2021年12月24日，十三屆全國人大常務(wù)委員會第三十二次會議修訂通過《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)進(jìn)步法》。其中，科學(xué)儀器被提及6次。科學(xué)儀器是科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)和前提，其創(chuàng)新、制造和應(yīng)用水平反映了一個國家的科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展實(shí)力。
根據(jù)美國市場調(diào)查機(jī)構(gòu)SDI發(fā)布的《2015-2020全球分析儀器市場》，2020年，全球分析儀器市場約637.5億美元，2015~2020年的年均復(fù)合增長率約為4.4%。按儀器類型劃分，生命科學(xué)儀器的市場份額最大，質(zhì)譜的增速最快。據(jù)統(tǒng)計，2020年，中國質(zhì)譜儀市場規(guī)模約為142.2億元，復(fù)合增速超過全球平均。
然而，不可忽略的事實(shí)是，我國質(zhì)譜行業(yè)發(fā)展存在著進(jìn)口依賴程度高，高端設(shè)備難替代等問題。
近日，質(zhì)譜行業(yè)業(yè)內(nèi)人士在接受《中國經(jīng)營報》記者采訪時表示，盡管在某些質(zhì)譜類型上，國產(chǎn)質(zhì)譜儀與國外產(chǎn)品的差距越來越??；一些特定應(yīng)用類型的國產(chǎn)質(zhì)譜儀甚至達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，但從整體上看，國內(nèi)外質(zhì)譜行業(yè)的發(fā)展層次還存在著二三十年的差距。他認(rèn)為，國產(chǎn)質(zhì)譜研發(fā)的關(guān)鍵在于對底層物理學(xué)的理解和認(rèn)知，以及方法學(xué)層面的創(chuàng)新和突破。
跟隨開發(fā)
質(zhì)譜儀主要通過測量帶電粒子的質(zhì)量進(jìn)而對物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析，具有高分辨率、高靈敏度、高通量和高精度的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、材料科學(xué)、食品安全、環(huán)境檢測、醫(yī)療保健等領(lǐng)域。按照質(zhì)量分析器的不同，分為離子阱質(zhì)譜、四級桿質(zhì)譜、三重四級桿質(zhì)譜、飛行時間質(zhì)譜等多種類型。
目前，全球質(zhì)譜儀市場主要被幾家國際行業(yè)巨頭占據(jù)，包括賽默飛、丹納赫、布魯克、安捷倫、沃特世、珀金埃爾默、島津等主要參與者大約占據(jù)了全球90%的市場份額。
中國海關(guān)總署統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2014~2020年，我國進(jìn)口質(zhì)譜儀由44.7億元提升至105.2億元，進(jìn)口依賴度由2014年的94.7%降至2020年的74%。2020年，我國質(zhì)譜儀進(jìn)口數(shù)量為13889臺，其中從美國進(jìn)口的數(shù)量為4535臺，占我國質(zhì)譜儀進(jìn)口數(shù)量的32.7%，占比最高。
雖然我國整體質(zhì)譜儀進(jìn)口依賴程度呈降低趨勢，但對于高端質(zhì)譜設(shè)備仍然不具備替代實(shí)力。東方證券的研報顯示，目前國產(chǎn)質(zhì)譜儀比例不足30%，高端質(zhì)譜儀占比不足10%，國產(chǎn)滲透空間巨大。
上述業(yè)內(nèi)人士告訴記者，在應(yīng)用最多的科研領(lǐng)域，質(zhì)譜儀做的是“海底撈針”的工作。“因?yàn)榭蒲蓄I(lǐng)域需要的是挖掘工具，也就是我們所說的discovery。比如在一個非常復(fù)雜的生物體系中，有成千上萬個蛋白混在一起，我希望在這個體系中找到與我科研目標(biāo)，比如臨床疾病相關(guān)的一些特征、標(biāo)志物，這個時候?qū)υO(shè)備性能的要求相當(dāng)高。”
上述業(yè)內(nèi)人士指出，當(dāng)下大部分國產(chǎn)質(zhì)譜儀是對國外產(chǎn)品的跟隨式開發(fā)。以用于微生物鑒定、核酸檢測的質(zhì)譜為例，其本質(zhì)是定性檢測，且相關(guān)蛋白可以通過細(xì)胞培養(yǎng)復(fù)制，核酸可以通過PCR技術(shù)擴(kuò)增，因此對于質(zhì)譜設(shè)備靈敏度的要求并不高。
上述業(yè)內(nèi)人士表示，質(zhì)譜技術(shù)是多學(xué)科的結(jié)晶。其以電磁學(xué)為基礎(chǔ)，配合了高真空系統(tǒng)、精密機(jī)械加工、離子探測、數(shù)據(jù)采集和處理等工程學(xué)內(nèi)容，并結(jié)合生物化學(xué)、分子生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科。“國外質(zhì)譜行業(yè)經(jīng)歷了幾十年甚至上百年，一代代儀器工程化和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)人員的積累。而國內(nèi)在這一塊兒幾乎可以說是空白，人才非常短缺。”上述業(yè)內(nèi)人士說。
