近30億潛在市場規模,新一代SPR技術檢測平臺市場研究報告

2021-01-17 動脈網

SPR(Surface plasmon resonance,表面等離子體共振)技術,作為一個通用檢測平臺,被廣泛應用在藥物篩選、科學研究等領域,用於生物分子間親和力、結合特異性、濃度定量等分析。基於該技術的分子相互作用儀由於結構複雜、核心技術被國外壟斷,造成儀器價格昂貴,難以全面普及。

2019年,中國的量準Xlement開發了新一代3D納米SPR晶片,實現技術突破,極大降低了原有應用成本,打破分子相互 作用儀國外壟斷的格局,並開拓了新的C端應用場景。

新技術的潛在用戶是誰?真實市場需求有多少?在同類產品中競爭力如何?對此蛋殼研究院基於大量市場調研數據基礎上,發布《新一代SPR技術檢測平臺市場研究報告》,以期為行業參與者提供真實的參考信息。

核心觀點

1.表面等離子共振(SPR)技術正迎來新一代技術突破(3D納米SPR);

2.新技術極大降低了原有技術的應用成本,約為原有的1/10;

3.新技術作為一個通用檢測平臺,開拓了C端應用場景;

4.基於3D納米SPR技術的新一代分子相互作用儀,將打破國外壟斷的格局;

5.新一代分子相互作用儀,預計2022年市場規模將達到8億元;

6.基於3D納米SPR技術的家用無創快速檢測儀器,潛在市場規模約22億元。

目錄

1.SPR技術創新帶來檢測平臺的成本下降

1.1. SPR技術簡介

1.2. 傳統SPR技術的應用:分子相互作用儀

1.3. 下一代技術突破:3D納米SPR晶片

2. 新一代SPR技術開拓了C端應用場景

2.1. B端:新一代高性價比分子相互作用儀

2.2. C端:開拓家用無創快速檢測儀空白市場

3. 需求端:近30億潛在市場規模

3.1. 對目標用戶的市場調研說明

3.2. B端市場調研分析,中小型藥企購買意願度超80%

3.3. C端市場調研分析,通用平臺擁有廣闊的應用場景

4. 供給端:新產品在同類競品中擁有顯著優勢

4.1. B端新一代分子相互作用儀擁有超高性價比

4.2. C端家用無創快速檢測儀實現診斷院外轉移

5. 總結與展望

一、SPR技術創新帶來檢測平臺的成本下降

1.1傳統SPR技術原理及應用

SPR是一種光學傳感技術,其涉及到三個物理概念:

等離子體:是由陽離子、中性粒子、自由電子等多種不同性質的粒子所組成的電中性物質,其中正、負帶電粒子所帶電荷量相等,是與固態、液態和氣態並列的物質第四態。

金屬表面等離子波:當入射光照射到金屬表面時,會引起價電子的縱向振動,振動產生的電荷密度波,沿著金屬和電介質的界面傳播,形成表面等離子波。

倏逝波:是指當光波從光密介質入射到光疏介質時,發生全反射而光疏介質一側所產生的一種電磁波。

如下圖所示,金屬表面的下方是光路系統,表面上方是偶聯的配體蛋白和待測物質,待測物質通過溶液流過金屬表面,與配體蛋白發生相互作用。

圖2:SPR原理示意圖

資料來源:ACROBiosystems,蛋殼研究院

下方光源發出的一個單波長雷射束進入到稜鏡(淺綠色半圓)中,導致多角度的光線入射到金屬表面。幾乎所有入射的光線都會發生反射,但有一個例外,在入射角達到某一個角度時,光子的能量會被金屬吸收轉化成表面等離子體波,同時金屬介質中傳輸振幅呈指數衰減的倏逝波,當金屬表面等離子波與倏逝波發生共振時,在這個角度的光線不會被反射出來,這個角度被稱為共振角。

表面等離子共振(SPR)對附著在金屬薄膜表面的介質折射率非常敏感,當表面介質的屬性改變或者附著量改變時,共振角將不同。因此,SPR譜(共振角的變化VS時間)能夠反映與金屬膜表面接觸的物質變化。

