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最新消息| 一文了解第三代PCR—數字PCR技術、應用、市場發展梳理|行研 | 2022-09-05 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://new.qq.com/rain/a/20210705A015MV00" 點擊思宇醫械觀察右上角菜單欄···設為星標★文章來源：思宇醫械觀察作者：Jennifer正文字數：5318字預計閱讀時間：13分鐘（建議先收藏再看~）一、技術篇在全球醫療器械行業中，體外診斷是占比最高的細分領域之一，根據診斷原理的不同，體外診斷產品分為分子診斷、免疫診斷、生化診斷等多種類型。其中，分子診斷的靈敏度、特異性、準確性等均較為突出，尤其是在新冠肺炎疫情全球蔓延的大背景下，以PCR為代表的分子診斷技術得到了加速發展。（一）什麼是PCR？PCR，即聚合酶鏈式反應（PolymeraseChainReaction）的英文縮寫，是一種以DNA雙鏈復制原理為基礎，對特定核酸樣本進行體外擴增的生物技術，能夠將微量的核酸樣本迅速拷貝至幾百萬倍，便于后續的分析研究。該技術源起于20世紀70、80年代，經過幾十年的發展，經歷了初代傳統PCR、第二代熒光定量PCR和第三代數字PCR的演變，在醫療篩查診斷、生命科學基礎研究、法醫分析鑒定及食品衛生和環境檢測等方面得到廣泛應用。（二）數字PCR技術詳解作為時下的熱點技術，數字PCR是將核酸樣品分配到大量獨立、平行的微反應單元（nL，納升級別）中，使得每個反應單元中盡可能含有1個模板分子，并在此基礎上進行擴增、檢測和分布統計，從而實現靶標分子的絕對計數。（圖：數字PCR技術原理）根據微反應單元的不同形式，數字PCR產品可分為微板式、微滴式和芯片式等。目前，市場上主要的數字PCR產品主要是基于微滴式和芯片式，如Bio-Rad公司的QX200微滴式系統和ThermoFisher公司的QuantStudio系統等。與第一、二代PCR技術相比，數字PCR具有很多優勢：一是特異性、靈敏性均有顯著提高；二是在不依賴內參和標準曲線的前提下，可直接得到絕對量化指標；三是微反應單元相互獨立、封閉，避免了PCR抑制劑及不同核酸分子擴增產物間的相互干擾，準確度和可重復性較高。表1三代核酸檢測技術對比（數據來源：華安證券研究所研報、公開信息整理）二、應用篇數字PCR產品的發展，為不同場景下的多樣化核酸檢測需求提供了新的思路，尤其是在醫學檢驗方面，在感染性疾病早期檢測、癌癥的液體活檢、無創產前檢查等領域展現出良好的應用前景。（一）實現感染性疾病早期高效檢測——以新冠病毒為例一是病毒檢測；第二代熒光定量PCR檢測技術是目前新冠病毒檢測的“金標準”，但由于病毒探針結合位點突變、樣本病毒載量不足等原因，在臨床檢測過程中經常出現假陰性結果，由于數字PCR具有更高的靈敏度、精準度，以及其適合痕量樣本檢測的特性，能夠檢測出熒光定量PCR檢測過程中錯過的感染，可作為后者的補充。二是臨床樣本病毒載量評估；在人群篩查及臨床診療中，為科學選取采樣方式，需要評估不同臨床樣本病毒載量，如鼻咽拭子、血尿、糞便、肺泡灌洗液等，由于數字PCR可提供絕對量化指標，為采樣方法的選取提供了參考，從而提高檢出率。三是監測環境病毒載量；在外防輸入的戰略要求下，環境病毒檢測工作尤為重要，此前的散發疫情，很多因都是國外進口物品附有新冠病毒引起的。數字PCR可對低核酸豐度樣本進行有效檢測，包括從不同環境中取樣的樣本，如病房、醫院衛生間、實驗室等等，在疫情防控中起到了不可忽視的作用。此外，數字PCR的應用場景還有病程不同階段的病毒載量評估、核酸參考品制備、抗病毒藥物研發等環節。（二）助力癌癥液體活檢——實現患者全病程監控液體活檢是普通癌癥檢測的延伸和補充方法，將目標采取樣本從組織延伸到血液、體液。數字PCR可精確檢測轉移到血液循環中的腫瘤細胞和DNA片段，提供基因突變情況等信息，動態監控病人病程的發展，從而為伴隨診斷和個性化治療提供可靠依據（三）高效篩查胎兒疾病——提高無創產檢普及性和依從性通過無創產前檢查，針對胎兒染色體非整倍體異常、遺傳性基因疾病等進行風險評估對于家庭幸福保障、減輕社會負擔具有重要意義。