1.流式细胞检测行业综述1.1行业发展历程在过去几十年时间里，流式细胞技术领域发生了重大变化，大致经历了以下三个阶段：
1.1.1探索期 1934-1965年1934年，加拿大细菌学家Andrew Moldovan提出了一种光电装置的设想，可以对通过显微镜载物台上的毛细管移动的单个细胞进行计数，被广泛认为是流式细胞仪的第一个原型设计。1947年，美国物理化学家Frank Gucker开发了一种电子光度计，采用福特大灯作为照明源，使用光电倍增管来放大白炽灯的信号，通过测量化学粒子和细菌孢子引起的光散射，测试化学战和生物战中的烟雾气溶胶。这个技术被用在后来的流式细胞仪上。
1950年代初，美国电气工程师Wallace Coulter发现当存在电流时，被拉动穿过小孔的颗粒会产生阻抗变化，变化数值与颗粒体积成比例，这种现象称为库尔特原理，基于此可以使用电场来计数和确定悬液中颗粒或细胞的大小。1953年，库尔特商业化生产出一种血细胞计数装置，称为库尔特计数器。库尔特原理是现代流式细胞仪和细胞分选平台的基础。
1963年，Mack Fulwyler结合自动细胞大小分析和当时新出现的快速喷墨打印技术，发明了第一台细胞分选仪。1965年，他发文描述了他的细胞分选仪及成功分选人类和小鼠血细胞混合物的能力。1.1.2发展期 1967-1994年1967年，Louis Kamentsky设计了一种基于多种分光光度特性的分选宫颈细胞的分光光度仪，速率超过了每秒500个细胞。1968年，Wolfgang Göhde在德国明斯特大学开发了第一台基于荧光的流式细胞仪，后来由哥廷根的制造商PhyweAG进行了商业化。1972年，一个斯坦福大学研究小组开发获得了第一台荧光激活细胞分选仪（FACS）的专利，这种基于单细胞特定的光散射和荧光特性来分选单个细胞的新方法彻底改变了免疫学和癌症生物学研究。1974年，BD公司获得该技术许可，推出第一台商用荧光激活的细胞分选仪。BD公司推出的第一台商用荧光激活细胞分选仪FACScan1970年代后期，开始探索通过两个不同的参数对细胞进行分析和分选。库尔特推出了首款内置多参数功能的流式细胞仪，即双参数分选仪。1978年，正式命名为 “Flow Cytometry”流式细胞仪。1987年，Joe Gray等开发了一种高速细胞分选仪，能够以每秒20000次的速度检测和分选荧光染色体，速度比以前快10倍。1994年，Cytomation推出了商业版本，将商用分选器的分选能力从每秒5000个细胞增加到了50000个细胞。1.1.3加速发展期 1995-至今鉴于荧光流式有如下缺点：光信号向电信号转化的效率较低、需要荧光补偿、自发荧光导至某些通道灵敏度降低、远红外光激发和发射的CV较高、胞内染色效果易受染料分子大小影响等。进入21世纪，随着光学科技创新的发展，出现了更多的技术路线。进入21世纪，随着光学科技创新的发展，流式细胞仪可以在亚毫秒级进行光谱分析。光谱技术（SpectralFlow Cytometry）可以区分具有重叠光谱特征的荧光染料。2007年，光谱流式由美国普渡（Purdue）大学发明并取得专利。索尼公司从该大学取得独家授权，2013年，推出第一台商业化光谱流式细胞仪。2017年，美国Cytek公司基于有所区别的原理推出其光谱流式细胞仪质谱流式技术（Mass Cytometry，也称CyTOF）是一种将流式细胞技术与质谱分析技术结合在一起的新技术。质谱流式技术2011年由美国DVS Sciences公司推出，2014年此公司被美国上市公司Fluidigm收购。图像流式技术(Imaging Flow Cytometry)将流式细胞术和荧光显微镜的功能与先进的数据处理算法结合在一起，允许通过单个细胞图像对数千个细胞事件进行快速、多参数荧光和形态分析。