近年來，隨著國家持續加大對生命科學領域的支持力度，生物技術、醫藥和醫療器械等領域不斷湧現出新的創新成果，繼而出現了國產醫藥和醫療器械替代潮。
與蓬勃發展的醫藥和醫療器械不同，作為支持生命科學領域技術發展基石的生物儀器設備領域，卻呈現出了另一番景色。與半導體行業相似，國內生物儀器設備長期遭受卡脖子的困境。不論是在高端光學顯微鏡，還是在細胞成像分析儀器方面，國內廠商缺乏高端核心技術，而國外廠商長期佔據著絕大部分的市場份額。
「底層的儀器設備不僅關係到科研，更和產業緊密相關。之前實驗室的科研儀器，現在已經成為了產業界的基本工具，如質譜儀器、基因測序儀器等。在底層儀器領域，我們一直受制於人。一旦國外在高端儀器方面卡住我們的脖子，科研和企業生產就會很被動。」談及國產儀器的現狀，孫瑞這樣說道，他是深圳倍捷銳醫學科技公司（以下簡稱為「倍捷銳」）的聯合創始人兼首席技術執行官。
倍捷銳於 2018 年 11 月正式成立，是一家創新型科研儀器製造初創公司。成立之初獲得了香港創新基金種子輪支持。創辦不到 2 年，便完成了核心產品-基於定量相位顯微技術（QPM）的活細胞分析儀器核心部件的設計和製作。除此之外，倍捷銳也在布局細胞質控和血液細胞分析產品。
作為倍捷銳的核心產品，細胞成像分析設備已經從科研端滲透到產業端，成為製藥和生物技術公司基礎的分析監測工具。值得一提的是，與國外同類型競品相比，倍捷銳的優勢在於其主打新興的無標記成像分析技術 QPM。
QPM 能夠定量表示細胞產生的形貌和動態變化，無需標記染色，只需通過測量被測微觀物體透射光（或反射光）的相位延遲，即可生成反映物體形態學和動力學的圖片。如果把基因組測序比喻為「指紋識別」系統，那麼 QPM 則是「人臉識別」系統，QPM 可以實現細胞三維成像。
圖 | QPM 活細胞成像結果（來源：倍捷銳）
隨著細胞科學研究的深入、大分子以及細胞藥物的興起，在更深層次細胞機理研究（如神經科學）、細胞實驗、生物藥開發、細胞質控分析等場景，新興的需求日益凸顯，比如長時間成像分析、對細胞無損等。而 QPM 技術可以很好的滿足這些需求。
基於活細胞成像技術的應用場景及其發展，生輝與孫瑞以及另一位聯合創始人兼首席科學家周仁傑博士進行了交流。
生物界的「人臉識別」系統
「傳統細胞 成像需要對細胞進行染色標記，這會損傷細胞、影響細胞活性。這種技術不適合用來長時間觀察細胞，也無法應用於人體臨床應用。我們想要開發一種無標記、無染色和無侵害的成像技術，把其應用到細胞生長以及細胞動態觀測中，並最終推廣到活體成像應用中。」周仁傑將無標記成像技術與傳統成像技術進行了對比。
圖 | 定量相位顯微成像技術（來源：倍捷銳官網）
據了解，他的實驗室正在基於 QPM 無標記技術進行二維和三維活細胞成像研究並構建新的成像理論模型。過去 10 年間，他一直在從事基於活體成像的定量相位顯微技術研究，該技術的空間解析度可以達到 200 納米，精度高於 1 納米。
周仁傑的團隊和合作者利用光學衍射和相關原理先後開發了白光衍射層析相位顯微鏡（相關的成果發表在《自然光子快報》上）和反射模式層析相位顯微鏡，真正實現了對細胞和組織三維結構的清晰觀測。他的團隊一直在探索將該技術應用於解決生物問題以及臨床診斷。目前，他們正在將該技術應用到眼部、皮膚以及大腦成像。
