分子診斷是指應(yīng)用分子生物學(xué)方法，檢測患者體內(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速度快、檢測信息全面、特異性強(qiáng)、靈敏度高的優(yōu)勢，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，中國分子診斷市場從31億元增長至286億元，復(fù)合增速為56%。受到新冠疫情影響，分子診斷領(lǐng)域市場規(guī)模急劇增長，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)增長到222億元，且將保持持續(xù)增長態(tài)勢，市場潛力巨大。
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商，對于研發(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，我國國產(chǎn)化程度較低，國內(nèi)企業(yè)主要活躍在中下游市場，分子診斷的上游市場始終是進(jìn)口品牌主導(dǎo)，國內(nèi)企業(yè)還有很大的發(fā)展空間。但近幾年來，這一局面逐漸開始好轉(zhuǎn)，隨著國家鼓勵(lì)創(chuàng)新和進(jìn)口替代政策不斷出臺(tái)，國產(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)來源：公開信息，中國醫(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，國產(chǎn)儀器占比較小，由于技術(shù)壁壘限制，基因測序儀、數(shù)字PCR儀等高端儀器市場主要被Illumina、ThermoFisher、BioRad、StillaTechnomogies等跨國巨頭壟斷。國產(chǎn)品牌仍處在起步階段，目前國內(nèi)僅有華大基因等國內(nèi)企業(yè)突破了基因測序儀研發(fā)技術(shù)，國產(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發(fā)對研發(fā)效率、創(chuàng)新能力均有較高要求，診斷酶、引物、探針等開發(fā)難度大，上游市場基本被國際品牌占據(jù)，如羅氏、邁迪安生命科學(xué)公司、SurModics、Solulink等，國產(chǎn)企業(yè)在該領(lǐng)域僅有少數(shù)企業(yè)涉足，但國內(nèi)企業(yè)目前正積極破局，未來有望推動(dòng)進(jìn)口替代。
數(shù)據(jù)顯示，2015年國產(chǎn)試劑原材料占比僅不足10%，隨著國內(nèi)企業(yè)對原材料核心研發(fā)制備技術(shù)的探索，大批國產(chǎn)原材料產(chǎn)品投入市場，預(yù)計(jì)2022年國產(chǎn)占比可超過13%。未來隨著國產(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。
分子診斷原料酶市場現(xiàn)狀
酶是分子檢測原料中發(fā)揮生物活性的組分，直接影響分子檢測試劑的靈敏度、穩(wěn)定性、檢測時(shí)間等多項(xiàng)性能水平，決定了分子檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，是分子檢測試劑原材料中最核心的組分。原料酶的應(yīng)用場景主要包括分子雜交、基因測序、等溫?cái)U(kuò)增、探針法等。不同應(yīng)用場景對原料酶的種類需求不同，主要依據(jù)核酸類型（DNA/RNA）、樣本類型（尿液、唾液、血液、糞便等）、擴(kuò)增長度等因素進(jìn)行選擇。
分子診斷原料酶行業(yè)作為分子檢測行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游，廣闊的分子檢測試劑行業(yè)發(fā)展前景將反哺分子檢測酶原料市場成長。
圖3： 中國分子診斷原料酶市場規(guī)模（億元）
數(shù)據(jù)來源：公開信息，中國醫(yī)藥工業(yè)信息中心整理
數(shù)據(jù)顯示，中國分子酶試劑市場規(guī)模從2016年的26.2億元，增長到2020年的52億元，復(fù)合增速達(dá)17%，預(yù)計(jì)2024年分子酶試劑市場規(guī)模將達(dá)到85.6億元。同期，分子診斷原料酶市場規(guī)模從2016年的14億元，增長至2020的32億元，復(fù)合增速達(dá)23%，預(yù)計(jì)未來增速也將保持在9%左右，2024年整體規(guī)?？赡苓_(dá)到45億元。
就市場規(guī)模而言，中國分子酶市場仍然處于發(fā)展早期，整體增速較高，未來將隨著市場逐漸成熟，增速將會(huì)逐漸放緩。主要有以下因素驅(qū)動(dòng)國內(nèi)分子診斷原料酶市場快速發(fā)展：新冠疫情帶來巨大檢測需求，檢測機(jī)構(gòu)和人數(shù)持續(xù)增加；多因素驅(qū)動(dòng)中國分子診斷行業(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)原料酶國產(chǎn)替代。