2019年，基于图像流式结合AI算法实现的图像分选技术（Imaging-activated Cell Sorting，IACS）在日本面世，由东京大学发明并通过CYBO公司商业化，开启了图像流式技术新旅程。1.2行业产业链分析目前，我国流式细胞分析行业进入加速发展期，本土企业纷纷布局，形成了原料、仪器、试剂供应和分析服务于一体的全产业链。上游主要是试剂原料，中游主要是仪器设备和检测试剂供应商。下游主要是科研院所、医院和第三方检测服务机构。1.2.1上游试剂原料主要是抗体原料（包括荧光偶联抗体、检测抗体）、荧光试剂、微球和芯片等。上游供应商技术壁垒较高，本土企业在研发技术和产品生产与海外企业存在较大差距。
荧光试剂是指制备细胞样品时会使用一种或多种荧光染料。这些荧光染料会与特定的抗体结合，然后与特定细胞的表面抗原配对。样品细胞只有标记荧光素偶联抗体进而被激光照射后才能发射荧光信号，得到样品细胞表达某抗原分子强弱等情况。流式细胞术检测的对象一般是细胞，是呈独立状态的悬浮于液体中的细胞，如果要检测组织中的细胞，必须先将组织制备成单细胞悬液。液相芯片是指荧光流式技术所需的特殊悬浊液，整合了荧光编码微球、激光分析、应用流体学及高速数字信号处理等多项技术的新兴科技。其关键原料是荧光微球，由于国产基础原料质量及不锈钢性能较差等原因，中高端市场基本为少数几家外企所把控。目前市场上的实质参与者较少，国际上有Luminex、BD、Bio-Rad、Zeus等少数几家;国内主要仍处于探索研究阶段。1.2.2中游检测仪器设备及试剂主要是流式细胞仪和配套的自动进样器，仪器搭载的数据分析系统和检测试剂盒等。仪器价格从几十万元到上百万元不等。流式细胞仪市场目前有数十个玩家。检测试剂供应商包括荧光偶联单克隆抗体及配套试剂，检测试剂盒供应商以国外厂家为主，国内检测试剂供应商主要为透景生命、旷博生物、益善生物及协和洛克、迈克生物、赛基生物等。1.2.3下游科研院所、医院和第三方检测机构下游市场科研领域和临床领域各占一半左右。市场对于检测速率既快又准的流式细胞仪市场需求量不断增加。流式细胞仪临床用户主要为2155 所三级医院及部分二级医院，此外，我国2500多所大学和科研机构、各体检中心和独立医学实验室，也都是流式细胞仪的客户群体。目前我国的流式细胞仪数量还很少，市场需求远未饱和。在药物开发和生物指标开发等需要分析各类细胞的领域，需要快速、高效、精准地分析大量样本。科研院所是流式细胞仪的主力军，主要用于药物发现、科学研究等领域，分析应用包括细胞周期、细胞凋亡、线粒体膜电位、细胞因子等。国内使用流式细胞仪的临床医院以三甲医院为主，但三甲医院流式项目采购选择国产品牌的意愿不高。除了医院中心实验室及检验科以外，应用的临床科室主要集中在血液科、肿瘤科等科室，包括如白血病、淋巴瘤各类免疫分型、淋巴细胞亚群等的血液病鉴别诊断，以及肿瘤检测诊断、个性化指导用药等。疾控系统也应用于HIV监测。 1.3行业市场概况据广证恒生数据显示，2019年我国免疫诊断市场超过160亿元，分子诊断市场规模达到108亿元，增速均在15%左右。目前，免疫诊断市场是当下推动体外诊断行业发展的主要动力，被称为“黄金细分”，70%的免疫市场采用化学发光技术，化学发光以每年约25%的复合增长率增长。流式荧光技术在免疫诊断领域拥有比化学发光更强的技术优势和成本优势，有望在免疫诊断这一“黄金细分”中占据一定份额。1.3.1行业市场规模及增速（1）全球市场年增速达12%据Market Research Future统计，2011年全球流式细胞仪销售额约为27亿美金，2012 年为30 亿美元，至2017年增至49亿美金，预计2020年市场规模达到65 亿美元，2012-2020年间复合年增长率为30.9%。