圖3:SPR的傳導過程簡略圖

資料來源:蛋殼研究院

基於傳統SPR技術的分子相互作用儀,主要用於兩個生物分子間相互作用的親和力、結合特異型、動力學等分析,如小分子藥物和蛋白之間、抗原和抗體之間等,可實時反映分子動態相互作用的全過程。

圖 5:分子相互作用儀的主要作用

資料來源:蛋殼研究院

研髮型藥企、CRO企業、高校及科研院所是使用該類儀器的主要對象,在藥物研發階段被廣泛使用。尤其是用於藥物篩選和功能蛋白質組學分析。

表 1:分子相互作用儀的應用領域

資料來源:蛋殼研究院

此外,SPR技術也可用於病毒抗原定量檢測。主要有兩種技術原理,一種是注入病毒顆粒通過病毒纖維蛋白與CAR受體結合;另一種是用病毒六鄰體蛋白與FX蛋白結合。其中CAR受體或FX蛋白被固定在傳感器晶片上,並使用分子相互作用儀系統檢測。

圖6:SPR定量檢測病毒抗原示意圖

資料來源:GE healthcare,蛋殼研究院

在全球新冠病毒(COVID-19)爆發期間,Biacore大力推廣旗下SPR儀器,進行病毒濃度定量分析,成為核酸檢測之外的方法之一。而且擁有更高的靈敏度,能有效降低核酸檢測假陰性的問題。

基於傳統SPR技術的分子相互作用儀應用廣泛,但也有一定局限性。由於其採用的是二維平面晶片,只能從2個維度收集信號數據。這導致需要複雜精密的光路系統來捕捉微弱信號,儀器價格昂貴(200萬元/臺以上),只有大型企業/機構用得起。

1.2下一代技術突破:3D納米SPR晶片

量準Xlement的最大突破,是在原有SPR技術基礎上,將光學晶片由原來的二維基膜變成了三維基膜。

圖7:傳統SPR技術二維晶片

資料來源:GE,蛋殼研究院

三維基膜的晶片將信號放大了千倍以上,帶來更高的檢測靈敏度和更低的分子濃度檢測下限。同時,也不再需要傳統複雜的光路系統來捕捉微弱的信號,變成了簡單的LED光源和光電二極體,這極大簡化工藝路徑,從而降低成本。

圖8:3D納米SPR晶片外觀圖和電鏡結構圖

資料來源:量準Xlement,蛋殼研究院

此外,利用3D納米SPR技術,重點利用濃度定量分析的功能,還可以研發各類超敏生物晶片,使該技術用於小型化、可攜式快速檢測儀器成為可能。

二、除了分子相互作用儀,新技術還開拓了C端應用場景

3D納米SPR技術作為一個通用檢測技術平臺,普遍適用於檢測生物分子的諸多場景。從目標用戶看,分為TO B端應用和TO C端應用兩部分。B端應用主要基於測量分子間相互作用力的功能,使用對象和應用場景與傳統SPR技術相同,以一定優勢實現了進口替代。

圖9:3D納米SPR技術的兩個應用方向

在技術路徑上,由於傳統SPR技術採用二維平面晶片,只能從兩個維度收集信號數據。這導致需要複雜精密的光路系統來捕捉微弱信號,無法做成小型化、輕量化的家用檢測儀器,在檢測成本上也不具有優勢。

與傳統SPR技術相比,新一代3D納米SPR技術極大提高了信號獲取能力,不再需要複雜的光學耦合器件也能接受到信號,僅用常規的普通設備(如光學顯微鏡)就能完成光譜定量分析,檢測各種樣品的超敏濃度,從而開發各類小型化、輕量化的家用無創快速檢測儀器,面向C端家庭用戶。

2.1B端新一代高性價比分子相互作用儀

基於傳統SPR技術分子相互作用儀價格昂貴(200—500萬元/臺),只有大型藥企、CRO企業、部分高校和科研院所在使用。大量需要測量分子間相互作用的中小型藥企,無法直接購買該儀器。

