分子診斷是指應(yīng)用分子生物學(xué)方法,檢測(cè)患者體內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或表達(dá)水平的變化而做出診斷的技術(shù),為疾病的預(yù)防、診斷、治療提供信息和依據(jù)。相比于其他細(xì)分領(lǐng)域,分子診斷憑借其檢測(cè)速度快、檢測(cè)信息全面、特異性強(qiáng)、靈敏度高的優(yōu)勢(shì),成為體外診斷行業(yè)中最有潛力的研究方向。數(shù)據(jù)顯示,2015年至2020年,中國(guó)分子診斷市場(chǎng)從31億元增長(zhǎng)至286億元,復(fù)合增速為56%。受到新冠疫情影響,分子診斷領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模急劇增長(zhǎng),2021年預(yù)計(jì)達(dá)到324億元;隨著分子診斷技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)政策的影響,2024年預(yù)計(jì)增長(zhǎng)到222億元,且將保持持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),市場(chǎng)潛力巨大。
分子診斷產(chǎn)業(yè)鏈上游概況
分子診斷產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為原料和儀器元件廠(chǎng)商,對(duì)于研發(fā)技術(shù)、創(chuàng)新能力要求較高,具有高技術(shù)壁壘的特點(diǎn)。目前外資企業(yè)占據(jù)技術(shù)領(lǐng)先地位,我國(guó)國(guó)產(chǎn)化程度較低,國(guó)內(nèi)企業(yè)主要活躍在中下游市場(chǎng),分子診斷的上游市場(chǎng)始終是進(jìn)口品牌主導(dǎo),國(guó)內(nèi)企業(yè)還有很大的發(fā)展空間。但近幾年來(lái),這一局面逐漸開(kāi)始好轉(zhuǎn),隨著國(guó)家鼓勵(lì)創(chuàng)新和進(jìn)口替代政策不斷出臺(tái),國(guó)產(chǎn)領(lǐng)先企業(yè)紛紛加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈布局和研發(fā)投入,在上中下游都取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。
圖1: 分子診斷產(chǎn)業(yè)鏈
數(shù)據(jù)來(lái)源:公開(kāi)信息,中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)信息中心整理
分子診斷試劑的上游診斷儀器領(lǐng)域中,國(guó)產(chǎn)儀器占比較小,由于技術(shù)壁壘限制,基因測(cè)序儀、數(shù)字PCR儀等高端儀器市場(chǎng)主要被Illumina、ThermoFisher、BioRad、StillaTechnomogies等跨國(guó)巨頭壟斷。國(guó)產(chǎn)品牌仍處在起步階段,目前國(guó)內(nèi)僅有華大基因等國(guó)內(nèi)企業(yè)突破了基因測(cè)序儀研發(fā)技術(shù),國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程緩慢。
分子診斷試劑的上游原材料主要包括診斷酶、引物、反轉(zhuǎn)酶、探針等生物原料,高純度氯化鈉、谷氨酸等精細(xì)化學(xué)品,以及提取介質(zhì)材料。由于上游原材料的開(kāi)發(fā)對(duì)研發(fā)效率、創(chuàng)新能力均有較高要求,診斷酶、引物、探針等開(kāi)發(fā)難度大,上游市場(chǎng)基本被國(guó)際品牌占據(jù),如羅氏、邁迪安生命科學(xué)公司、SurModics、Solulink等,國(guó)產(chǎn)企業(yè)在該領(lǐng)域僅有少數(shù)企業(yè)涉足,但國(guó)內(nèi)企業(yè)目前正積極破局,未來(lái)有望推動(dòng)進(jìn)口替代。
數(shù)據(jù)顯示,2015年國(guó)產(chǎn)試劑原材料占比僅不足10%,隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)原材料核心研發(fā)制備技術(shù)的探索,大批國(guó)產(chǎn)原材料產(chǎn)品投入市場(chǎng),預(yù)計(jì)2022年國(guó)產(chǎn)占比可超過(guò)13%。未來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)替代的推進(jìn),上游原材料的價(jià)格也會(huì)逐漸降低。
分子酶在整體分子類(lèi)試劑規(guī)模中的占比高達(dá)60%-70%,因此下文主要介紹分子診斷上游產(chǎn)業(yè)鏈中的主體——分子診斷原料酶市場(chǎng)。
分子診斷原料酶市場(chǎng)現(xiàn)狀