据预测，到2023年，全球流式细胞仪市场规模将达88.8亿美元， 2012-2023年市场复合年增长率（CAGR）约为12％，远高于全球整体IVD市场约5%的复合增长率，其中试剂和仪器的比例大约为6:4。在全球市场中，北美和欧洲分别占36%和31%的市场份额，亚太及新兴国家分别占19%和10%，其中中国占据了一半的亚太及新兴市场份额。亚太及新兴国家的市场增速远高于世界平均水平11%，达到20%以上。中国流式细胞分析起步较晚，在2014年前，国产流式细胞仪基本还是空白，市场销售产品全部依赖进口。试剂和仪器比约为3:7~4:6之间，低于国际平均水平。根据海关数据，2012-2014年中国流式细胞仪的装机增长率接近25%。2014年中国流式细胞仪的装机量为971台，流式仪器与试剂市场总规模为10.8亿元，其中试剂2.9 亿。2015年市场总容量14亿元，其中试剂3.95 亿元，同比增长35%。2017年中国流式细胞业务市场达到33亿人民币，综合增速达30%左右，是中国IVD市场平均增速（15%）的2倍，增速惊人。根据国际流式细胞分析业务公司（BD和BCI）年报预测，国内市场2011-2020年间复合年增长率为24.4%，流式试剂在中国的年增长达40%。预计2020年国内流式细胞市场规模达到约60亿元。1.4行业驱动因素1.4.1技术驱动变革早期的常规流式细胞仪检测的对象是细胞，技术对样品处理和数据结果分析要求较高，不容易快速上手。随着新型荧光探针技术的不断开发和仪器软硬件技术逐步迭代，除了多色荧光分析得到了迅速发展之外，仪器向小型化、专门化发展。主要体现如下变化趋势：通过光路优化，采用多角度光散射，使用特殊荧光探针，或加装紫色激光收集散射光信号，有些流式细胞仪可以实现0.2μm颗粒与噪音信号的鉴别。常规流式检测颗粒的范围为0.5-50μm。电荷分选流式细胞仪检测颗粒范围与喷嘴直径等相关，最大可到喷嘴直径的1/3-1/2，目前最大直径的喷嘴为200μm，理论检测颗粒直径可达100μm。Apogee公司A50-Microplus散射光的检测低限至80nm，可用于循环微粒、外泌体及特殊微生物检测等。事实上，流式可以将“颗粒”视同为“细胞”来检测，不是细胞的单个粒子如病毒、细胞核、染色体、原生质体等也是流式细胞仪的检测对象。特别是在特制微球上包被抗原、抗体或核酸探针，以微球为载体来检测各种可溶性蛋白、细胞因子、自身抗体、特定的核酸序列等，使流式检测对象扩展到分子范围。随着数字化技术的引入，以及数据处理系统的升级，流式细胞仪数据处理能力得到极大提升。目前，仪器一般在20比特(2的20次方，100万通道)以上，最高达32比特(43亿通道)。数据能力的提升直接影响到仪器的分析和分选速度。临床市场是商品流式细胞仪最具潜力的发展方向。但是，诊断流式试剂的研发和报证，以及符合检验流程的仪器开发，与不断增长的临床应用需求并不匹配。有些公司开始推出专门的小型流式细胞仪，例如用于CD4细胞的快速计数，如FACS Count、CyFlow Counter等，大大拓展了临床应用范围。1.4.2临床应用领域不断扩展相比其他抗体检测技术，流式细胞术是一项强大的可精确定量的实验技术，临床应用场景不断增加，未来想象空间巨大。临床可应用于免疫学、血液学、肿瘤学、再生医学等细胞学研究，正在向分子诊断领域扩展。流式检测可以获取大量与肿瘤产生、转移和耐药机制相关的信息，可用于肿瘤分型分期，化疗疗效的监测和预后判断，指导个性化治疗，指导临床用药等，具有多种重要临床意义。流式细胞术临床应用范围不断得到扩展。检测标本不仅限于外周血和骨髓、淋巴结、淋巴瘤和实体组织，还可以检测灌洗液、胸腹水等，也扩展到了生殖领域如精子和胚胎的检测等，并日臻成熟。