一夜爆红的病原靶向测序,市场天花板有多高?

作者: 王世薇 2022-09-17 08:00

2022年,曾红极一时的病原宏基因组测序(mNGS)遭遇了前所未有的挑战。

 

病原靶向测序(targeted NGS, tNGS)的出现,让本来逐步红海化的病原宏基因组测序市场竞争格局,变得更加扑朔迷离。

 

一方面,病原靶向测序成本更低、操作更简便、耗时更短,刚一亮相就被临床医生和患者所青睐,而这正是商业化已多年的病原宏基因组测序一直在努力,却没能真正实现的目标。

 

另一方面,与病原宏基因组商业化之初相对单纯的技术流不同,病原靶向测序市场的参与者成分显然更加复杂。既包括规模庞大、渠道能力极强的第三方医检所,比如金域医学、迪安诊断、华银健康等,也包括病原宏基因组角逐中的佼佼者,比如金匙医学、杰毅生物等,甚至还包括以肿瘤基因检测为主的检测服务公司,比如吉因加等。这项门槛更低、确定性更强的技术应用,无疑正推动病原诊断市场发生深刻的变化。

 

那么,病原靶向测序的市场容量到底有多大?又将给已经参与其中,或者准备入局的企业带来怎样的机会?我们尝试解答。


从0到数十万的快速裂变


病原靶向测序的商业化历史很短,但势能很强。

 

“2021年4月,我们的“病原靶向测序”产品开始在临床试用,在同类产品中是比较早的。”金域医学感染疾病线总监兼集团感染学科主任李培告诉动脉网。据她介绍,经过半年多的临床推广,临床医生逐渐意识到这种产品的技术优势,这项创新的尝试在临床上得到的认可程度出乎意料。


从某种意义上讲,病原靶向测序产品的迅速普及,是借了病原宏基因组测序(mNGS)产品的光。临床上,对于感染病原的确定,大多数医生并没有足够的判断能力,所以病原宏基因组测序产品在一上市即大火。几年间,资本疯狂涌入,捧红了微远基因、金匙医学、杰毅生物等病原宏基因组测序的明星企业,他们推动了这项创新产品在临床上的快速应用,也帮助一线的医生和患者建立了关于病原精准诊断的市场认知,每年已经有数十万患者通过病原宏基因组测序来确定自己所感染的病原体。

 

不过,病原微生物宏基因组检测也并非没有短板,检测灵敏度便是其中一个。在病原宏基因组测序中,宿主信息占测序数据量中的90%以上,而病原微生物的信号相对较弱,并且可能存在宿主基因干扰、分型困难等局限,因此对检测灵敏度的要求较高。对此,各家公司也在提高微生物信号方面积极优化技术,这让靶向测序技术有了用武之地。

 

病原靶向测序技术通过超多重PCR扩增与高通量测序两种技术的结合,对待测样本中几十种至几百种已知病原微生物及其毒力和耐药基因进行检测。在商业化过程中,病原靶向测序聚焦临床常见的感染病原体,通过设计特异性引物,采用超多重PCR建库体系,对目标序列进行靶向扩增富集,再利用高通量测序进行扩增产物同步检测。由于在测序时只对病原微生物核酸进行测序,这样就可以大幅度提高病原微生物的检测灵敏度。

 

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病原靶向测序与病原宏基因测序对比


这种新的检测产品力求“所见即所得,检出就是感染”,从采样到出报告可以在12小时内完成检测,是一种在临床上具有更强的可及性和可操作性的病原诊断产品。以金域医学核心的病原靶向测序产品“上感50和呼吸100”为例,它们对特殊病原,比如结核分枝杆菌复合群、鹦鹉热衣原体、新生隐球菌等的检出敏感性可以做到比病原宏基因组测序产品更高的敏感性,并且能够同时兼顾DNARNA病毒,在病原亚型和亚种鉴定方面也可以提供更丰富的信息。

“对于不懂感染的医生而言,病原靶向测序相当于给出了大半答案,后续需要用到的知识储备和能力要求会少很多,困难更少,门槛更低。”李培指出,“目前,我们已经在这个细分赛道上取得了市场领先的地位。”

