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读Cepheid和Biofire成长史,寻国产分子POCT的破局!

2020-11-27| 编辑: 归去来兮| 查看: 293| 评论: 0|来源: 凯泰资本 | 作者:研究驱动投资

摘要: 分子诊断以PCR和基因测序为主,传统技术均存在依赖人工、速度慢、通量低、准确度不足等问题。例如传统PCR,样本前处理步骤多、时间长,手工操作步骤多,需要在专业的PCR实验室里面操作,同时配备专业人员和离心机等 ...

分子诊断以PCR基因测序为主,传统技术均存在依赖人工、速度慢、通量低、准确度不足等问题。例如传统PCR,样本前处理步骤多、时间长,手工操作步骤多,需要在专业的PCR实验室里面操作,同时配备专业人员和离心机等额外设备,建设成本高,二级医院及以下很难独立开展,呈现中心化分布态势

针对上述问题,以美国Cepheid公司(赛沛)为代表的全自动分子诊断公司,将微流控技术和PCR结合,可以实现高度自动化、2分钟前处理、60分钟出结果、基本无假阳/阴性,且设备小,能在诊所、社区、学校、商超等去中心化场景使用。

在基因测序领域也存在类似问题,大部分NGS测序设备自动化程度低、依赖手工,需要多台桌面式设备分别完成核酸提取、建库、测序等环节,需要2-7天才能完成全基因组测序报告。

而以Oxford Nanopore Technology公司(牛津纳米孔)为代表的新一代测序公司,通过微流控技术实现了高度集成和自动化,全流程均在单一测序仪内完成,体积仅U盘大小,测序报告时间缩短到1天以内。

分子诊断两大领域之所以在商业化层面均走向了微流控技术,主要是因为微流控技术具备微型化、集成化特征,能够实现多指标、低耗时、自动化、高通量检测,符合了分子诊断更准确、更快速、高通量、自动化的行业发展趋势。

近年来国内外微流控市场均快速增长,中国微流控市场成长性远高全球其他区域。其中“微流控+分子诊断”为最大细分领域,代表产品有原Cepheid公司的GeneXpert(2019年销售额超10亿美金)、原Biofire公司的Film Array(2019年销售额超6亿欧元)。

自2015年以来,全球微流控行业并购超200亿美金,许多明星企业被跨国巨头收购,说明微流控的技术价值和时间价值得到跨国巨头的认可。代表案例如2016年丹纳赫40亿美元收购微流控分子诊断公司Cepheid
2017年雅培以53亿美金收购Alere公司(含Triage微流控免疫诊断平台)
2018年硕腾公司(原辉瑞动物保健部门)以20亿美金收购微流控生化诊断公司Abaxis(兽用为主)
2019年美国安捷伦以11.65亿美元收购微流控免疫荧光公司BioTek。

国内微流控分子诊断市场以创新企业为主,如数字PCR的苏州锐讯生物、北京思纳福医疗、北京新羿生物,如四代测序的成都齐碳科技,如单细胞测序的南京新格元生物、北京百奥智汇,部分上市公司也有微流控分子诊断业务如理邦仪器、博晖创新。在其他医疗诊断领域还有深圳微点生物、深圳华迈兴微、天津微纳芯等。

Cepheid:定量诊断+qPCR+微流控



Cepheid公司创立于1996年,由UCD的微流控大牛Northup教授创立。旗下有全自动分子诊断平台GeneXpert,拥有急性传染病检测、生殖健康检测、肿瘤/遗传病检测、健康关联检测4类试剂盒,超30种检测指标。


GeneXpert产品体积小、自动化程度高、检测速度快,全流程在10cm3盒式芯片内完成,手工前处理环节仅需2分钟,全流程仅需30-60分钟(传统6小时以上)。此外,还具有样本适用性广、设备测试通量高等优点。

得益于优秀的产品化能力,Cepheid公司营收保持快速增长,2016年被丹纳赫以40亿美金收购,2019年营收超10亿美元。全球的装机量超1.1万台(2017年数据),在美国医院的分子诊断设备中占比最高(约25%)

纵观企业的发展历史,有3次里程碑事件和爆发性增长,分别是2001年因为炭疽恐怖袭击事件检测系统进入全美邮政系统,2005年全自动PCR分析仪上市,2010年耐药性结核分枝杆菌测试盒被WTO推荐全球使用。这3次里程碑产品均是团队极致场景产品化的体现:

(1)2001年炭疽病毒信件检测场景,匹配Smart Cycler系统的快速、准确、小型化特点:面对全美邮政系统信件须及时运输,要求检测速度快;炭疽病毒的恐怖袭击,要求准确检测,保障民众安全;邮局系统使用,需要设备小巧便于移动。

(2)2005年进入各种医疗场景, 匹配GeneXpert 分析仪的自动化、高通量特点:各类医疗场景,人员水平层次不齐,要求设备便于操作、自动化;大量临床样本要求设备通量大。

(3)2010年全球结核杆菌检测场景,匹配该系统去中心化、超融合特点:WTO推荐该产品全球使用(尤其非洲地区),要求检测设备能适应去中心化的各种检测环境和样本;该产品在研发、生产、推广时由创新诊断技术基金会、新泽西大学、美国国家实验室、WHO多方共同努力,具备超融合的团队和供应链能力。



Biofire:定性筛查+mPCR+微流控



Biofire公司成立于1990年,由Kirk Ririe、Randy Rasmussen、Dr. Carl T. Wittwer 三位犹他大学生物化学系校友创立。

FilmArray检测平台主要用于呼吸道感染、血液感染、胃肠道感染、脑膜炎感染等传染病的定性筛查,是传染病筛查领域的龙头企业,2014年被生物梅里埃收购,2019年销售额高达6.9亿美元。 


FilmArray系统虽然不像Cepheid能够定量诊断,但其超60种病原体的指标矩阵、高达24指标的并联检测能力、极低的检测限高度匹配传染病筛查场景,因此商业化上也大获成功。具体包含:

(1)传染病病原体早期筛查监测可有效防止传染,因此定性诊断有需求。

(2)病原体种类极多,多种病原体并行检测是刚需,本产品可并行检测24种病原体。

(3)早期病原体浓度低难以检测,本产品通过两步PCR扩增提高了芯片特异性和灵敏度。

(4)病原体在各种生物和非生物样本均可能存在,因此本样本适用性要求较高,包含全血、尿、痰和普通水溶液。

(5)突发传染病对于时效性要求高,本产品快速定性检测,仅需60分钟。

此外,在该领域还有罗氏的条式微流控PCR产品Cobas Liat(2014年以4.5亿美金收购IQuum公司)、万孚生物投资的英国卡式微流控PCR公司Atlas Genetics等,均具有不同的芯片形态、较小的设备体积、较快的检测速度等。

分子诊断行业最优的商业模式是微流控驱动的分子结构和功能诊断服务生态,最优的执行模式是围绕高单价医疗场景持续构建超融合的指标矩阵(多学科研发、全球供应链),最优的盈利模式是销售驱动成本低、检测速度快的多联检产品

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