依託周仁傑實驗室的三維活細胞定量顯微技術，倍捷銳正在打造其核心產品：活細胞動態定量成像分析系統。周仁傑透露，倍捷銳的活細胞成像系統可以實現對活細胞無標記精確定量分析。這套活細胞成像系統採用定量相位顯微技術+螢光顯微技術，雙模態結合的系統可實現更高性價比。比如說，採用無標記技術，可以進一步降低對螢光等耗材的依賴，降低成本。
圖 | QPM 神經元網絡成像結果（來源：倍捷銳）
三維活細胞定量相位顯微技術與人工智慧結合可以無需標記並「人臉識別」細胞體態以及三維結構，實現快速篩選稀有細胞（例如篩選腫瘤細胞），查看細菌運動以及精子活性。
圖 | 應用 QPM 技術對海豚精子 3D 成像（來源：倍捷銳）
對於 QPM，清華大學精密儀器系曹良才副教授指出：「基於數字全息的定量相位顯微成像技術未來應用空間廣闊，現在是國際上爭相發展的熱點技術，比如無標記生物醫學成像是其中一個重要的應用場景。期望倍捷銳依託所擁有的核心技術，能夠一馬當先，推動創新，提高儀器的可靠性和實用性，率先把該儀器推向市場，為生醫檢測的大產業做出大貢獻。」
創業團隊更關注光學底層技術
孫瑞告訴生輝，倍捷銳是他第三次創業，卻也是其第一次真正意義上的創業。孫瑞畢業于波士頓大學生物醫學工程專業，曾主導多個生物醫學光學項目。基於此前的創業積累，以及對底層光學儀器市場潛力的看好，再加上核心創業團隊擁有多項核心技術和專利。他與周仁傑決定創業，儘快將掌握的核心技術落地推廣，填補國內在活細胞成像領域的空白。
孫瑞認為，近年來，除了晶片，國產科研儀器的研發也是目前面臨的「卡脖子」難題之一。
在他看來，目前國內活細胞動態成像系統落地面臨以下四個問題：第一，缺少高質量的人才，底層光學技術並非資本青睞領域，許多人才會轉向傳感器和攝像頭等領域；第二，供應鏈的問題，國內的光學部件大都從海外採購，尚未形成標準化的供應採購平臺；第三，缺乏 光學底層 的核心技術；第四，國內的光學 底層 市場尚未打開，資 本市場對科研儀器不夠重視，認為科研儀器市場沒有醫療儀器設備市場大。
「倍捷銳會針對這些問題建立自己的核心競爭力。第一，會關注專利技術，畢竟這是歐美國家常常攻擊中國的地方。沒有核心技術和專利往往會被歐美發達國家卡脖子；第二，吸引高質量人才也是重中之重，在人才讀博期間開始進行人才培養，不斷完善人才制度。」孫瑞說。
倍捷銳的核心技術團隊來自國內外頂尖光學成像研究機構，專業涵蓋光路硬體、生物成像、軟體算法、生物研究等。
周仁傑現在還擔任香港中文大學雷射計量與生物醫學實驗室主任，主要研究細胞三維逆散射問題和開發新型活細胞成像技術。他先後獲得美國亞利桑那大學光學中心（美國三大光學中心之一）光學科學碩士和美國伊利諾伊大學爾巴納-香檳分校電子與計算機工程博士。他還是國際光學工程學會年會 Photonics West 分會議定量相位成像分會編委之一，也是目前唯一的中國地區代表，也是美國光學學會高級會員。他於2019年憑藉在「光學衍射層析顯微技術」的傑出成就，獲得裘槎基金會頒發的「前瞻科研大獎」。
圖 | 周仁傑 （來源：香港中文大學官網）
另一位首席科學家張若冰主要負責生物成像和螢光成像研究。他目前是中科院蘇州醫工所研究員，從事醫用光學等研究。博士畢業後在哈佛大學分子與細胞生物學系哈佛腦科學中心從事博士後研究，師從國際知名神經生物學家美國科學院院士 Jeff Lichtman。