 

病原靶向测序的另一优势在于低成本。相比于目前耳熟能详的mNGS产品,病原靶向测序的成本仅为其1/4-1/3,更具卫生经济学价值。首先是在基因测序仪的选择上,病原靶向测序可以应用相对更简单、定价也更低的基因测序仪。病原靶向测序的数据量是病原宏基因测序的1/200,从而测序数据量更小。比如,金域医学就采用低通量的基因测序仪来完成病原靶向测序,而病原宏基因测序测往往需要配置通量更高的大型基因测序仪来完成。其次是测序仪运行时所配置的试剂,也相对更简单,对应的成本更低。最后是在测序操作层面,病原靶向测序对使用者的专业水平要求没有很高,整体的自动化程度更高,会在一定程度上降低人力成本。

 

动脉网了解到,当前,金域医学每个月可以完成近2万例样本检测。在李培看来,按照病原靶向测序的发展势能估算,未来每年接收的病原靶向测序样本将超50万例。

 

而实际上,金域医学之外,一大波病原靶向测序企业正在赶来。动脉网分析发现,这些病原靶向测序产品在技术路径和病原体覆盖数量方面大同小异,都旨在覆盖临床上常见的DNA病原体、RNA病原体和耐药基因,只是在病原体组合、测序平台、临床推广路径等方面有所差异。


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目前市场上主要的病原靶向测序产品


比如,2021年10月,因美纳在美国推出了一款采用了靶向测序技术的广谱呼吸道病原体耐药基因检测试剂盒,可以一次性覆盖282种DNA和RNA病原体,同时包括部分耐药相关基因。而华银健康主推的基础版和升级版病原靶向测序产品也覆盖了200种左右的DNA和RNA病原体,及近百种对抗感染治疗有明确指导意义的耐药基因,主要面向住院感染患者做病原初筛,定价在千元水平。

 

而吉因加推出的病原靶向测序产品同样用于住院感染患者的初筛,区别在于吉因加的产品主要针对低丰度病原、耐药基因、毒力基因等检测,通过定制化设计、开发的形式与医院合作。而迪安诊断推出的Dano-seq病原微生物多重靶向检测,以三代纳米孔测序技术的实时测序分析为特点,结合传统微生物检测技术,形成“测序+涂片”一体化的整合式报告。

 

显然,对于病原靶向测序企业而言,这项技术的商业化时间虽短,想要取得并长期占据竞争的优势地位,已非易事。


替代还是互补?


“医院一旦开了病原靶向测序,基本就把病原宏基因组打得只剩几个了。”有从业者曾这样描述病原靶向测序产品的影响力。这让人不禁怀疑,病原靶向测序的突飞猛进,蚕食的正是病原宏基因组测序的市场。

 

但其实,与其说病原靶向测序取代了临床上病原宏基因组的应用空间,不如说两者相互补充,共同提高了院内病原诊断的效率。

 

在临床上,传统微生物培养方法和经验诊断,仍是主流。众所周知,病原感染往往临床诊疗容易,但病原诊断困难。比如,根据患者的表现,临床上可以诊断为肺炎、尿路感染、胆囊炎、脑膜炎、心内膜炎等,但是从金葡菌、大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌、支原体等大量病原中确定致病的病原,难度却非常大。

 

这是因为,传统的病原诊断手段效率并不高。细菌培养需要较长时间,而在临床上,其实并不能等到病原微生物汇报之后再用药。此外,微生物培养的阳性率比较低,导致很多病原感染并不能取得微生物。比如,小区取得性肺炎病原微生物的培养,就很难成功。

 

由此,经验性诊疗仍在抗菌治疗中广泛应用。这种病原诊疗方法,往往结合不一样的感染部位,常见病原菌及其对应的抗菌药物来制定治疗方案。比如,尿路感染常见的病原微生物为大肠埃希菌和腐生葡萄球菌,按照经验性诊疗的做法,就会推荐使用头孢菌素、喹诺酮类等。如此一来,抗生素在临床上应用的精准化水平相对较低。

 