酶是分子檢測(cè)原料中發(fā)揮生物活性的組分,直接影響分子檢測(cè)試劑的靈敏度、穩(wěn)定性、檢測(cè)時(shí)間等多項(xiàng)性能水平,決定了分子檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,是分子檢測(cè)試劑原材料中最核心的組分。原料酶的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括分子雜交、基因測(cè)序、等溫?cái)U(kuò)增、探針?lè)ǖ取2煌瑧?yīng)用場(chǎng)景對(duì)原料酶的種類(lèi)需求不同,主要依據(jù)核酸類(lèi)型(DNA/RNA)、樣本類(lèi)型(尿液、唾液、血液、糞便等)、擴(kuò)增長(zhǎng)度等因素進(jìn)行選擇。
分子診斷原料酶行業(yè)作為分子檢測(cè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游,廣闊的分子檢測(cè)試劑行業(yè)發(fā)展前景將反哺分子檢測(cè)酶原料市場(chǎng)成長(zhǎng)。
圖3: 中國(guó)分子診斷原料酶市場(chǎng)規(guī)模(億元)
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數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)分子酶試劑市場(chǎng)規(guī)模從2016年的26.2億元,增長(zhǎng)到2020年的52億元,復(fù)合增速達(dá)17%,預(yù)計(jì)2024年分子酶試劑市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到85.6億元。同期,分子診斷原料酶市場(chǎng)規(guī)模從2016年的14億元,增長(zhǎng)至2020的32億元,復(fù)合增速達(dá)23%,預(yù)計(jì)未來(lái)增速也將保持在9%左右,2024年整體規(guī)??赡苓_(dá)到45億元。
就市場(chǎng)規(guī)模而言,中國(guó)分子酶市場(chǎng)仍然處于發(fā)展早期,整體增速較高,未來(lái)將隨著市場(chǎng)逐漸成熟,增速將會(huì)逐漸放緩。主要有以下因素驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi)分子診斷原料酶市場(chǎng)快速發(fā)展:新冠疫情帶來(lái)巨大檢測(cè)需求,檢測(cè)機(jī)構(gòu)和人數(shù)持續(xù)增加;多因素驅(qū)動(dòng)中國(guó)分子診斷行業(yè)高速發(fā)展,帶動(dòng)上游原材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展;國(guó)家不斷出臺(tái)政策鼓勵(lì)進(jìn)口替代與創(chuàng)新發(fā)展,推動(dòng)原料酶國(guó)產(chǎn)替代。
分子酶種類(lèi)及市場(chǎng)概況
分子酶種類(lèi)豐富,通過(guò)對(duì)核心關(guān)鍵酶的定向進(jìn)化,可不斷豐富酶庫(kù)。目前基因工程重組酶以達(dá)到200多種;包含DNA聚合酶128種、逆轉(zhuǎn)錄酶54種、核酸酶48種、連接酶22種以及其它酶類(lèi)45種。DND聚合酶、DNA連接酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、限制性?xún)?nèi)切酶等酶類(lèi)是較為常見(jiàn)的高端酶,其中DNA聚合酶目前應(yīng)用最為廣泛。
1. TaqDNA聚合酶
從嗜熱細(xì)菌Thermusaquaticus中分離得到的TaqDNA聚合酶,具有良好的熱穩(wěn)定性,主要用于DNA靶標(biāo)PCR擴(kuò)增。TaqDNA聚合酶主要分為重組酶性和野生酶性,分別從大腸桿菌(E.coli)及Thermusaquaticus YT1 中純化得到。后者通常適用于用于擴(kuò)增與大腸桿菌(E.Coli )序列同源的細(xì)菌DNA序列。
整體來(lái)看,TaqDNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模可觀(guān),在科研端與工業(yè)端的銷(xiāo)售規(guī)模均排名靠前。數(shù)據(jù)顯示,TaqDNA聚合酶的市場(chǎng)規(guī)模從2015至2021年,由9.8億元增長(zhǎng)至25.7億元,復(fù)合增速達(dá)18%,預(yù)計(jì)2022年銷(xiāo)售規(guī)模為29.4億元,到2024年市場(chǎng)規(guī)??稍鲋?7.5億元。由于新冠疫情帶來(lái)巨大的檢測(cè)需求,而核酸檢測(cè)試劑的酶原料主要為T(mén)aqDNA聚合酶,因此目前該種酶類(lèi)工業(yè)端應(yīng)用占較大比重。
圖4: 中國(guó)TaqDNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模(億元)
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2. 高保真DNA聚合酶
高保真DNA聚合酶是指具有較高保真性的,用于體外擴(kuò)增-聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)酶。高保真酶具有5‘-3’聚合酶活性和3‘-5’核酸外切酶活性(即校正功能)。美國(guó)NEB公司的Vent和美國(guó)Stratagene公司的Pfu是最早純化出的高保真酶產(chǎn)品。