分子酶種類及市場概況
分子酶種類豐富，通過對核心關(guān)鍵酶的定向進(jìn)化，可不斷豐富酶庫。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45種。DND聚合酶、DNA連接酶、逆轉(zhuǎn)錄酶、限制性內(nèi)切酶等酶類是較為常見的高端酶，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。
整體來看，TaqDNA聚合酶市場規(guī)?？捎^，在科研端與工業(yè)端的銷售規(guī)模均排名靠前。數(shù)據(jù)顯示，TaqDNA聚合酶的市場規(guī)模從2015至2021年，由9.8億元增長至25.7億元，復(fù)合增速達(dá)18%，預(yù)計(jì)2022年銷售規(guī)模為29.4億元，到2024年市場規(guī)模可增至37.5億元。由于新冠疫情帶來巨大的檢測需求，而核酸檢測試劑的酶原料主要為TaqDNA聚合酶，因此目前該種酶類工業(yè)端應(yīng)用占較大比重。
圖4： 中國TaqDNA聚合酶市場規(guī)模（億元）
數(shù)據(jù)來源：公開信息，中國醫(yī)藥工業(yè)信息中心整理
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NEB公司的Vent和美國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聚合酶市場規(guī)模較低，但增速較快，未來市場規(guī)模有望大幅增長。數(shù)據(jù)顯示，高保真DNA聚合酶市場規(guī)模從2015年的6.6億元，增長至2021年的18.8億元，復(fù)合增速達(dá)20%，預(yù)計(jì)2022年市場規(guī)模為21.9億元，到2024年市場規(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)用于市場早期階段的場景如基因克隆、基因測序等，隨著下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，未來具有突出的市場潛力。
圖5： 中國高保真DNA聚合酶市場規(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，主要應(yīng)用與分子生物學(xué)試驗(yàn)，如基因測序、分子克隆等。
整體來看，由于科研端規(guī)模遠(yuǎn)不及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，銷售量有限，因此T4DNA連接酶的市場規(guī)模較小。市場規(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年銷售規(guī)模為2.2億元，到2024年市場規(guī)模將達(dá)2.7億元。
圖6： 中國DNA連接酶市場規(guī)模
數(shù)據(jù)來源：公開信息，中國醫(yī)藥工業(yè)信息中心整理
核酸檢測上游酶原料市場現(xiàn)狀
分子診斷按照診斷技術(shù)分為PCR技術(shù)、基因測序技術(shù)、基因芯片技術(shù)、FISH技術(shù)。新冠疫情的不斷發(fā)酵，檢測試劑迅速開發(fā)和投入抗疫一線，使分子診斷進(jìn)入公眾視野，核酸檢測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)了核酸檢測上游酶原料市場的發(fā)展。
核酸檢測為臨床病原學(xué)的確診依據(jù)，核酸檢測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，決定了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著核酸檢測上游酶原料市場規(guī)模不斷增長，國內(nèi)企業(yè)競爭逐漸激烈，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，新冠核酸檢測及其上游酶原料市場受到廣泛關(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，剔除核酸檢測成品試劑盒及抗原檢測試劑原料及成品試劑市場規(guī)模，單就新冠核酸檢測試劑原料市場來看，南京諾唯贊2021年新冠核酸檢測試劑原料市場營收可達(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原料酶廠家。
圖7： 2021年新冠核酸檢測試劑原料企業(yè)市場營收情況
數(shù)據(jù)來源：公開信息，中國醫(yī)藥工業(yè)信息中心整理
菲鵬生物的分子診斷酶產(chǎn)品，得益于今年來國內(nèi)龐大的核酸檢測需求，營業(yè)收入增長迅猛。招股書顯示，2019年、2020年和2021年，菲鵬生物的診斷酶產(chǎn)品營收分別為2475.35萬元、2.79億元和2.55億元，三年期內(nèi)復(fù)合增長率達(dá)221.03%。