病原宏基因测序的出现,在一点程度上改善了这一状况。但正如上节提到的成本高、准确率低的原因,病原宏基因测序在临床上的应用仍局限在较小的范围内,从而给病原靶向测序留出了协同的空间。

 

这种协同,一方面体现在时间的先后顺序上。在临床推广过程中,厂家往往会建议将病原靶向测序应用时机提前。这背后的原因在于,病原靶向测序将DNA、RNA病毒共同覆盖,能够在感染初期就锁定病原,从而让治疗更具有针对性。比如,吉因加所布局的tNGS检测技术,针对特定目标病原靶向检测,降低人源背景噪音,富集倍数增加几十到几百倍,提升灵敏度,实现厚壁菌、胞内菌及RNA病毒、耐药标志物的高效检出。

 

在大多数情况下,通过病原靶向测序,患者所感染的病原体就可以被确定。就目前的数据来看,临床常见的病原体只有200种左右。面对疑似感染的患者,先使用靶向测序技术一次检测,将常见的病原微生物以及相关耐药信息提供给临床。如果患者所感染的病原体不在所采用的靶向测序试剂盒范围内,则可能属于相对罕见的,甚至是新发的病原体。到这个阶段,再启动宏基因组测序,来开展大海捞针式的病原确定。

 

另一方面,也体现在应用场景的选择上。从目前的集中应用场景来看,病原靶向测序多应用在呼吸领域,聚焦病毒感染,而病原宏基因测序测多在重症感染领域被用到,比如神经系统感染、血流感染等,全面覆盖细菌、真菌和病毒等多元的病原体。

 

从这个意义上讲,病原靶向测序和病原宏基因测序在临床上的应用目标其实是不同的。前者旨在推动尽早启动更优化的抗生素治疗,减少广覆盖和长治疗,让治疗更具针对性,医疗费用更低,而后者则可以作为疑难感染疾病的终极解析方案。

 

未来,随着NGS测序成本的继续下降,加上操作便利性的进一步提升,未来在微生物NGS测序领域,宏基因组与靶向测序两种技术将齐头并进互为补充,预计两者以产品组合的方式去服务临床将成发展趋势。


应用场景有待突破


一个不可忽视的事实是,如果局限在当前的应用场景之下,病原靶向测序的市场天花板并不高。以每年完成100万人次的病原靶向测序计算,单次收费1000元,这个市场的整体规模不过10亿元,显然不够疯狂涌入的病原靶向测序企业瓜分。

 

对于病原靶向测序而言,更大的市场机会,在于突破现有应用场景的边界。

 

首先是所针对的病原类型。现阶段,病原靶向测序主要面对呼吸道感染患者,这覆盖95%以上临床感染场景,而呼吸道感染以病毒感染为主。但实际上,引起医院感染的病原体包括细菌、病毒、真菌等。其中,最常见的是细菌感染,超九成医院感染都是细菌所导致,以革兰阴性菌为主,主要有大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌。换言之,现有的病原靶向测序产品,还只覆盖了院内感染病原体的冰山一角,还有更大的应用空间有待探索。

 

比如,利用病原靶向测序产品将血流感染的病原精准诊断提前,在疑似有血流感染时,可根据检测结果尽早启动针对性的抗生素治疗方案。“基于病原靶向测序的系列产品可满足包括儿科、呼吸科、感染科、ICU、结核专科在内的几乎绝大多数科室感染病原诊断的需求。”李培也向动脉网表示,感染伴随人的一生,随着产品系列不断丰富,病原靶向测序的应用场景还将进一步丰富。

 

其次是在应用的场景上。现阶段,尽管启动的时间更早,病原靶向测序仍主要局限在住院的感染患者中。而在门诊方面,由于检测到出报告时间仍相对较长,价格也仍相对较高,病原靶向测序的渗透率还很低。随着技术和产品设计的不断成熟,全面覆盖院内、院外感染患者的病原靶向测序市场,显然才是更大的蓝海。

 

总体而言,病原靶向测序技术的出现和商业化,为效率仍很低的感染病原诊断提供了更高效的工具,我们期待着这项工具的持续迭代,从而在更多元的临床场景中落地。


注:文中如果涉及企业数据,均由受访者向分析师提供并确认。
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王世薇

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