與TaqDNA聚合酶相比,高保真DNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模較低,但增速較快,未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模有望大幅增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示,高保真DNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模從2015年的6.6億元,增長(zhǎng)至2021年的18.8億元,復(fù)合增速達(dá)20%,預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模為21.9億元,到2024年市場(chǎng)規(guī)??稍鲋?8.6億元。高保真DNA聚合酶由于其保真度較高,主要應(yīng)用于市場(chǎng)早期階段的場(chǎng)景如基因克隆、基因測(cè)序等,隨著下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn),未來(lái)具有突出的市場(chǎng)潛力。
圖5: 中國(guó)高保真DNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模(億元)
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3. T4DNA連接酶
在DNA連接酶中,T4DNA連接酶是主要應(yīng)用品種。T4DNA連接酶是一單鏈多肽,分子量為55.3kDa,是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的ATP依賴(lài)的DNA連接酶,可催化兩條DNA雙鏈上相鄰的5′磷酸基和3′羥基之間形成磷酸二酯鍵。T4DNA連接酶主要應(yīng)用于科研端,由于其不需要特殊條件就能完成連接反應(yīng)的優(yōu)勢(shì),主要應(yīng)用與分子生物學(xué)試驗(yàn),如基因測(cè)序、分子克隆等。
整體來(lái)看,由于科研端規(guī)模遠(yuǎn)不及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,銷(xiāo)售量有限,因此T4DNA連接酶的市場(chǎng)規(guī)模較小。市場(chǎng)規(guī)模由2015年的0.9億元增至2021年的2億元,復(fù)合增速為14%,預(yù)計(jì)2022年銷(xiāo)售規(guī)模為2.2億元,到2024年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)2.7億元。
圖6: 中國(guó)DNA連接酶市場(chǎng)規(guī)模
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核酸檢測(cè)上游酶原料市場(chǎng)現(xiàn)狀
分子診斷按照診斷技術(shù)分為PCR技術(shù)、基因測(cè)序技術(shù)、基因芯片技術(shù)、FISH技術(shù)。新冠疫情的不斷發(fā)酵,檢測(cè)試劑迅速開(kāi)發(fā)和投入抗疫一線(xiàn),使分子診斷進(jìn)入公眾視野,核酸檢測(cè)使用的就是分子診斷中的PCR診斷技術(shù),其廣泛普及的同時(shí)也推動(dòng)了核酸檢測(cè)上游酶原料市場(chǎng)的發(fā)展。
核酸檢測(cè)為臨床病原學(xué)的確診依據(jù),核酸檢測(cè)試劑的主要原材料有酶、引物、探針和底物,其中分子診斷酶是最核心的組分,決定了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著核酸檢測(cè)上游酶原料市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng),國(guó)內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐漸激烈,體外診斷原料龍頭企業(yè)包括菲鵬生物、諾唯贊、義翹神州、百普賽斯等。
后疫情時(shí)代,新冠核酸檢測(cè)及其上游酶原料市場(chǎng)受到廣泛關(guān)注,部分企業(yè)抓住機(jī)遇,在眾多上游企業(yè)中脫穎而出,剔除核酸檢測(cè)成品試劑盒及抗原檢測(cè)試劑原料及成品試劑市場(chǎng)規(guī)模,單就新冠核酸檢測(cè)試劑原料市場(chǎng)來(lái)看,南京諾唯贊2021年新冠核酸檢測(cè)試劑原料市場(chǎng)營(yíng)收可達(dá)7-8億元,大幅領(lǐng)先珠海寶銳、江蘇康為世紀(jì)、菲鵬生物、武漢瀚海新酶等核酸檢測(cè)原料酶廠(chǎng)家。
圖7: 2021年新冠核酸檢測(cè)試劑原料企業(yè)市場(chǎng)營(yíng)收情況
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菲鵬生物的分子診斷酶產(chǎn)品,得益于今年來(lái)國(guó)內(nèi)龐大的核酸檢測(cè)需求,營(yíng)業(yè)收入增長(zhǎng)迅猛。招股書(shū)顯示,2019年、2020年和2021年,菲鵬生物的診斷酶產(chǎn)品營(yíng)收分別為2475.35萬(wàn)元、2.79億元和2.55億元,三年期內(nèi)復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)221.03%。