиомам класса относится также и обязательное наличие медицинского показания в виде некоторого заболевания. Отличительной чертой лекарственного средства является применение в клинической практике для лечения пациентов с определёнными заболеваниями. Класс Состояние здоровья, включающий подкласс заболеваний, будет описан далее в этой главе.

Среди различных типов названий обязательным является наличие химического наименования; наиболее часто встречаются названия по номенклатуре ИЮПАК. Кроме того, препарат обязательно имеет наименование, используемое для продажи; таким названием может быть либо торговая марка, если препарат оригинальный, либо международное непатентованное наименование, что часто происходит в случае дженериков.

Класс лекарственных веществ включает в себя два подкласса - Фармацевтический препарат с одним действующим веществом и Фармацевтическая композиция. Разграничение между данным подкласами установлено на основе количества активных действующих веществ. В языке OWL разграничение между классами проводится на основе конструкции owl:cardinality (а также owl:minCardinality и owl:maxCardinality), которая задаёт ограничение на количество объектов, с которыми связан данный класс. Так, например, класс Лекарственное средство имеет свойство «иметь активное вещество», и на это свойство для этого класса наложено ограничение по кардинальности: количество активных веществ должно быть больше нуля. Оба подкласса - Фармацевтический препарат с одним действующим веществом и Фармацевтическая композиция - наследуют это ограничение и вводят собственные. В то время как экземпляры класса Фармацевтическая композиция должны иметь связь не менее чем с двумя объектами класса Активная фармацевтическая субстанция, кардинальность для класса Фармацевтический препарат ограничивается сверху единицей.

В аксиомы препарата не вошли некоторые характеристики, например, побочные эффекты и состояния здоровья, при которых препарат противопоказан. Дело в том, что эти характеристики не получили отражение в аксиомах класса, так как выходят за рамки достаточности. Так, например, известно, что лекарственное средство может иметь вспомогательные вещества, однако их наличие или отсутствие не определяет лекарственный препарат как класс, поэтому данное свойство не включено в определение (но разрешено для класса в целом).

Можно заметить параллель между классом Фармацевтическая композиция и классом Новая фармацевтическая композиция. Несмотря на внешнее сходство, онтологически данные классы имеют совершенно разную природу и структуру: первый класс рассматривается как самостоятельный продукт на рынке, в то время как класс Новая фармацевтическая композиция определен в терминах интеллектуальной собственности. Действительно, чтобы новая запатентованная фармацевтическая композиция стала препаратом на рынке, необходимо большое количество дополнительных операций, таких как получение разрешения на продажу и регистрация препарата, присвоение торгового наименования, налаживание производства и т.д. К классу Фармацевтическая композиция в тексте патента всегда будут относиться известные препараты, присутствующие на рынке, в то время как само изобретение может быть описано только с помощью класса Новая фармацевтическая композиция.

Приведём несколько примеров для демонстрации достаточности и необходимости предложенного нами определения класса Лекарственное средство.

Пример 1.

Объект X относится к классу Лекарственное средство. В качестве действующего вещества объект X имеет субстанцию «ацетилсалициловая кислота» (экземпляр класса Активная фармацевтическая субстанция). Объект X имеет торговое наименование «Аспирин». Объект X имеет производителя «Bayer AG». Объект X оказывает противовоспалительное, анальгезирующее, жаропонижающее и антиагрегационное действие. Объект X выпускается в форме таблеток. Объект X выпускается в дозировке 500 миллиграммов.

Дополнительный логический вывод, сделанный на основе правил OWL и определения класса: так как для препарата указано одно действующее вещество, данному экземпляру автоматически присваивается верхний класс Фармацевтический препарата с одним действующим веществом.

Пример 2.

Объект X относится к классу Лекарственные средства. В качестве действующего вещества объект X имеет субстанцию «ацетилсалициловая кислота» (экземпляр класса Активная фармацевтическая субстанция). Объект X имеет торговое наименование «ацетилсалициловая кислоат». Объект X имеет производителя «Борисовский завод медицинских препаратов». Объект X оказывает противовоспалительное, анальгезирующее, жаропонижающее и антиагрегационное действие. Объект X выпускается в форме таблеток. Объект X выпускается в дозировке 500 миллиграммов.

Дополнительный логический вывод, сделанный на основе правил OWL и определения класса: название действующего вещества совпадает с торговым наименованием препарата, на основе чего можно сделать вывод, что препарат является дженериком.

Пример 3.

Объект X относится к классу Лекарственные средства. В качестве действующего вещества объект X имеет субстанции «метамизол натрия», «питофенон» и «фенпивериния бромид». Объект X имеет торговое наименование «Спазмалгон». Объект X имеет производителя «Балканфарма-Дупница АД». Объект X оказывает противовоспалительное, анальгезирующее и спазмолитическое действие. Объект X выпускается в форме таблеток. Объект X выпускается в дозировке 500 миллиграммов.

Дополнительный логический вывод, сделанный на основе правил OWL и определения класса: так как данный экземпляр имеет три активных действующих вещества, данному экземпляру автоматически присваивается верхний класс Фармацевтическая композиция.

Ещё одним важным дополнительным классом является класс Наименование. На первый взгляд, наименование препарата можно было бы записать в виде строкового литерала и не выделять отдельный онтологический класс. Однако, как известно из многочисленных классификаций лекарственных средств, наименование препарата как класс имеет особую внутреннюю структуру и потому не сводится к примитивному типу данных. Кроме того, наличие того или иного наименования может служить в качестве различия между онтологическими классами.