基於3D納米SPR技術的新一代分子相互作用儀,依靠更高的性價比(<50萬元/臺),既對現有產品有一定替代性,也提高了中小型藥企購買的可能性。

圖10:分子相互作用儀市場角色關係圖

資料來源:蛋殼研究院

分子相互作用儀的使用者:研髮型藥企、CRO企業、高校及科研院所的各類實驗室,主要用於檢測分子間的相互作用力,進行藥物篩選和科學研究等。

分子相互作用儀的受益者:藥企,一旦創新藥研發成功,將可能帶來相關疾病一種新的療法,或者降低同類進口藥的價格,擁有更大的市場份額。

分子相互作用儀提供者:分子相互作用儀研發生產企業,它們為使用者提供儀器耗材和後期的維修保養服務。

分子相互作用儀的支持者:硬體服務商和軟體研發商,硬體服務商主要提供晶片、光電系統和和設備元器件等硬體支撐。軟體研發商主要包括軟體研發企業、高校實驗室等,它們為儀器提供作業系統和科研支持。

分子相互作用儀的合作者:渠道服務商,渠道服務商為分子相互作用儀研發生產企業提供渠道代理服務,幫助產品觸達使用者。提供者主要通過兩種途徑投放產品:一是直接將產品投放給使用者,收取費用(直銷);二是通過渠道服務商投放產品,利用渠道商的市場資源進行產品拓展(分銷)。

除了測量分子間相互作用,3D納米SPR技術還可以實現無標記蛋白定量檢測。由於新技術的靈敏度比傳統SPR技術高三個數量級,更容易實現超低濃度的蛋白定量分析。

圖11:3D納米SPR定量檢測唾液CRP濃度

(A)CRP抗體修飾以及CRP定量分析示意圖;

(B)待測唾液中CRP濃度為10ng/ml時的晶片響應變化;

(C)陰性對照的晶片響應變化;

(D)晶片變化強度與唾液樣本中CRP蛋白濃度的對應關係圖;

(E)臨床血液與唾液樣本中CRP蛋白濃度的對應關係圖。

基於無標記蛋白定量檢測功能,在生物醫學領域,3D納米SPR生物傳感器可應用於多種臨床樣品的檢測,如血漿、尿液、唾液和細胞組織等。相對於經典的免疫比濁法、螢光免疫法、ELISA等方法,3D納米SPR生物傳感器的定量分析方法具有快速、準確、無需標記的優勢,並能簡化前處理過程。

2.2開拓C端家用無創快速檢測儀空白市場

儀器小型化、輕量化是體外診斷的發展趨勢之一,從大型醫院——基層醫院——家庭端逐漸下沉,家用無創快速檢測儀核心實現了部分診斷院外轉移的功能。大型醫院的診斷市場已經較為成熟,基層醫療機構正發展地如火如荼,而家用無創快速檢測可能會成為下一個發展方向。

圖12:家用無創快速檢測儀與院內診斷儀器對比

院內大型體外診斷儀器,適合大規模長時間使用,幾乎覆蓋各種檢測指標。檢測結果準確,但可及性差,需要患者定期到醫院就診,檢測價格昂貴,適合疾病精確診斷。

近年來,隨著醫療資源下沉,微流控、單人份化學發光等技術進步,越來越多的基層醫療機構也配備了中型體外診斷儀器,為常見病基層患者提供初診和複診服務,逐漸構建分級診療體系。

小型化、可攜式的家用無創快速檢測儀,適合疾病的預後管理,尤其是一些常見病和慢病(如感冒、癌症、心腦血管疾病等),需要定期的檢測評估。只需要在家裡或社區藥店即可完成,費用較低。

圖13:基於3D納米SPR技術可以開發各種家用無創快速檢測儀器

資料來源:量準Xlement,蛋殼研究院

以量準Xlement研發的家用唾液CRP檢測儀為例,通過3D納米SPR技術採集到唾液中的超敏CRP濃度信號,再由普通顯微鏡連結的數位相機採集圖像,通過機器學習圖像軟體分析紅色通道的透光率變化來定量分析唾液中的超敏CRP濃度。從而判斷是病毒性感冒還是細菌性感冒,理論上可以輔助判斷是否是新冠病毒(COVID-19)的攜帶潛伏者。

CRP:C反應蛋白(C-reaction protein),是一項檢測炎症的指標,主要用於感染的診斷和鑑別。當機體受到感染或組織損傷時血漿中CRP濃度會急劇上升。

超敏CRP:超敏C反應蛋白(hs-CRP)是指相對於常規C反應蛋白能測到0.005-0.1mg/L之間的超低濃度(如唾液中的超敏CRP只有血液中的1/10,正常為1—5ng/ml)。