此外，該創業團隊成員多次獲得光學領域大獎，例如 2017 年國際光學工程學會主辦的國際光學工程學會創業大賽團隊半決賽、香港裘槎基金會創新獎等。
圖 | 倍捷銳核心團隊（來源：倍捷銳）
「隨著國家在醫學科研領域投入的增加，以中國醫學科學院和中國科學院為首的國家隊對於擁有完全自主智慧財產權的原創性高端科研儀器和研發平臺的需求與日俱增。公司未來可以與國家隊攜手，發揮各自優勢實現共贏。不僅填補國內空白，而且可以向一帶一路國家和地區拓展」。曾擔任中國醫學科學院國合處長的孫集寬副教授如此說。
三大應用場景，中國市場將迎來爆發點
「沒有科研儀器的進步與發展，就沒有產品的快速轉化和落地，底層技術十分關鍵。我們開發的成像技術是一種原創性的底層成像技術，可以應用於多種不同場景中。」周仁傑進一步指出成像技術的應用場景，並著手與藥企進行合作。
具體來說，基於 QPM 的活細胞分析儀有三大應用場景：第一，可應用於細胞研究中，以細胞研究為主的實驗室都是倍捷銳的潛在用戶；第二，可以應用於產業市場，從事幹細胞和免疫細胞療法的創新療法研發企業都是其潛在的客戶，例如應用於創新藥開發過程中對細胞監控的數據分析；第三，可以應用於醫學應用中，進行血液分析、尿液細胞分析、唾液分析以及體外受精（ IVF）檢測。
圖 | 核心產品應用場景（來源：倍捷銳）
根據 IBO 發布的《 2019 年活細胞成像市場報告》，2018 年活細胞成像市場超過 13 億美元，預計到 2023 年將實現高個位數銷售額增長，達到 19 億美元。2018 年，中國是對活細胞成像技術需求最大的地區，中國的科研市場、製藥和生命科學等領域對於活細胞成像產品具有極大需求。報告還預測，未來中國的銷售增長將以高個位數增長，中國市場空間正在不斷擴大。
然而，生命科學、納米領域以及三甲醫院所使用的活細胞成像儀器，幾乎都被國外的科研儀器巨頭所壟斷，包括徠卡顯微系統公司，蔡司，尼康，賽默飛世爾和奧林巴斯等。面對極大的需求與廣闊的市場空間，中國亟待開發有核心競爭壁壘的底層技術，填補市場空白。
孫瑞指出，歐美發達國家該產業發展近40年，傳統光學大廠以及科學儀器巨頭都布局了活細胞分析系統，而中國尚無同類型公司。但是，隨著中國生物醫藥產業的快速發展，可以認為未來中國市場會迎來一個爆發點。
他還告訴生輝，目前倍捷銳的合作方主要是國內外一些知名科研院所，包括清華大學、中山大學腫瘤醫院、麻省理工學院和史丹福大學醫學院等。通過與醫學院和實驗室的合作，倍捷銳正在進一步積累數據並優化模型。同時，倍捷銳與香港威爾斯親王醫院合作進行腦癌術中檢測。還在探索將其技術用於尿液檢測篩查膀胱癌和眼底部診斷。
據了解，隨著倍捷銳細胞成像分析產品第三代原研機的研發成功，倍捷銳近期開啟了新一輪融資，金額約為1500萬元。新一輪融資金額將進一步加大工業原研機研發和人才隊伍建設。
「我們希望打造一個完全自主研發的國產創新科研設備平臺。我認為科研和產業其實是互補的，科研的進步會推動新技術的誕生，而產業則會推進科研向實際應用方向收斂。希望我們實驗室的活細胞成像技術儘快能轉化落地，打破國外在光學科研儀器領域的壟斷。同時也希望我們的儀器能夠真正幫助藥企、研究所以及醫院解決實際問題。」 這是周仁傑對倍捷銳未來的發展願景。
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