临床可用于超过10个癌种与疾病的监测，包括白血病、肺癌、乳腺癌、宫颈癌、神经母细胞瘤、肾母细胞瘤、孕前检查ToRCH 病毒感染等，对应的患者群体数量庞大。实体瘤(如神经母细胞瘤、肾母细胞瘤等)是非血液来源的一类异质性肿瘤，是婴幼儿常见的恶性肿瘤，其预后很大程度上依赖于肿瘤的早期诊断和治疗。以往，此类疾病的诊断主要依赖于病理，但病理检查耗时较长，不利于疾病的快速诊治。流式细胞术对不同类型的实体瘤免疫分型检测，有助于实体瘤的快速分类鉴定和早期治疗。①Th1、Th2、Th17细胞的检测：Th亚群细胞的平衡对于人体正常免疫应答的发挥起着至关重要的作用，各细胞亚群的失衡会导至多种疾病的发生，可用于监测如自身免疫性疾病、过敏性疾病、肿瘤等。②调节性T细胞(Treg)的检测：Treg细胞是一群具有免疫抑制性的T细胞亚群，在机体的免疫应答中发挥免疫抑制效应，与Th细胞之间的平衡参与多种疾病的发生发展，流式细胞术检测其标记主要为CD4＋CD25＋FoxP3＋或者CD4＋CD25＋CD127low/-，有研究发现CD6low可以作为Treg细胞的一个新的表面标记，此类细胞具有传统Treg相似的抑制效应。③调节性B细胞(Breg)的检测。免疫功能研究各种干细胞的检测，肿瘤病人的多药耐药性，细胞功能及代谢动力学研究，赋能靶向用药。细胞因子泛指由机体免疫或非免疫细胞产生的具有生物活性,与造血、炎症和免疫应答反应密切相关的小分子多肽类糖蛋白。细胞因子与自身免疫性疾病、感染/炎症相关疾病、脓毒症和噬血细胞综合征、肿瘤等密切相关。借助于荧光染料，流式检测可以进行细胞内蛋白质和核酸的定量研究。2020年，新冠病毒COVID-19的大流行，加速推动了临床检验市场对核酸检测和细胞因子检测重要性的认识的提升。据《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》及《新型冠状病毒肺炎重型、危重型病例诊疗方案(试行第二版)》显示，在重型、危重型患者的炎症因子升高而进行的细胞因子检测以及外周血淋巴细胞计数进行性降低;淋巴细胞中B淋巴细胞明显降低，CD4及 CD8T细胞不断下降而进行的淋巴细胞亚群检测时都明确了流式细胞仪的应用。此外，随着细胞治疗和干细胞研究的增加，增加了对快速进行细胞分选和细胞收集的需求。 1.5行业相关政策1.5.1 流式检测指南和标准目前，我国关于流式检测的建议和标准在不断涌现，如《流式细胞术检测外周血淋巴细胞亚群指南》，《流式细胞术临床应用的建议》，《CD34阳性细胞绝对计数的流式细胞术测定指南》。但是，我国流式检测的质量管理还处在起步阶段，卫生部临检中心和上海市临检中心的室间质评仅包含部分检测项目；尚无专门的机构对人员进行培训和认证；未形成全国统一的标准化检测流程和参考范围，缺乏可比性。
2.行业竞争格局分析2.1.1国内流式细胞仪市场格局国内流式细胞仪市场，早期主要由美国BD公司和贝克曼库尔特公司占据。两家公司均有系列科研型和临床型流式细胞仪，并研制生产了所用的对应单克隆抗体和荧光试剂。我国国产流式细胞仪，最早研制于上世纪80年代初，上海第二医科大学生物物理教研室和一些其他科研院所均自行研制过流式细胞仪，但均未能成为商业化产品。进入21世纪，国内企业科研实力飞速提升，2010年开始流式细胞仪的设计、研发和生产。迄今已推出中国自主研发的具有绝对计数功能的从单激光至三激光甚至高达十三种荧光颜色的流式细胞分析仪等，并已获得中国NMPA医疗器械注册证（II类证）。2011年有学者就我国流式细胞仪的应用情况做过调查和统计显示，单色、双色、三色及四色荧光标记分别占15.4%、13.7% 、54.1%及16.3%，仍以单激光较少荧光通道的仪器为主。