3D納米SPR技術作為一項通用技術平臺,除了CRP之外,還可以開發其他各種家用無創快速檢測儀器(根據不同生物晶片),可以檢測大量生化指標。綜合3D納米SPR技術的五大特點,以及剛需、高頻、檢測院外轉移三大場景,以下常用檢測指標均可實現C端應用。

表2:C端應用檢測指標矩陣

資料來源:蛋殼研究院

根據上述檢驗指標,將疾病譜分為感染、腫瘤、代謝三大類,對應12種疾病的患者。這些就是家用無創快速檢測儀的目標用戶。

圖14:C端產品目標用戶

感染類:一是家庭感染的無創檢測(如細菌、病毒等引起的感冒發燒);二是懷孕HCG檢測,定量判斷是否懷孕、流產期監測;三是慢性胃病檢測;四是愛滋病等性病檢測

腫瘤類:重點是癌症患者術後的管理預後,定期複診,判斷癌症復發狀況;其次是癌症的早篩,以社區為單位或者以藥店為單位。

代謝類:基於現有的標誌物提前監測心梗、腦梗等心腦血管疾病,此外基於血糖血脂等監測進行三高人群的慢病管理。

基於該技術研發的各類小型檢測儀器,填補了當前SPR家用無創快速檢測儀器在全球市場上的空白。其作為一項通用平臺技術,擁有極強的拓展性,C端應用場景廣泛。此外,B端的新一代分子相互作用儀擁有極高性價比,也有望替代原有同類產品,增加使用普及率。

三、需求端近30億潛在市場規模

雖然定性層面3D納米SPR技術的應用場景非常廣闊,但定量層面具體又有多大市場空間,用戶認不認可。對此,蛋殼研究院對B端和C端目標用戶進行了大量調研,以期了解目標用戶的真實需求情況、估算市場規模、對新產品的反饋意見等。

3.1B端市場調研分析,2020年新儀器潛在市場規模達8億元

為了估算新一代3D納米SPR儀器的市場規模,我們先計算出傳統分子相互作用儀已有的市場容量,再假設新一代儀器的替代率和滲透率,從而評估3D納米SPR技術的發展前景。

傳統分子相互作用儀已有的市場容量

已有的市場容量是指目前已經銷售的Biacore、ForteBio等儀器的綜合規模,其計算公式為:

市場容量=總儀器數量(儀器單價+每年維保單價+晶片耗材使用量×晶片耗材單價)

總儀器數量=目標用戶數量×滲透率×平均儀器數量,各類型目標用戶的滲透率、平均儀器數量訪談調研獲得,詳見下表;

儀器單價:Biacore、ForteBio等主流儀器單價在200-400萬元之間;

每年維保單價:儀器保修期普遍1—2年,超過之後每年維修保養單價在10-20萬元之間;

晶片耗材使用量:晶片耗材使用主要受實驗量影響,大型藥企、CRO企業實驗量較高,每年每臺儀器需要數百張晶片。其他利用率不高的儀器每年晶片使用量一般小於100張;

晶片耗材單價:晶片單價在2000-6000元之間,CM5晶片大約2000元/張,SA晶片和biotin cap大約4000元/張。

表4:2020年中國分子相互作用儀市場容量

資料來源:企業調研,蛋殼研究院

2020年中國分子相互作用儀市場容量約27.6億元,分子相互作用儀裝機量約791臺。Biacore、ForteBio兩大品牌佔據了90%以上的市場份額。

3D納米SPR儀器的潛在市場規模

如第二章所述,量準Xlement基於3D納米SPR技術開發了一款新的分子相互作用儀(Xlement SPR 100)。該儀器擁有極高的性價比,旨在實現兩個目標:第一、部分替代市面上現有的Biacore、ForteBio等主流儀器;第二、提高中小型藥企、高校、科研院所(之前沒有儀器)的滲透率。

3D納米SPR分子相互作用儀的潛在市場規模又有多大呢?根據量準Xlement的戰略規劃,蛋殼研究院預測未來三年,新儀器的替代率和滲透率,估算出Xlement SPR 100未來三年的潛在市場規模分別為2.5億元、4.7億元、8.3億元。