目前，大多數商品化的無創產前檢查產品都是基于二代測序的技術和平臺，該方法檢測周期長（1-2周出報告）、技術門檻高、檢測費用高，阻礙了進一步廣泛應用。數字PCR技術為該領域提供了一種新的解決方案，根據相關研究，基于數字PCR的無創產前檢測技術有望實現準確、快速、簡便的產前篩查。除上述場景外，數字PCR技術還有望在二代測序文庫質控和結果驗證、環境及食品檢測等領域，成為第一、二代PCR技術的重要補充手段，本文不再贅述。三、市場篇在高頻次、多樣化核酸檢測需求的助推下，數字PCR市場想象空間大，國內外入局者眾多。國際方面，近年來，Bio-Rad、凱杰、賽默飛等巨頭公司紛紛通過收購、投資等方式布局數字PCR業務，制藥公司巨頭羅氏等也有數字PCR產品在研。（一）國際典型企業：1.Bio-Rad（伯樂）簡介：成立于1952年，總部位于美國加利福尼亞州，主要從事開發、制造以及銷售關于生命科學研究、臨床診斷、數字生物學的創新產品。2011年，斥資1.62億美元收購QuantalLife公司，引進數字PCR技術，開創腫瘤檢測和液態活檢領域；2017年，收購了以數字PCR作為核心技術的公司——RainDanceTechnologies，將數字PCR的應用擴大到更多的領域，包括低頻率的腫瘤等位基因檢測、基因表達、拷貝數變異和SNP測定。產品：X100、QX200微滴式數字PCR系統；Raindrop數字PCR；QXOne集成液滴數字系統等。2.ThermoFisher(賽默飛世爾)簡介：成立于1956年，總部位于美國特拉華州，借助于ThermoScientific、FisherScientific和UnityLabServices等三個首要品牌，公司將創新技術、便捷采購方案和實驗室運營管理的整體解決方案相結合，為客戶、股東和員工創造價值。2013年先后收購了AppliedBiosystems、LifeTech等公司，融合數字PCR業務，隨即推出QuantStudio3D數字PCR系統。產品：QuantStudio3D數字PCR系統。3.QIAGEN（凱杰）簡介：成立于1984年，總部位于德國，是一家致力于生物分子樣品制備解決方案的跨國經營企業。2019年收購美國波士頓專注開發數字PCR技術的公司Formulatrix，發展起數字PCR業務；2020年宣布推出數字PCR一體機產品。產品：QIAcuity數字PCR系統4.StillaTechnologies簡介：成立于2013年，總部位于法國法蘭西島，是一家高精度遺傳分析數字PCR解決方案的供應商，主要服務于專門從事分子生物學和遺傳分析的研究機構。2018年完成A輪1300萬美元融資，由IlluminaVentures領投。產品：Naicacrystal微滴數字PCR系統；NaicaHT高通量數字PCR系統；六通道數字PCR系統等。國內方面，盡管我國數字PCR行業起步較晚，大多公司尚處于早期融資階段，但在國家鼓勵醫療器械創新的大背景下，數字PCR成為了近年廣受關注的熱點領域之一。早在2016年，《“十三五”醫療器械科技創新專項規劃》即明確，將定量數字PCR等創新產品作為重點研發項目。2017年以來，多家國內企業相繼推出了多款自主知識產權的國產數字PCR產品并實現放量應用。2020-2021年，在新冠疫情的背景下，包括卡尤迪、新羿生物、銳訊生物在內的多家創新公司完成了大額融資交易，資本市場對這一賽道的投資熱度依然較高。據智研咨詢發布的《2021-2027年中國數字PCR（DPCR）行業發展現狀與及發展趨勢預測報告》，2015-2019年，我國數字PCR行業市場規模從5.47億元增長至15.84億元，其中，2019年同比增長27.85%，表現出高度的行業活力。總體而言，隨著精準診療需求的增加，在技術創新推動、國家政策支持及多方資本助推等多因素影響下，我國數字PCR市場的整體規模、公司影響力、行業話語權等將進一步提升，帶動行業高質量創新發展，實現數字PCR產品的國產替代。（二）國內典型企業1.領航基因簡介：成立于2014年，公司位于江蘇省，致力于全球前沿技術的分子診斷產品研發。