国产仪器在常规流式检测中均能满足实验需求，比如单色或简单的多色实验，效果差别不大。但是如果要升级到复杂的多色，以及特殊的检测，效果和国际品牌有一定的差距。根据微信公众号“安福双”数据显示，2020年1季度，全国共采购98台流式细胞仪，其中BD中标28台，占比28.57%；贝克曼、中生北控分别中标20台，占比20.41%；安捷伦、迈瑞分别采购3台、4台，占比为3.06%、4.08%。其余品牌只有1~2台中标。（1）国际品牌目前，国内流式细胞仪以进口为主，主要是美国BD公司和贝克曼库尔特公司，还有赛默飞公司、安捷伦公司等外资巨头。BD公司流式产品占据超过40%的全球市场份额，拥有包括分析型流式、分选型流式、流式液相芯片等，产品齐全。其液相芯片CBA可以实现细胞因子检测。
国外品牌主要流式细胞仪企业（2）国内品牌在国产品牌方面，常州必达科、迈瑞、赛雷纳、厦泰生物和中生北控等厂商均在市场占有一席之地，2020年1季度共采购28台，占比28.57%。中生北控中标数量最高，占比20.41%，在国产品牌当中位列首席，中标金额达到412万元人民币。第二名为迈瑞中标4台，占比为4.08%，国产品牌排名第二。其他还有广州竞天、深圳唯公等。根据已知采购仪器数量可看出，2020年1季度主要需求多集中在医院、疾控中心及院校等单位，其中医院采购46台，占比46.94%；疾控中心采购26台，占比为26.53%；大学/研究院采购24台，占比24.49%；卫健委、公司各采购1台。2.1.2 流式配套检测试剂盒市场格局流式试剂生产涉及临床检验、生物化学、分子生物学等领域，开发周期长、生产工艺复杂、质量控制要求高，需要经过长时间的临床应用才能取得医院客户的信任。三类体外诊断试剂产品研发周期一般需要2-5年，研发成功后还必须经过产品标准制定和审核、临床试验、质量管理体系考核、注册检测和注册审批等阶段，才能获得国家药监部门颁发的产品注册证书。早期切入流式细胞试剂的企业先发优势明显。国内进入流式试剂领域的企业只有旷博生物、中源协和、赛基生物、透景生命、迈瑞医疗等几家。2.2 行业投融资图谱2.2.1流式市场并购事件频发由于流式应用的快速增长，国内外资本纷纷看好流式细胞仪市场。血液分析巨头Sysmex公司2013年收购了老牌的流式公司Partec。另外还有两起收并购涉及到两家中国境内的企业。2014年4月22日，贝克曼库尔特生命科学事业部签订协议收购国产流式细胞仪制造商苏州赛景生物科技有限公司;2018年9月25日,安捷伦宣布以 2.5亿美元的现金收购国产流式细胞仪制造商艾森生物(ACEA)。2018年10月，Lunminex宣称以7500万美元收购默克密理博的流式细胞仪产品业务，包括成像流式细胞仪Amnis系列和基于微毛细管技术的Guava系列。2.2.2投融资轮次和金额分布 从投融资轮次和金额来看，由于流式细胞检测在我国尚处于技术导入期的尾声，除了海外团队Cytek之外，大多数初创公司成立不足6年，融资轮次最多在B轮，多数在A轮左右。融资额度在数千万元左右，只有指真生物融资额度较大，近1亿元人民币。2.2.3投资机构分布从参与投资的投资机构来看，以国内较为知名的在IVD布局的医疗投资机构为主，例如松禾资本、弘晖资本、本草资本等。3.行业发展展望3.1流式细胞检测行业展望流式细胞术是一种综合应用光学、机械学、流体力学、电子计算机、细胞生物学、分子免疫学等学科技术，对高速流动的细胞或亚细胞进行快速定量测定和分析方法，它一秒钟能分析几千个细胞，同时测定细胞的多个参数，广泛应用于生物医学的许多领域，主要用于进行细胞结构和细胞功能的定量研究等。