IVD市场分析丨基因芯片篇

根据Medii Research预测：到2025年，中国分子诊断市场规模约为245亿，其中基因芯片市场会进一步萎缩，市场占比从16%下降到10%，市场份额则进一步萎缩约为25亿元。主要是受限于基因芯片的应用场景、dPCR技术与基因测序等新技术的挤压。

2019年-2025年分子诊断各细分市场规模分析

各种分子诊断技术概览

在生物芯片技术中, 基因芯片技术建立最早, 也最为成熟。基因芯片, 又称DNA微阵列（DNA microarray）, 是把大量已知序列探针集成在同一个基片上, 经过标记的若干靶核苷酸序列与芯片特定位点上的探针杂交, 再通过检测杂交信号，对生物细胞或组织中的基因信息进行分析。1991年Stephen Fodor博士首次 提出基因芯片的概念，决定将硅技术与生物学技术融合在一起, 借助半导体技术进行芯片研制, 解读生命有机体在长期进化中累计下来的浩瀚基因信息。美国Affymetrix 生物公司于1996年制造出世界上第一块 商业化的基因芯片。

基因芯片微阵列技术

基因芯片的医学应用有其独特的优势：快速、 高通量。例如在临床诊断方面：仅用极小量的样品，在极短时间内，向医生提供大量的疾病诊断信息。在新药研发方面：可以从疾病及药物两个角度对生物体的多个参量同时进行上万个样品的检测，高效发现和选择合适的药物靶点。但是，基因芯片因为技术特殊性，依然有很多限制因素，技术门槛高、成本高、临床应用场景有限。该技术的把控者主要还是进口品牌，例如赛默飞、因美纳以及安捷伦等。同样因为成本高，以产前诊断为例，每次产前诊断检测费用在2000-3000元。

基因芯片在临床应用场景分析

药物筛选和新药开发：用作大规模的筛选研究可以省略大量的动物试验甚至临床，缩短药物筛选所用时间，提高效率，降低风险。

疾病诊断及治疗：通过基因芯片提供的诊断病理信息，医生能够更好地有的放矢，患者提供个性化诊疗方案。

病原体快速诊断：通过对病毒基因组的全部序列快速监测，可以有效地对病毒携带者进行快速准确的筛查。

产前诊断，可在婚前、孕前、孕早期以及孕中通过父母双方或者孕妇羊水进行基因检测，优生优育。

因为基因芯片的特殊性，所以目前在临床上取得NMPA证书并不多，特别是高通量基因芯片，仅有芯片分析系统是有获得NMPA证书的。现在，世界上主流的芯片制造商有3家，分别是Affymetrix，Agilent以及Illumina，这三家在芯片生产过程、探针长度以及通量上各有不同。国内基因芯片行业起步晚，但是在前期国家政策扶持下，陆续也有一些企业进入这个行业，玩家有博奥生物、伯豪生物等。

NMPA获批芯片扫描系统

NMPA获批芯片试剂产品

产前诊断是基因芯片在临床最为成熟市场之一。产前诊断是指对胎儿进行先天性缺陷和遗传性疾病的诊断，主要是在胎儿出生前采用各种方法，有针对性地进行诊断手术或检测，监测、检测胎儿的健康状况，发现患病胎儿，并通过宫内治疗等技术手段，降低严重致残致畸缺陷儿的出生，达到优生目的。

产前诊断各种分析技术概览

目前，在临床上使用主要是染色体微阵列芯片技术（CMA），基于设计原理的不同，基因芯片主要有两大平台：一种是比较基因组杂交芯片（aCGH）,其基于原理是将待测样本DNA与正常对照样本DNA分别用不同的荧光标记，通过与芯片上固定探针进行竞争性杂交获得定量的拷贝数检测结果；另一种是单核苷酸多态性微阵列芯片（SNP array）,其基本原理是将探针连接在微珠上，然后将携带探针的微珠随机粘附在芯片上，待测样本DNA和探针进行杂交及单碱基延伸，通过对荧光信号扫描，分析待测样本拷贝数变异及基因型，该平台在分析患者的基因组时不需要正常对照样本。

