分子診斷是指應(yīng)用分子生物學(xué)方法，檢測(cè)患者體內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或表達(dá)水平的變化而做出診斷的技術(shù)，為疾病的預(yù)防、診斷、治療提供信息和依據(jù)。相比于其他細(xì)分領(lǐng)域，分子診斷憑借其檢測(cè)速度快、檢測(cè)信息全面、特異性強(qiáng)、靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，成為體外診斷行業(yè)中最有潛力的研究方向。數(shù)據(jù)顯示，2015年至2020年，中國(guó)分子診斷市場(chǎng)從31億元增長(zhǎng)至286億元，復(fù)合增速為56%。受到新冠疫情影響，分子診斷領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模急劇增長(zhǎng)，2021年預(yù)計(jì)達(dá)到324億元；隨著分子診斷技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)政策的影響，2024年預(yù)計(jì)增長(zhǎng)到222億元，且將保持持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，市場(chǎng)潛力巨大。
分子診斷產(chǎn)業(yè)鏈上游概況
分子診斷產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為原料和儀器元件廠(chǎng)商，對(duì)于研發(fā)技術(shù)、創(chuàng)新能力要求較高，具有高技術(shù)壁壘的特點(diǎn)。目前外資企業(yè)占據(jù)技術(shù)領(lǐng)先地位，我國(guó)國(guó)產(chǎn)化程度較低，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要活躍在中下游市場(chǎng)，分子診斷的上游市場(chǎng)始終是進(jìn)口品牌主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)企業(yè)還有很大的發(fā)展空間。但近幾年來(lái)，這一局面逐漸開(kāi)始好轉(zhuǎn)，隨著國(guó)家鼓勵(lì)創(chuàng)新和進(jìn)口替代政策不斷出臺(tái)，國(guó)產(chǎn)領(lǐng)先企業(yè)紛紛加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈布局和研發(fā)投入，在上中下游都取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。
圖1： 分子診斷產(chǎn)業(yè)鏈
數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)信息，中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)信息中心整理
分子診斷試劑的上游診斷儀器領(lǐng)域中，國(guó)產(chǎn)儀器占比較小，由于技術(shù)壁壘限制，基因測(cè)序儀、數(shù)字PCR儀等高端儀器市場(chǎng)主要被Illumina、ThermoFisher、BioRad、StillaTechnomogies等跨國(guó)巨頭壟斷。國(guó)產(chǎn)品牌仍處在起步階段，目前國(guó)內(nèi)僅有華大基因等國(guó)內(nèi)企業(yè)突破了基因測(cè)序儀研發(fā)技術(shù)，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程緩慢。
分子診斷試劑的上游原材料主要包括診斷酶、引物、反轉(zhuǎn)酶、探針等生物原料，高純度氯化鈉、谷氨酸等精細(xì)化學(xué)品，以及提取介質(zhì)材料。由于上游原材料的開(kāi)發(fā)對(duì)研發(fā)效率、創(chuàng)新能力均有較高要求，診斷酶、引物、探針等開(kāi)發(fā)難度大，上游市場(chǎng)基本被國(guó)際品牌占據(jù)，如羅氏、邁迪安生命科學(xué)公司、SurModics、Solulink等，國(guó)產(chǎn)企業(yè)在該領(lǐng)域僅有少數(shù)企業(yè)涉足，但國(guó)內(nèi)企業(yè)目前正積極破局，未來(lái)有望推動(dòng)進(jìn)口替代。
數(shù)據(jù)顯示，2015年國(guó)產(chǎn)試劑原材料占比僅不足10%，隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)原材料核心研發(fā)制備技術(shù)的探索，大批國(guó)產(chǎn)原材料產(chǎn)品投入市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2022年國(guó)產(chǎn)占比可超過(guò)13%。未來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)替代的推進(jìn)，上游原材料的價(jià)格也會(huì)逐漸降低。
分子酶在整體分子類(lèi)試劑規(guī)模中的占比高達(dá)60%-70%，因此下文主要介紹分子診斷上游產(chǎn)業(yè)鏈中的主體——分子診斷原料酶市場(chǎng)。
分子診斷原料酶市場(chǎng)現(xiàn)狀
