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质谱市场快速增长 本土品牌“崛起”还需时间

2022-01-16 15:38     来源:中国经营报     质谱仪

2021年12月24日,十三届全国人大常务委员会第三十二次会议修订通过《中华人民共和国科学技术进步法》。其中,科学仪器被提及6次。科学仪器是科学发展的基础和前提,其创新、制造和应用水平反映了一个国家的科学技术和工业发展实力。

根据美国市场调查机构SDI发布的《2015-2020全球分析仪器市场》,2020年,全球分析仪器市场约637.5亿美元,2015~2020年的年均复合增长率约为4.4%。按仪器类型划分,生命科学仪器的市场份额最大,质谱的增速最快。据统计,2020年,中国质谱仪市场规模约为142.2亿元,复合增速超过全球平均。

然而,不可忽略的事实是,我国质谱行业发展存在着进口依赖程度高,高端设备难替代等问题。

近日,质谱行业业内人士在接受《中国经营报》记者采访时表示,尽管在某些质谱类型上,国产质谱仪与国外产品的差距越来越小;一些特定应用类型的国产质谱仪甚至达到了国际领先水平,但从整体上看,国内外质谱行业的发展层次还存在着二三十年的差距。他认为,国产质谱研发的关键在于对底层物理学的理解和认知,以及方法学层面的创新和突破。

跟随开发

质谱仪主要通过测量带电粒子的质量进而对物质进行定性和定量分析,具有高分辨率、高灵敏度、高通量和高精度的特点,被广泛应用于生命科学、材料科学、食品安全、环境检测、医疗保健等领域。按照质量分析器的不同,分为离子阱质谱、四级杆质谱、三重四级杆质谱、飞行时间质谱等多种类型。
目前,全球质谱仪市场主要被几家国际行业巨头占据,包括赛默飞、丹纳赫、布鲁克、安捷伦、沃特世、珀金埃尔默、岛津等主要参与者大约占据了全球90%的市场份额。

中国海关总署统计数据显示,2014~2020年,我国进口质谱仪由44.7亿元提升至105.2亿元,进口依赖度由2014年的94.7%降至2020年的74%。2020年,我国质谱仪进口数量为13889台,其中从美国进口的数量为4535台,占我国质谱仪进口数量的32.7%,占比最高。

虽然我国整体质谱仪进口依赖程度呈降低趋势,但对于高端质谱设备仍然不具备替代实力。东方证券的研报显示,目前国产质谱仪比例不足30%,高端质谱仪占比不足10%,国产渗透空间巨大。

上述业内人士告诉记者,在应用最多的科研领域,质谱仪做的是“海底捞针”的工作。“因为科研领域需要的是挖掘工具,也就是我们所说的discovery。比如在一个非常复杂的生物体系中,有成千上万个蛋白混在一起,我希望在这个体系中找到与我科研目标,比如临床疾病相关的一些特征、标志物,这个时候对设备性能的要求相当高。”

上述业内人士指出,当下大部分国产质谱仪是对国外产品的跟随式开发。以用于微生物鉴定、核酸检测的质谱为例,其本质是定性检测,且相关蛋白可以通过细胞培养复制,核酸可以通过PCR技术扩增,因此对于质谱设备灵敏度的要求并不高。

上述业内人士表示,质谱技术是多学科的结晶。其以电磁学为基础,配合了高真空系统、精密机械加工、离子探测、数据采集和处理等工程学内容,并结合生物化学、分子生物学、临床医学等学科。“国外质谱行业经历了几十年甚至上百年,一代代仪器工程化和产业化技术人员的积累。而国内在这一块儿几乎可以说是空白,人才非常短缺。”上述业内人士说。

以做小分子代谢物分析的三重四级杆质谱为例,国外从上世纪70年代开始开发,现在做到第二、第三代技术,检测灵敏度和稳定性达到了相当好的水平。而国外上世纪90年代末出现的生物质谱发展至今,检测命中提高了近10~20倍。但限于专利保护和技术难度,国产质谱的跟随式开发主要还是以上世纪90年代或本世纪初的国外质谱技术为基础。

另一方面,质谱技术平台涉及到离子源、离子真空运输、离子分离、离子检测等多个层面,每一环节都有相当高的技术含量。上述业内人士认为,国内企业最大的问题是往往在某一个或几个环节有所突破,做到了进口产品90%的水平。“第一步做到90%,第二步也做到90%,每个环节都做到国外的90%,但我需要十步串起来才能把这个事做成的话,最后的差距就拉大了。”

临床应用

根据SDI《2015-2020全球分析仪器市场》的数据,仪器应用最多的领域除了学术研究外,还包括制药工业和临床,三者占据的市场需求超过40%。近些年来,医院对临床质谱技术的需求增多,一些大型独立实验室和三甲医院的质谱分析平台也相继建立。

上述业内人士告诉记者,目前,五大仪器厂商(岛津、SCIEX、赛默飞世尔、安捷伦和沃特世)均已获得相关医疗器械注册证,国内包括自研和贴牌生产的厂商获证数量则达到前者的2~3倍。国内临床常用的质谱仪包括专注于微生物检测的MALDI-TOF(基质辅助激光解吸飞行时间质谱)和以小分子代谢物检测为主的LC-MS(液相色谱-质谱联用技术)。

上述业内人士向记者解释,目前全世界范围内最大的检测市场是免疫检测,其通过抗原和抗体结合来间接检测蛋白。但有大约90%我们想检测的蛋白得不到抗体,也就是说,有抗体做检测的蛋白只有10%。而这其中还会由于抗原、抗体在三维结构上的匹配、结合受到样本内其他化合物的干扰,导致很大一部分检测结果不准确。

此外,和疾病相关的蛋白在三维结构上的微调、修饰通过抗体识别很难区分。而质谱检测作为一种物理手段就不存在这些问题。

但相较于科研领域,质谱技术进入临床应用仅十年左右。上述业内人士告诉记者,不同于科研质谱的“海底捞针”,临床质谱要做的是把和具体疾病相关的已知蛋白迅速准确、定量地检测出来。但MALDI-TOF往往重现性较差,只能从事定性相关的工作。

中泰证券的研报指出,国内临床质谱发展尚处于早期,新增市场或对传统方法学的替代存在大量空白市场。微生物鉴定、新生儿筛查和维生素检测将是国内临床质谱最先商业化的三大领域,其中微生物鉴定由外企主导已经开始对传统方法学进行替代,保守估计市场规模为24亿元。

不过,质谱设备价格昂贵,以200万元左右的仪器为例,假设5年折旧、单个项目收费100元,则每年需要的样本量最少为3000个。医院存在着送检意愿低、购入质谱仪缺乏动力的情况。

上述业内人士向记者表示,生物质谱在临床上推进较慢的原因在于,临床质谱实际上是为科研开发的质谱方法学衍生出来的新的应用领域。因此,除了增加具体的检测项目,提高设备性价比,基于底层方法学上的突破和创新、在方法学层面上的简化,使其适合高通量、时间短、易操作、成本低的临床体外诊断场景需求,是临床质谱让医生、医院“买账”的关键。

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