赛默飞

美国Affymetrix公司是目前全球基因芯片行业的领头羊，以其专利的寡聚核苷酸原位光刻合成技术，年产各类寡聚核苷酸基因芯片达到几十万张，占据了表达谱基因芯片科研市场的一半以上，经过了将近十年的研究和开发，已经在国际上赢得了很高的盛誉，同时也成为为数极少的已经盈利的生物芯片公司。Affymetrix公司的基因芯片为寡核苷酸芯片（Oligo芯片），这种类型的芯片具有极高的特异性和灵敏度，重复性好，假阳性率非常低，是目前世界上最先进的基因芯片。

赛默飞基因芯片解决方案概览

GeneChip System (GCS) 3000Dx v.2 是临床研究最可靠的平台，也是唯一一款经过美国FDA和中国CFDA批准、带有欧盟IVD和CE标志的芯片系统，适合基于RNA和DNA的临床检测。GeneTitan全自动基因芯片分析系统将从杂交到扫描的实验全过程中用到的杂交炉、流体工作站和CCD扫描成像设备整合为一台仪器，实现了无需手动的基因芯片处理，最大限度地提高了数据重复性和实验室的工作效率，该系统支持16-、24-、96-和384-孔芯片板的基因表达和基因分型研究，尤其适合于对大量样品进行高通量检测的情形。

因美纳

illumina收购了Solexa公司之后，从此拥有了SBS（Sequence-by-Synthesis，边合成边测序）技术，并凭借该技术成为测序行业的王者，拥有业内测序系统最宽的产品线和最大的客户群体。illumina 方案的测序芯片称为「Infinium」（曾用名「Bead Array」），顾名思义由玻璃基片和微珠组成。因美纳芯片技术（也被称为微珠芯片技术）使用了二氧化硅微珠。在每个芯片(或BeadChip)的表面，一次可以同时分析单个个体的数十万到数百万种基因型。这些微小的二氧化硅微珠被固定在精心蚀刻的微孔中，并包被多个靶向基因组中特定位点的寡核苷酸探针拷贝。

illumina iScan实验系统

安捷伦

安捷伦科技有限公司（纽约证交所：A）是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领导者，致力于为提升人类生活品质提供敏锐洞察和创新经是用和喷墨打印一样的技术来进行制作的。Agilent的一张芯片上，可以根据点阵的分区情况，分成：1个区的、2个区的、4个区的（4 X 44K）、和8个区的(8 X 60K)。一张芯片上分的区越多，可以同时检测的样本数就越多。

安捷伦基因芯片的完整解决方案

此外，基因芯片在临床应用场景分析目前比较有限，进口品牌的应用场景主要是产前诊断，肿瘤基因分析等，国内品牌在基因芯片领域也有些突破，但是在临床方向的应用非常集中，例如耳聋基因检测（博奥生物）、HPV基因分析等等这些低通量的细分领域。

在我国，听力残疾居各类残疾之首，耳聋已成为最常见的出生缺陷之一。其中至少有50%的学语前耳聋是由遗传因素导至的；由环境因素导至的耳聋约占25%，如：感染、耳毒性药物和外伤等；另外25%的耳聋病因不明，但可能有遗传因素，所以遗传因素是导至学语前耳聋的最主要的因素。

北京博奥晶典生物技术有限公司（以下简称“博奥晶典”）是博奥生物集团有限公司暨生物芯片北京国家工程研究中心的产业化平台，是清华大学布局生命健康领域的核心企业，也是国内具有独立基因芯片设计和制造能力企业之一，其基因芯片产品主要是耳聋基因检测。

博奥微阵列芯片平台

耳聋基因芯片的检测流程

基因芯片作为经典的分子诊断技术之一，广泛应用于医学诊断等领域，特别是在产前筛查和肿瘤诊断方面。但是随着新技术的出现，基因芯片技术在临床诊断中的应用场景和空间受到挤压。但是，基因芯片技术优势或许在其他领域可以更好地被发挥，例如生物制药领域、消费者基因市场等等。中国基因芯片自主开发和生产技术起步晚，但得益于国家相关政策支持和不断扩大的终端需求，在基因芯片领域取得了一些进展。但是体外诊断市场是商业化的范畴，如果基因新品技术能够进一步降低成本，操作过程更灵活智能化，数据解析更简单化，或许在拥挤技术空间内寻找到更多的增长机会。

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