Как можно заметить, в классе Наименование отражены два основных типа названий - непатентованное наименование и торговое наименование. В разработанной онтологии отражено наличие разных номенклатур названий препаратов (фармакопей), действующих как в отдельных странах, так и по всему миру.

Класс Эффект препарата

Под эффектом препарата, понимается любое событие, возникшее в организме в связи с употреблением лекарственного средства. Данныи? класс имеет два подкласса - класс Терапевтический эффект и Побочный эффект - и охватывает различные типы реакции? организма на вещество. Класс Терапевтический эффект и Побочный эффект разграничиваются по критерию желательности действия препарата. Реакция организма не зависит от предназначения препарата и описывается в абсолютных терминах (например, данное вещество вызывает резистентность), в то время как эффект препарата зависит от терапии, в которой он применяется: некоторые препараты могут иметь несколько выраженных терапевтических деи?ствии?, каждое из которых может быть главным при лечении того или иного заболевания. К примеру, димедрол вызывает сонливость, а также снимает аллергическую реакцию. Первыи? эффект используется для лечения расстрои?ств сна, второи? - для лечения аллергическои? реакции. В первом случае вызываемая сонливость относится к желаемому воздействию на организм, во втором случае же является побочным эффектом.

Класс Состояние здоровья

Данный класс используется для описания показаний и противопоказаний лекарственного средства. Для описания назначения препарата достаточно было включить класс Заболевание, однако зачастую препарат имеет также противопоказания, связанные не с расстройствами здоровья, а с глобальными состояниями организма, такими как детский или пожилой возраст, беременность, лактация, стадия послеоперационного восстановления. В связи с этим класс Состояние здоровья имеет два подкласса - класс Заболевание и класс Состояние организма. Для сохранения согласованности с внешними ресурсами и онтологиями, класс Заболевание имеет одно обязательное свойство - идентификатор заболевания в Международной классификации заболеваний 10-го пересмотра.

4.3 Описание онтологических связей между классами

Помимо вспомогательных классов, в онтологию был введен ряд отношений, которые могут описывать связи между различные онтологическими классами. Отношения можно объединить в несколько групп.

Отношения между целым и частью

К этой группе относятся предикат has_ingredient (англ. `имеет ингредиент') и зависимые от него предикаты has_active_ingredient и has_excipient (англ. `имеет вспомогательное вещество'). Область определения данных предикатов являются классы Novel Pharmaceutical Composition и Pharmaceutical Product, а областью значения - класс Вещество. Для интеграции с другими онтологиями, для данных предикатов указан механизм наследования от верхнего класс из Базовой формальной онтологии, а именно от предиката is_part_of (англ. `является частью'). Данный предикат имеет обратный к нему предикат является ингредиентом, который, в свою очередь наследует свойства предиката has_part (англ. `имеет часть') из Базовой формальной онтологии.

Аннотирующие предикаты

В первую очередь, к этой группе относятся предикаты, связывающие различные классы с классом Наименование, а также предикаты, указывающие для классов Вещество, Фармацевтический продукт и Заболевания их уникальные идентификаторы во внешних электронных ресурсах. Так, например, для класса Вещество обязательным являются свойства has_nonproprietary_name (англ. `имеет непатентованное наименование') и has_chemical_name (англ. `имеет наименование в химической номенклатуре'), для класса Фармацевтический продукт - свойство has_brand_name. Для таких классов, как Вещество и Заболевания определены их идентификаторы в различных классификациях, например, has_ATC_id, has_MeSH_id и has_RxNorm_id для класса Активная фармацевтическая субстанция, и предикат has_IDС_label для класса Заболевание. Для интеграции с другими онтологиями, для всех предикатов, обозначающихся наименования объекта, указан верхний класс label из схемы RDFS.

Отношение причины и следствия

В этой группе наиболее важным является предикат causes (англ. `вызывает'), который объединяет в себе два частных предиката - has_therapeutic_effect (англ. `оказывает терапевтический эффект') и has_adverse_effect (англ. `имеет побочный эффект'). В качестве терапевтического эффекта может указываться некоторый примитивный объект класса rdf: String, например, содержащий строку «противовоспалительное действие». Областью значения предиката has_adverse_effect может так же быть примитивный класс rdf: String либо объект класса Заболевания.

Заключение

В ходе исследования был сделан обзор современного состояния методов автоматического анализа текстов патентов в сфере фармацевтики. В качестве цели исследования была выбрана разработка лингвистической онтологии интеллектуальной собственности, центральным элементом которой является понятие фармацевтического изобретения. Такое направление продиктовано актуальностью онтологических моделей интеллектуальной собственности: несмотря на всплеск развития майнинга химических патентов, до сих пор не существует онтологии, которая бы описывала лекарственные средства в качестве объектов интеллектуальной собственности.

Для моделирования основных онтологических классов были изучены различные классификации объектов интеллектуальной собственности, а также классификации фармацевтических продуктов. Кроме того, в процессе исследования на основе нескольких десятков патентных текстов была создана лингвистическая модель патента, которая включает в себя описание структуры патента и его лингвистических особенностей. Лингвистическая модель патента во многом послужила опорой при определении точного значения основных онтологических терминов. Наконец, в рамках данной работы был проведён анализ эталонных ресурсов по медико-биологической тематике, среди которых были отобраны наиболее полезные ресурсы с точки зрения разрабатываемой онтологии.