2019 年，全球生物芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 970.2 億元。在新型冠狀病毒疫情全球蔓延的大背景之下，與病毒檢測(cè)相關(guān)的生物芯片產(chǎn)品需求迅速增加。針對(duì)性的生物芯片亦被快速研發(fā)并投入使用，拉動(dòng)行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年生物芯片的全球規(guī)模將超過(guò)1800億元。
生物芯片
生物芯片系統(tǒng)是利用制作在基底上的微溝道實(shí)現(xiàn)特定功能的裝置，微溝道的尺度一般在微米量級(jí)。這種起源于二十世紀(jì)八十年代的技術(shù)也被稱(chēng)為"微流控技術(shù)"、"芯片實(shí)驗(yàn)室"等，能夠在郵票大小的芯片上，進(jìn)行較為復(fù)雜的生物、化學(xué)、物理等實(shí)驗(yàn)。
根據(jù)生物分子間特異相互作用原理，生物芯片將生化分析過(guò)程集成于芯片表面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA、 RNA、多肽、蛋白質(zhì)以及其他生物成分的高通量快速檢測(cè)。本文中所指的生物芯片限于高密度固定在互相支持介質(zhì)上的生物信息分子（如基 因片段、DNA片段或多肽、蛋白質(zhì)、糖分子、組織等）的微陣列雜交型芯片，陣列中每個(gè)分子的序列及位置都是已知的，并且是預(yù)先設(shè)定好的序列點(diǎn)陣。
產(chǎn)業(yè)化成功的案例
生物芯片技術(shù)的技術(shù)門(mén)檻高，需要精密加工，制作的工藝流程涉及到材料選型、微流控器件及微加工技術(shù)等多個(gè)環(huán)節(jié)，是集成性的產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)化過(guò)程面臨著許多困難，全球已成功的案例較少。
2001年，制藥巨頭羅氏公司正式進(jìn)入了生物芯片領(lǐng)域，并在隨后的數(shù)年時(shí)間里，成功轉(zhuǎn)變?yōu)樯镄酒纳a(chǎn)者。
羅氏 NimbleGen 設(shè)計(jì)的多種高分辨率基因芯片與染色質(zhì)免疫沉淀技術(shù)相結(jié)合，為研究目的蛋白與整個(gè)基因組相互作用提供了可能，被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)錄因子在整個(gè)基因組中的結(jié)合位點(diǎn)和其他 DNA 結(jié)合蛋白或蛋白復(fù)合體的 DNA 結(jié)合位點(diǎn)、組蛋白修飾功能、DNA修飾功能等研究。
2019年國(guó)內(nèi)生物芯片規(guī)模
2016年至2017年前后，我國(guó)生物芯片產(chǎn)業(yè)相關(guān)的政策多集中在出臺(tái)，從國(guó)務(wù)院《"十三五"醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》到科技部《"十三五"國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等政策的出臺(tái)，政府從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的層面為生物芯片發(fā)展提供了動(dòng)力。
2019年，中國(guó)生物芯片的市場(chǎng)規(guī)模約為45.1億元，在全球市場(chǎng)份額的占比約為4.6%。據(jù)預(yù)測(cè)，中國(guó)的生物芯片需求在未來(lái)5年將持續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到183.5億元的規(guī)模。
國(guó)內(nèi)生物芯片企業(yè)分布與行業(yè)特點(diǎn)
生物芯片屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，目前國(guó)內(nèi)的相關(guān)企業(yè)集中在人才、科技、資本密集的較發(fā)達(dá)的江蘇、 廣東、北京及上海等地區(qū)。
從行業(yè)發(fā)展的結(jié)構(gòu)來(lái)看，國(guó)內(nèi)生物芯片企業(yè)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條中呈現(xiàn)出了兩頭小中間大的特點(diǎn)：專(zhuān)注于芯片基片、點(diǎn)樣樣品及探針制備等的上游企業(yè)較少，下游應(yīng)用市場(chǎng)中的醫(yī)療機(jī)構(gòu)、家庭及第三方診斷外包機(jī)構(gòu)等目標(biāo)用戶少，中間環(huán)節(jié)以診斷試劑盒及基因芯片為代表的制造企業(yè)為主。與國(guó)際發(fā)展水平較高的同行相比，國(guó)內(nèi)生物芯片產(chǎn)業(yè)突出表現(xiàn)為研發(fā)力度不足，研發(fā)水平較低，技術(shù)薄弱，且單個(gè)生物芯片的診斷成本較高，行業(yè)處于起步階段，還未形成產(chǎn)業(yè)化。
未來(lái)，我國(guó)的生物芯片企業(yè)需要苦練內(nèi)功，在各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破。
生物芯片未來(lái)的可能應(yīng)用場(chǎng)景
目前，生物芯片的商業(yè)化應(yīng)用主要在于體外診斷相關(guān)的醫(yī)療器械方面。在全球新冠疫情下，POCT新型冠狀病毒抗體檢測(cè)試劑盒運(yùn)用免疫膠體金層析技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體部分樣本的體外定性檢測(cè)，加樣15分鐘內(nèi)即可觀察到結(jié)果。這是生物芯片在體外診斷領(lǐng)域的又一次成功運(yùn)用。
近年來(lái)，全球生物芯片的發(fā)明專(zhuān)利呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，且以 DNA 相關(guān)研究為主。從全球相關(guān)專(zhuān)利IPC分類(lèi)的排名看，與DNA相關(guān)、藥物研究及生物物質(zhì)測(cè)定的生物芯片的專(zhuān)利占比最高。
隨著這些技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的生物芯片將會(huì)出現(xiàn)多種新的應(yīng)用場(chǎng)景，可預(yù)知的領(lǐng)域包括了生物制藥領(lǐng)域、食品安全領(lǐng)域等，如針對(duì)特定疾病具有診斷、治療、預(yù)防作用的特異性生物芯片、可用于藥物安全評(píng)價(jià)以及生物標(biāo)志物檢測(cè)的生物芯片、食源性病毒檢測(cè)等。
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