表5:量準Xlement SPR 100潛在市場規模預估(億元)

資料來源:量準Xlement,蛋殼研究院

潛在市場規模=(已有儀器數量×替代率+無儀器的目標用戶數量×滲透率)×(儀器單價+每年維保單價+晶片耗材使用量×晶片耗材單價)

替代率:指Xlement SPR 100對現有儀器的替代;

滲透率:對新用戶的開拓,之前沒有分子相互分子作用儀的中小型藥企、高校等;

儀器單價:特指Xlement SPR 100的單價,20-30萬元/臺;

維修保養單價:1-2萬元/年;

晶片耗材使用量:參考現有儀器的使用量;

晶片耗材單價:3000-4000/張;

圖16:未來三年Xlement SPR 100潛在市場規模預估(億元)

資料來源:企業調研,蛋殼研究院

如果量準Xlement在2020年正式開始推廣Xlement SPR 100,預計首年市場規模為2.5億元,2021年達到4.7億,2020年達到8.3億,年均複合增長率83%。

3.2C端市場調研分析,通用檢測平臺擁有22億潛在市場空間

C端市場規模的估算與B端的核心計算公式一樣:市場規模=目標用戶數量×滲透率×頻次×客單價。不同點在於,C端產品還未上市,滲透率和頻次等數據只能基於調研作出假設,最後估算出潛在的市場規模。

C端目標用戶數量

感染類目標用戶中感冒患者最多,全國14億人平均每人每年1-2次感冒,有很大的用戶基數。但購買此類家用檢測儀,至少以家庭為最小單位,一個家庭配備一臺。據2019中國統計年鑑,2018年末我國城鎮人口8.3億人,平均家庭戶規模3人/戶,推算約有2.8億戶城鎮家庭。

2019年中國新生兒1465萬,約等於孕婦或產婦數量。另外人數較多的是慢性胃病患者,3600萬人,愛滋病患者95.8萬人。

表6:C端市場目標用戶數量(萬人,截止2019年12月)

2019年4月,國家癌症中心發布的報告顯示,2015年我國新發惡性腫瘤病例392.9萬例,死亡約233.8萬人。平均每天超過1萬人被確診為癌症,每分鐘有7.5個人被確診為癌症。資料來源:蛋殼研究院

代謝類疾病患者更多,心腦血管疾病患者達到4500萬人(腦卒中、冠心病等,不包含高血壓)。其次是慢性肝炎患者,主要包括慢性B肝和慢性C肝,約3256萬人。

C端潛在市場規模

產品銷售的第一步,是讓目標用戶知道有這個產品(普及率),這也是營銷推廣的作用之一。蛋殼研究院假設在未來2-3年內,新產品的普及率為8%左右。

第二步是了解這個產品的用戶中有多少人願意購買(購買率)。通過問卷調研,分別得到了不同用戶的購買意願,整體上購買率在50%左右。孕婦或產婦的購買率最高(60.8%)。

儀器單價、耗材單價、檢測次數均根據調研反饋的結果,選擇接受度最高的平均價格。感染類儀器耗材價格最低,其次是代謝類,腫瘤類價格最高。而且腫瘤類的檢測次數也是最高的(平均每年6次),擁有較高的客單價。

C端潛在市場規模=目標用戶數量×普及率×購買率×(儀器單價+耗材單價×檢測次數)

表7:C端潛在市場規模約22億元

資料來源:蛋殼研究院

經計算,C端潛在市場規模約22億元,感染類13.7億元、代謝類7.1億元、腫瘤類1.2億元。其中最重要的是感冒患者和心腦血管疾病患者這兩塊市場。核心原因是該市場擁有非常高的患者基數。

C端目標用戶購買家用無創快速檢測儀的意願度

為了得到目標用戶對檢測儀產品的購買意願度,蛋殼研究院在問卷中設計了7個相關問題。下面逐一分析:

(1) 如果有一款檢測儀器,可以在家裡用唾液檢測CRP指標,輔助判斷是否是新冠病毒的攜帶潛伏者。您願意為家裡買一臺嗎?(假設儀器約200元,檢測一次耗材成本30元)。

約40%的用戶表示願意購買,60%的表示需要綜合考慮或不願意。其擔心的因素主要是認為疫情馬上就會結束、不會操作儀器等。

(2) 疫情結束後,當您出現感冒症狀,如果家裡有上述儀器(可以判斷是病毒性感冒還是細菌性感冒,可以檢測新冠病毒潛伏與否)。您會用它來進行居家檢測嗎?