酶是分子檢測(cè)原料中發(fā)揮生物活性的組分，直接影響分子檢測(cè)試劑的靈敏度、穩(wěn)定性、檢測(cè)時(shí)間等多項(xiàng)性能水平，決定了分子檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，是分子檢測(cè)試劑原材料中最核心的組分。原料酶的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括分子雜交、基因測(cè)序、等溫?cái)U(kuò)增、探針?lè)ǖ取２煌瑧?yīng)用場(chǎng)景對(duì)原料酶的種類(lèi)需求不同，主要依據(jù)核酸類(lèi)型（DNA/RNA）、樣本類(lèi)型（尿液、唾液、血液、糞便等）、擴(kuò)增長(zhǎng)度等因素進(jìn)行選擇。
分子診斷原料酶行業(yè)作為分子檢測(cè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游，廣闊的分子檢測(cè)試劑行業(yè)發(fā)展前景將反哺分子檢測(cè)酶原料市場(chǎng)成長(zhǎng)。
圖3： 中國(guó)分子診斷原料酶市場(chǎng)規(guī)模（億元）
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數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)分子酶試劑市場(chǎng)規(guī)模從2016年的26.2億元，增長(zhǎng)到2020年的52億元，復(fù)合增速達(dá)17%，預(yù)計(jì)2024年分子酶試劑市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到85.6億元。同期，分子診斷原料酶市場(chǎng)規(guī)模從2016年的14億元，增長(zhǎng)至2020的32億元，復(fù)合增速達(dá)23%，預(yù)計(jì)未來(lái)增速也將保持在9%左右，2024年整體規(guī)?？赡苓_(dá)到45億元。
就市場(chǎng)規(guī)模而言，中國(guó)分子酶市場(chǎng)仍然處于發(fā)展早期，整體增速較高，未來(lái)將隨著市場(chǎng)逐漸成熟，增速將會(huì)逐漸放緩。主要有以下因素驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi)分子診斷原料酶市場(chǎng)快速發(fā)展：新冠疫情帶來(lái)巨大檢測(cè)需求，檢測(cè)機(jī)構(gòu)和人數(shù)持續(xù)增加；多因素驅(qū)動(dòng)中國(guó)分子診斷行業(yè)高速發(fā)展，帶動(dòng)上游原材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展；國(guó)家不斷出臺(tái)政策鼓勵(lì)進(jìn)口替代與創(chuàng)新發(fā)展，推動(dòng)原料酶國(guó)產(chǎn)替代。
分子酶種類(lèi)及市場(chǎng)概況
分子酶種類(lèi)豐富，通過(guò)對(duì)核心關(guān)鍵酶的定向進(jìn)化，可不斷豐富酶庫(kù)。目前基因工程重組酶以達(dá)到200多種；包含DNA聚合酶128種、逆轉(zhuǎn)錄酶54種、核酸酶48種、連接酶22種以及其它酶類(lèi)45種。DND聚合酶、DNA連接酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、限制性?xún)?nèi)切酶等酶類(lèi)是較為常見(jiàn)的高端酶，其中DNA聚合酶目前應(yīng)用最為廣泛。
1. TaqDNA聚合酶
從嗜熱細(xì)菌Thermusaquaticus中分離得到的TaqDNA聚合酶，具有良好的熱穩(wěn)定性，主要用于DNA靶標(biāo)PCR擴(kuò)增。TaqDNA聚合酶主要分為重組酶性和野生酶性，分別從大腸桿菌（E.coli）及Thermusaquaticus YT1 中純化得到。后者通常適用于用于擴(kuò)增與大腸桿菌（E.Coli ）序列同源的細(xì)菌DNA序列。
整體來(lái)看，TaqDNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模可觀(guān)，在科研端與工業(yè)端的銷(xiāo)售規(guī)模均排名靠前。數(shù)據(jù)顯示，TaqDNA聚合酶的市場(chǎng)規(guī)模從2015至2021年，由9.8億元增長(zhǎng)至25.7億元，復(fù)合增速達(dá)18%，預(yù)計(jì)2022年銷(xiāo)售規(guī)模為29.4億元，到2024年市場(chǎng)規(guī)?？稍鲋?7.5億元。由于新冠疫情帶來(lái)巨大的檢測(cè)需求，而核酸檢測(cè)試劑的酶原料主要為T(mén)aqDNA聚合酶，因此目前該種酶類(lèi)工業(yè)端應(yīng)用占較大比重。
圖4： 中國(guó)TaqDNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模（億元）
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2. 高保真DNA聚合酶
高保真DNA聚合酶是指具有較高保真性的，用于體外擴(kuò)增-聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）酶。高保真酶具有5‘-3’聚合酶活性和3‘-5’核酸外切酶活性（即校正功能）。美國(guó)NEB公司的Vent和美國(guó)Stratagene公司的Pfu是最早純化出的高保真酶產(chǎn)品。