以做小分子代謝物分析的三重四級桿質(zhì)譜為例，國外從上世紀(jì)70年代開始開發(fā)，現(xiàn)在做到第二、第三代技術(shù)，檢測靈敏度和穩(wěn)定性達(dá)到了相當(dāng)好的水平。而國外上世紀(jì)90年代末出現(xiàn)的生物質(zhì)譜發(fā)展至今，檢測命中提高了近10~20倍。但限于專利保護(hù)和技術(shù)難度，國產(chǎn)質(zhì)譜的跟隨式開發(fā)主要還是以上世紀(jì)90年代或本世紀(jì)初的國外質(zhì)譜技術(shù)為基礎(chǔ)。
另一方面，質(zhì)譜技術(shù)平臺涉及到離子源、離子真空運(yùn)輸、離子分離、離子檢測等多個層面，每一環(huán)節(jié)都有相當(dāng)高的技術(shù)含量。上述業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，國內(nèi)企業(yè)最大的問題是往往在某一個或幾個環(huán)節(jié)有所突破，做到了進(jìn)口產(chǎn)品90%的水平。“第一步做到90%，第二步也做到90%，每個環(huán)節(jié)都做到國外的90%，但我需要十步串起來才能把這個事做成的話，最后的差距就拉大了。”
臨床應(yīng)用
根據(jù)SDI《2015-2020全球分析儀器市場》的數(shù)據(jù)，儀器應(yīng)用最多的領(lǐng)域除了學(xué)術(shù)研究外，還包括制藥工業(yè)和臨床，三者占據(jù)的市場需求超過40%。近些年來，醫(yī)院對臨床質(zhì)譜技術(shù)的需求增多，一些大型獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室和三甲醫(yī)院的質(zhì)譜分析平臺也相繼建立。
上述業(yè)內(nèi)人士告訴記者，目前，五大儀器廠商（島津、SCIEX、賽默飛世爾、安捷倫和沃特世）均已獲得相關(guān)醫(yī)療器械注冊證，國內(nèi)包括自研和貼牌生產(chǎn)的廠商獲證數(shù)量則達(dá)到前者的2~3倍。國內(nèi)臨床常用的質(zhì)譜儀包括專注于微生物檢測的MALDI-TOF（基質(zhì)輔助激光解吸飛行時間質(zhì)譜）和以小分子代謝物檢測為主的LC-MS（液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)）。
上述業(yè)內(nèi)人士向記者解釋，目前全世界范圍內(nèi)最大的檢測市場是免疫檢測，其通過抗原和抗體結(jié)合來間接檢測蛋白。但有大約90%我們想檢測的蛋白得不到抗體，也就是說，有抗體做檢測的蛋白只有10%。而這其中還會由于抗原、抗體在三維結(jié)構(gòu)上的匹配、結(jié)合受到樣本內(nèi)其他化合物的干擾，導(dǎo)致很大一部分檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。
此外，和疾病相關(guān)的蛋白在三維結(jié)構(gòu)上的微調(diào)、修飾通過抗體識別很難區(qū)分。而質(zhì)譜檢測作為一種物理手段就不存在這些問題。
但相較于科研領(lǐng)域，質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)入臨床應(yīng)用僅十年左右。上述業(yè)內(nèi)人士告訴記者，不同于科研質(zhì)譜的“海底撈針”，臨床質(zhì)譜要做的是把和具體疾病相關(guān)的已知蛋白迅速準(zhǔn)確、定量地檢測出來。但MALDI-TOF往往重現(xiàn)性較差，只能從事定性相關(guān)的工作。
中泰證券的研報指出，國內(nèi)臨床質(zhì)譜發(fā)展尚處于早期，新增市場或?qū)鹘y(tǒng)方法學(xué)的替代存在大量空白市場。微生物鑒定、新生兒篩查和維生素檢測將是國內(nèi)臨床質(zhì)譜最先商業(yè)化的三大領(lǐng)域，其中微生物鑒定由外企主導(dǎo)已經(jīng)開始對傳統(tǒng)方法學(xué)進(jìn)行替代，保守估計市場規(guī)模為24億元。
不過，質(zhì)譜設(shè)備價格昂貴，以200萬元左右的儀器為例，假設(shè)5年折舊、單個項(xiàng)目收費(fèi)100元，則每年需要的樣本量最少為3000個。醫(yī)院存在著送檢意愿低、購入質(zhì)譜儀缺乏動力的情況。
上述業(yè)內(nèi)人士向記者表示，生物質(zhì)譜在臨床上推進(jìn)較慢的原因在于，臨床質(zhì)譜實(shí)際上是為科研開發(fā)的質(zhì)譜方法學(xué)衍生出來的新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，除了增加具體的檢測項(xiàng)目，提高設(shè)備性價比，基于底層方法學(xué)上的突破和創(chuàng)新、在方法學(xué)層面上的簡化，使其適合高通量、時間短、易操作、成本低的臨床體外診斷場景需求，是臨床質(zhì)譜讓醫(yī)生、醫(yī)院“買賬”的關(guān)鍵。