随着科技的不断深入、计算机分析软件功能的日益强大和实践操作经验的不断丰富，流式检测将广泛应用于基础生命科学研究和临床医学研究，可用于检测细胞因子、病原微生物、基因突变以及HLA、基因表达分析、细胞信号转导途径研究;筛选过敏原、检测自身抗体、肿瘤标志物及其他生物标志物分子、研究酶/底物、DNA蛋白相互作用、蛋白-蛋白等分子相互作用、分析蛋白表达等方面，以及环境监测、农业检测、法医学等领域。未来用途广泛，想象空间巨大。3.2我国流式细胞术应用面临的挑战我国流式细胞仪的应用迟于国外近10年，发展时日尚短，还面临着许多不足。3.2.1 设备和试剂的问题流式细胞仪是高端精密仪器，要求使用者掌握和具备免疫学、血液学、分子生物学等多学科的知识和技术，且仪器价格昂贵，这些因素阻碍了流式检测在国内的应用和普及。检测使用的试剂价格昂贵，也阻碍了项目的开展和应用。而且，国内许多荧光抗体未获得临床使用许可证，仅可用于科研，因此，许多检测项目和指标无法开展，不利于患者疾病的诊治，阻碍了在相关临床专业的发展。3.2.2 质量管理的问题流式检测质量管理包括有效性控制、质量控制、能力验证、标准操作流程的文件管理、人员培训评估、质量提升等。由于流式细胞仪具有多参数的特点，从标本采集、处理到上机、分析是一个连续的过程，检测标本的采集运输与保存、流式细胞仪的校准与性能、所选择试剂的质量和搭配、人员的素质等都直接影响着检测结果的质量。3.2.3 标准不足的问题尽管，我国关于流式检测的一些建议和标准在不断涌现，如《流式细胞术检测外周血淋巴细胞亚群指南》(WS/T-360-2011)，《流式细胞术临床应用的建议》，《CD34阳性细胞绝对计数的流式细胞术测定指南》。但是，我国流式检测的质量管理还处在起步阶段，卫生部临检中心和上海市临检中心的室间质评仅包含部分检测项目；尚无专门的机构对人员进行培训和认证；未形成全国统一的标准化检测流程和参考范围，缺乏可比性等。3.2.4国内荧光微球技术落后，原材料采购风险大流式荧光技术平台的液相芯片的核心技术是荧光编码微球的制备。但在我国，荧光微球技术的发展滞后，几乎所有高性能、高附加值的荧光微球材料都被国外垄断，国内的微球等化学原材料绝大部分是从Luminex公司所采购，国产液相芯片技术也因此深受此制约。3.2.5综合型科研人才较缺乏，原创能力较弱流式细胞仪整合了激光分析、应用流体学及高速数字信号处理等多项技术的新兴科技。由于其高复杂的技术难度，对相关科研人员的综合素质提出了更高的要求。相较于国外，国内相关领域的综合研发人员是较为稀缺的，研发实力有待提升;而现有的参与企业和有关人员也大多有着多年的国外知名体外诊断企业工作经验，深受固有思维的影响，原创能力较弱。（完）1.我国临床流式细胞术的应用现状和展望，沈立松、王维维、袁向亮，中华检验医学杂志, 2016,39(05): 329-331。2.新三板体外诊断之旷博生物：流式细胞诊断领域的领跑者，安福双[EB/OL] www.jisilu.cn/question/396628。3.透景生命（300642.SZ）：IVD行业新秀，国内肿瘤检测先锋。朱国广，西南证券研究报告。4.流式细胞仪流式细胞仪这么火，国产流式江湖了解一下？[EB/OL] www.instrument.com.cn5.浅谈流式细胞仪十大发展趋势[EB/OL]www.instrument.com.cn6.Mass Cytometry: Single Cells, Many Features，H Matthew，Spitzer，P Garry，Nolan,Cell. 2016.04.019.7. Cytometry Volume 10,[EB/OL]www.cyto.purdue.edu/cdroms/cyto10a |
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