在疫情結束後,52%的用戶表示願意繼續使用該儀器進行居家檢測,並推薦給親朋好友。43%的用戶認為還在再綜合考慮該儀器的性能指標。

(3) 剛懷孕的孕婦,每周要去醫院做靜脈穿刺測HCG來判斷受精卵是否正常發育。如果有一款產品,可以配合醫院HCG檢查,在家裡用唾液自檢HCG每天的增長水平,您會考慮購買嗎?

孕婦對胎兒健康的核心驅動力較強,這一項購買意願度非常高(61%),明確表示不願意購買的用戶僅2%。

(4) 如果在居住周邊的藥店,有一款設備具備指尖血的自檢功能,並能出具和醫院血常規一樣的檢測結果(可直接用於醫生開處方,不用再去醫院)。就普通的感冒發燒,您願意接受醫生遠程診療,並根據藥店血常規化驗單開具的處方嗎?

這個問題與第2問類似,不同的是這是在周邊藥店做檢測,而且出具結果與醫院的一致,可以直接用於醫生開處方。用戶願意購買的比例大幅提高,達到64%。診斷結果能不能得到醫療機構的認可,是影響購買意願度的重要因素之一。

(5) 癌症術後複診是必要的管理方法,如果有一款家用儀器以指尖血的方式,每周一次,讓患者自行追蹤癌症特徵指標的發展趨勢(下降,平穩或上升),提前監測復發風險。您會考慮購買嗎?(假設費用在經濟承受範圍內)

(6) 如果在社區衛生服務中心、小區物業管理處,有一款自助檢測設備,可以幫助你自己或家人,自測癌症的特徵指標結果(指尖血的方式,檢測結果被醫院認可)。您願意去使用該產品嗎?(假設費用在經濟承受範圍內)

(7) 如果有一款可攜式檢測儀器,可以在家裡就能完成這種代謝類檢測項目(慢病管理監測、患病風險評估)。您願意購買該產品/服務嗎?(假設費用在經濟承受範圍內)

總體來看,1—4問針對感染類產品、5—6問針對腫瘤類產品、第7問針對代謝類產品。產品推廣方式分為D2C和2B2C兩種模式,D2C即產品在家庭端使用,2B2C即將產品放在周邊藥店、社區衛生服務中心、小區物業管理處,患者再集中到這裡使用。

從反饋的購買意願度看,相比D2C模式,用戶對2B2C模式的接受度更高。

購買產品主要考慮因素

為了調查用戶對儀器的主要考慮因素,問卷中設計了一個多選題:「如果您要購買此類儀器,您主要考慮什麼因素?(可多選)」

選項主要聚焦在儀器性能、儀器價格、操作難易、使用成本、維修保養等方面。1千份有效問卷中,一共有3022項答案選項(多選題)。

圖26:C端用戶購買產品考慮因素

用戶的第一考慮因素是儀器的準確性,佔比達到25%;其次才是儀器的價格和檢測功能;第三考慮儀器的操作是否簡單(17.7%),畢竟普通用戶可能缺乏專業的醫學知識;最後還考慮耗材成本、維修保養等其他問題。

四、供給端:新產品在同類競品中擁有顯著優勢

第3章我們詳細討論了需求端的情況,這一章將從供給端出發,分別解析B端和C端應用場景下現有的解決方案。從產品性能、技術優勢、市場策略三個維度來對比分析競品情況。

4.1B端新一代分子相互作用儀擁有超高性價比

B端市場的分子相互作用儀,全球有近10個品牌。如美國公司GE的Biacore、ForteBio的octet、加拿大Nicoya公司的OpenSPR等。雖然它們都具有類似功能,但採用的技術原理有所不同,這也帶來儀器性能和應用場景的差異。

產品性能對比

目前國內分子相互作用儀市場仍以進口產品為主。這裡我們列舉了最具代表性的6款產品、共計20個型號。美國3款(Biacore、ForteBio、Biosensing)、芬蘭1款(BioNavis)、加拿大1款(Nicoya)、中國1款(量準Xlement)。