截至2021年3月，數字PCR產品線獲得5張二類醫療器械注冊證和5張一類備案憑證，是國內數字PCR產品獲證最多、產品線最全的廠家。產品：C2400，三色熒光通道芯片數字PCR系統；D3200，五色熒光通道液滴數字PCR系統；系列生物芯片閱讀儀，包括升級版七色熒光生物芯片閱讀儀CS7等；AP10全自動數字PCR體系構建系統、AD16全自動液滴數字PCR系統等。2.永諾醫療科技公司簡介：成立于2017年，公司位于廣東省，原名廣東順德永諾生物科技有限公司，致力于神經退行性疾病治療新靶標及候選化合物研究，打造已有蛋白質組學、病毒構建與包裝、流式服務等具有優勢的技術平臺和技術服務產品等。產品：MiniDrop，國內首款自主知識產權的微滴式數字PCR儀，包括Creator微滴生成儀、Detector微滴檢測儀、MDMicrochip微流控芯片及MDPlotter數據分析軟件。3.臻準生物簡介：成立于2016年，公司位于上海市，是一家集研發、生產、銷售體外診斷儀器耗材的生物高科技企業。產品：AccuONE數字PCR系統，包括全自動分液儀、擴增儀和分析儀。公司宣稱結合其自主研發的分子診斷試劑，在液滴數、熒光通道、精確度、準確度和靈敏度等指標均已達到或超越國外主流產品。4.小海龜科技簡介：成立于2015年，公司位于上海市，致力于整合生物、電子、生物信息算法、微流體技術、芯片技術等多個領域人才，開發從精準醫療到精準健康的系列產品，是一家并行推出數字PCR和高通量測序的公司。產品：BioDigital?華、BioDigital?青、BioDigital?炎等三代產品。包括微滴制備儀（Loader）、芯片式擴增儀（Cycler）、生物芯片閱讀儀（Imager）和試劑。5.新羿生物簡介：成立于2015年，公司位于北京市，專注于分子診斷技術的自主創新及重大疾病應用轉化，擁有在儀器、芯片、材料、試劑、軟件等領域的高水平研發團隊。產品：TD-1數字PCR平臺，包括DropMaker樣本制備儀、CchipReader生物芯片分析儀、配套通用試劑和耗材。6.銳訊生物簡介：成立于2017年，公司位于江蘇省，是一家基因檢測設備研發商。銳訊微流控目前已服務于國內與歐美眾多客戶。目前已成為歐美地區前三位的微流控科研設備供應商。產品：DropX-2000，包括一體式芯片擴增儀和生物芯片閱讀儀，自動化程度很高。2020年，該公司開發的新冠病毒檢測試劑盒FastPlexTriplexSARS-CoV-2detectionkit，配合數字PCR系統DropX-2000，獲得美國食藥監局應急使用授權。7.卡尤迪簡介：成立于2009年，總部及研發中心位于北京，在江蘇宜興有面積8000平米的GMP生產基地，是一家分子診斷領域國產原研高科技創新企業，尤其擅長病原微生物的核酸快速檢測技術。產品：DX-100微滴式數字PCR解決方案，包括微滴生成儀、實時熒光定量PCR儀以及生物芯片分析儀，可實現絕對定量、高靈敏度、高精確度和高耐受性，可解決對痕量靶標、低頻突變的檢測及深度測序驗證。8.達普生物簡介：成立于2018年，公司位于浙江省，是一家數字PCR診斷系統研發商，專注于微流控技術體外診斷平臺的自主開發。產品：Nebula全自動液滴制備系統，搭載液滴生成核心專利技術，通量高、數據穩、可實現一鍵化操作。9.諾禾致源簡介：成立于2011年，公司位于北京市，是基因組學解決方案提供商，專注于開拓前沿分子生物學技術和高性能計算技術在生命科學研究和人類健康領域的應用。2021年，公司在科創板上市。產品：DigitalPCRNG，適用來源于人體的血漿游離DNA樣本中的T790M突變檢測。10.泛生子生物簡介：成立于2015年，公司位于北京，聚焦癌癥精準醫療，產品和服務覆蓋癌癥全周期（風險評估、早期篩查、分子病理診斷、用藥指導和預后監測）。產品：GENETRON3D，與賽默飛世爾合作開發，適用范圍廣泛，無配套試劑盒限定。11.科維思生物簡介：成立于2011年，公司位于江蘇省，從事高通量測序技術為基礎的試劑產品和分子診斷業務。2020年，在納斯達克上市。產品：IA-1，系統優化了QuantStudio3D(賽默飛世爾的產品)數字PCR系統。 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