與TaqDNA聚合酶相比，高保真DNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模較低，但增速較快，未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模有望大幅增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示，高保真DNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模從2015年的6.6億元，增長(zhǎng)至2021年的18.8億元，復(fù)合增速達(dá)20%，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模為21.9億元，到2024年市場(chǎng)規(guī)?？稍鲋?8.6億元。高保真DNA聚合酶由于其保真度較高，主要應(yīng)用于市場(chǎng)早期階段的場(chǎng)景如基因克隆、基因測(cè)序等，隨著下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，未來(lái)具有突出的市場(chǎng)潛力。
圖5： 中國(guó)高保真DNA聚合酶市場(chǎng)規(guī)模（億元）
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3. T4DNA連接酶
在DNA連接酶中，T4DNA連接酶是主要應(yīng)用品種。T4DNA連接酶是一單鏈多肽，分子量為55.3kDa，是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的ATP依賴(lài)的DNA連接酶，可催化兩條DNA雙鏈上相鄰的5′磷酸基和3′羥基之間形成磷酸二酯鍵。T4DNA連接酶主要應(yīng)用于科研端，由于其不需要特殊條件就能完成連接反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，主要應(yīng)用與分子生物學(xué)試驗(yàn)，如基因測(cè)序、分子克隆等。
整體來(lái)看，由于科研端規(guī)模遠(yuǎn)不及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，銷(xiāo)售量有限，因此T4DNA連接酶的市場(chǎng)規(guī)模較小。市場(chǎng)規(guī)模由2015年的0.9億元增至2021年的2億元，復(fù)合增速為14%，預(yù)計(jì)2022年銷(xiāo)售規(guī)模為2.2億元，到2024年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)2.7億元。
圖6： 中國(guó)DNA連接酶市場(chǎng)規(guī)模
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核酸檢測(cè)上游酶原料市場(chǎng)現(xiàn)狀
分子診斷按照診斷技術(shù)分為PCR技術(shù)、基因測(cè)序技術(shù)、基因芯片技術(shù)、FISH技術(shù)。新冠疫情的不斷發(fā)酵，檢測(cè)試劑迅速開(kāi)發(fā)和投入抗疫一線(xiàn)，使分子診斷進(jìn)入公眾視野，核酸檢測(cè)使用的就是分子診斷中的PCR診斷技術(shù)，其廣泛普及的同時(shí)也推動(dòng)了核酸檢測(cè)上游酶原料市場(chǎng)的發(fā)展。
核酸檢測(cè)為臨床病原學(xué)的確診依據(jù)，核酸檢測(cè)試劑的主要原材料有酶、引物、探針和底物，其中分子診斷酶是最核心的組分，決定了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著核酸檢測(cè)上游酶原料市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐漸激烈，體外診斷原料龍頭企業(yè)包括菲鵬生物、諾唯贊、義翹神州、百普賽斯等。
后疫情時(shí)代，新冠核酸檢測(cè)及其上游酶原料市場(chǎng)受到廣泛關(guān)注，部分企業(yè)抓住機(jī)遇，在眾多上游企業(yè)中脫穎而出，剔除核酸檢測(cè)成品試劑盒及抗原檢測(cè)試劑原料及成品試劑市場(chǎng)規(guī)模，單就新冠核酸檢測(cè)試劑原料市場(chǎng)來(lái)看，南京諾唯贊2021年新冠核酸檢測(cè)試劑原料市場(chǎng)營(yíng)收可達(dá)7-8億元，大幅領(lǐng)先珠海寶銳、江蘇康為世紀(jì)、菲鵬生物、武漢瀚海新酶等核酸檢測(cè)原料酶廠(chǎng)家。
圖7： 2021年新冠核酸檢測(cè)試劑原料企業(yè)市場(chǎng)營(yíng)收情況
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菲鵬生物的分子診斷酶產(chǎn)品，得益于今年來(lái)國(guó)內(nèi)龐大的核酸檢測(cè)需求，營(yíng)業(yè)收入增長(zhǎng)迅猛。招股書(shū)顯示，2019年、2020年和2021年，菲鵬生物的診斷酶產(chǎn)品營(yíng)收分別為2475.35萬(wàn)元、2.79億元和2.55億元，三年期內(nèi)復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)221.03%。