表 8:6款分子相互作用儀性能對比

資料來源:各儀器產品手冊,蛋殼研究院

Biacore:分子相互作用儀的金標準

1990年,瑞典的Biacore AB公司開發了首臺基於SPR技術的商業化儀器——Biacore,後被GE公司收購。

圖 27:Biacore在售的5款產品

資料來源:GE官網,蛋殼研究院

經過30年的發展,Biacore已成為無標記分子互作檢測技術的金標準,且型號豐富,包括 Biacore8K/8K+、BiacoreS200、BiacoreT200、BiacoreX100等5款產品。

分子量最低檢測限從100Da到無限制不等,可廣泛用於藥物學、抗體疫苗篩選、蛋白研究等,但因儀器光路系統相對複雜,儀器價格非常高,後期維護成本也較高。目前大多是跨國大藥企、CRO企業、高校生物實驗室等頭部機構在採購。

ForteBio:高通量篩選

ForteBio旗下的octet基於生物膜幹涉技術(BLI)原理,通過膜表面幹涉波長相位移動檢測分子之間相互作用。目前的型號包括Octect系列的HTX、RED384、RED96e、QKe、K2。實際分子量檢測大小從2KD—100KD不等。

圖 28:ForteBio在售的5款產品

資料來源:Fortebio官網,蛋殼研究院

Fortebio的核心優勢在於高通量,可同時對96個或384個樣本進行快速的初篩 。最新一款產品octet HTX更是達到了96通道,遠超同類產品4通道或8通道的水平。但同時,ForteBio分子量檢測有限,無法有效檢測到小分子的相互作用,適合大分子抗體疫苗篩選,不太適合小分子藥物或多肽藥物篩選。

量準Xlement SPR 100:新一代突破性技術

2019年,量準Xlement推出一款搭載新型納米等離子光學傳感器的生物分子互作檢測儀(Xlement SPR100),實現了同類產品的突破性進口替代。

圖 29:量準Xlement SPR10儀器

資料來源:量準Xlement,蛋殼研究院

與同類產品相比,Xlement SPR100具有3個顯著優勢:第一、超高性價比,只有Biacore市場價格的1/10,晶片耗材和維修保養成本也低於同類產品;第二、儀器功能豐富,能實現Biacore80%的檢測功能,能覆蓋Tecon酶標儀的所有功能;第三、無限擴容的優化空間,其搭載的NanoSPR晶片作為一項通用平臺技術,可以研製各類超敏生物晶片,應用於不同場景。

其他代表產品

除了上述三款儀器外,加拿大Nicoya公司的OpenSPR採用了全新的局域表面等離子體共振技術(LSPR)。其最大的特點是操作簡單、出結果速度快、儀器易維護且檢測不受溫度及緩衝液折射率影響,可檢測分子量90Da以上的分子,可以2—3小時快速完成實時Co-IP 檢測。

圖 30:其他三款分子相互作用儀

資料來源:蛋殼研究院

芬蘭BioNavis公司基於多參數表面等離子共振原理(MP-SPR),推出了Navi系列4款產品。MP-SPR擴展了基底的範圍,從傳統的金、葡聚糖和其他的聚合物薄膜到纖維素、PS、PET、PMMA、SiO2等。此外,傳統SPR可以測量的樣品層厚度<150 nm,MP-SPR突破了這個限制,可以測量厚度達幾個微米的樣品層,可以實現了活的細胞單層的測量。

美國Biosensing公司更是將SPR技術和光學顯微鏡巧妙結合為一體,推出了MP-SPR Navi系列生物傳感檢測儀。該儀器可以同時得到細胞原位明場成像、SPR成像、及SPR動力學曲線定量親和常數、結合解離常數等。

技術原理對比

技術原理上,目前測量分子間相互作用力的主流方法分為4種:酶聯免疫吸附實驗(ELISA)、生物膜幹涉技術(BLI)、表面等離子共振(SPR)、改良型SPR技術(NanoSPR等)。

上述6款產品中,除了ForteBio採用生物膜層幹涉技術(BLI)外,其餘5款產品均採用SPR技術。其中Biacore採用的是傳統SPR技術,剩下4款產品均對SPR技術進行了改良。

表 9:四種技術代表儀器及性能對比

資料來源:蛋殼研究院

SPR技術在第一章已詳細分析,這裡簡要介紹下酶聯免疫吸附實驗(ELISA)和生物膜幹涉技術(BLI)的原理。

酶聯免疫吸附實驗(ELISA):ELISA 是一類常用的免疫酶技術。主要方法是將已知的抗原或抗體吸附在固相載體表面,然後利用酶標記(偶聯)的抗體或抗原與之孵育,加入顯色劑顯色,通過酶標儀測定待測物顏色與標準物顏色的差異,繪製出酶活曲線得出待測物濃度。

生物膜幹涉技術(BLI):BLI基於幹涉光譜圖的位移變化來檢測生物分子間相互作用。當一束可見光從光譜儀射出後,在傳感器末端的光學膜層的兩個界面會形成兩束反射光譜,並形成一束幹涉光譜。任何由於分子結合而形成的膜層厚度及密度變化,能夠通過幹涉光譜的位移值而體現。

圖 31:生物膜幹涉技術(BLI)原理示意圖

資料來源:雙天生物,蛋殼研究院

相比前兩種技術,SPR技術擁有諸多優勢。如可以實時無標記地監測反應的動態過程、實驗數據更乾淨準確、重複性與穩定性更好。此外,SPR技術擁有更高的靈敏度,可以檢測更大範圍的親和力,Biacore S200甚至可以檢測0.015 RU(共振單位)級別的樣品。

市場策略對比

除了良好的產品性能,市場策略也是決定產品是否成功的關鍵。產品的定價決定了市場定位,分銷渠道決定了銷售網絡。我們將從價格策略、渠道策略兩方面對比分析上述6款代表產品。

價格策略:高中低三分天下

6款代表產品價格分為三個級別:第一級別是Biacore和ForteBio,它們的單價最貴,達到200—500萬元;第二級別是Nicoya、Biosensing、BioNavis,它們的價格相比第一級別降低了50%,約100—200萬元之間;第三級別是量準的Xlement,單價僅有第一級別的1/10,約20—30萬元。

Biacore作為分子相互作用儀的金標準,價格也是最貴的。S200和T200在200—300萬元之間。最新一代產品8K/8K+,通量更高、性能更好,單價達到300—500萬元。晶片耗材根據類型不同,CM5晶片(常用)約2000元/張、SA晶片約4000元/張、biotin cap 約4000元/張,更貴的晶片也達到6千元以上。

表 10:6款代表產品價格對比(萬元/臺)

資料來源:儀器網,蛋殼研究院

ForteBio與Biacore的售價屬於同一量級,但相比Biacore,ForteBio的單價平均降低了20%。Octec 96e型號約280萬元/臺,octet RED384型號300+萬/臺,通量最高的octet HTX型號接近400萬元/臺。

此外,Nicoya、Biosensing、BioNavis三款產品價格相當,均在100—200萬元之間。Biosensing的較老型號BI-2500、BI-4500更能降低至50—100萬元。

最後,價格最低的是量準公司的Xlement SPR100,僅為Biacore的1/10,約20—30萬元/臺。晶片耗材單價3000—4000元,稍低於Biacore的耗材單價。

渠道策略:分銷為主直銷為輔

6款代表產品的銷售模式仍以分銷為主,直銷為輔。Biacore、ForteBio、量準Xlement均在上海設置總部,在全國各大城市設立分支機構,提供直銷服務。Biacore和ForteBio甚至可以在官網直接詢價,由就近的分支機構提供送貨上門和維修保養服務。

此外分銷模式上,除了芬蘭BioNavis公司外(僅有獨家代理:北京正通遠恆科技有限公司),其他廠家均合作了多家代理商,形成了總部——省級經銷商——地級經銷商三級渠道結構。

表 11:6款代表產品的銷售模式及代理商

資料來源:儀器網,蛋殼研究院

總體來看B端分子相互作用儀市場,雖然產品種類不少,但以Biacore為代表的SPR技術由於出色的性能優勢、進入市場較早,目前仍佔有統治地位。隨著3D納米SPR技術的突破,新一代分子相互作用儀由於更高的性價比,正在逐漸追趕傳統SPR儀器,並有望實現超越。

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