分子互作儀“黑神話”┃2024年1-8月招投標及新品

2024.9.04

　　司美格魯肽代表的GLP-1類藥物吸金能力驚人，2023年為諾和諾德貢獻212億美元，為禮來貢獻125億美元；2023年國內(nèi)已有 112 款 GLP-1類新藥進入臨床階段。這種多肽藥物的神效不僅針對糖尿病，還可作為減肥藥，甚至還有消除脂肪肝、預防阿茲海默癥、治療酒精成癮及改善心血管等功效。GLP-1類藥物發(fā)揮療效的一個重要因素是其是緩釋的、長效的，目前主要是周制劑，未來有望推出月制劑。談到緩釋和長效，我們自然會想到分子互作儀。藥物研發(fā)人員改造GLP-1原始結(jié)構(gòu)的主要目標，就是讓其與體內(nèi)蛋白結(jié)合，再慢慢解離，從而延長半衰期，更長時間地發(fā)揮藥效。分子互作儀就是測定GLP-1類藥物和體內(nèi)蛋白結(jié)合力的利器。

何為分子互作技術(shù)？

　　世間萬物之間普遍存在相互作用。蘋果落地或砸到牛頓頭上，這是宏觀的力的體現(xiàn)，是可視化的相互作用。此外，還有肉眼不可視、微觀的相互作用，它就是分子互作，是一切生命活動的基礎(chǔ)。

　　我們以生物大分子為例，做進一步的闡述：生物大分子主要指蛋白質(zhì)、核酸、多肽、多糖、脂類等構(gòu)成生命的重要物質(zhì)，它的活性和功能是通過分子間的相互作用來實現(xiàn)的，并引起生物分子的生物、化學、物理等性質(zhì)的變化，而這種變化可通過特定的檢測方法定量或定性分析，這種分析方法即分子互作技術(shù)（molecular Interaction Analysis）。

　　分子互作技術(shù)是利用物理、化學或光學等檢測手段，從動力學、親和力及熱穩(wěn)定性角度，對肉眼無法捕捉的細微變化進行測定和表征，包括平衡解離常數(shù)（Kd）、親和力（Affinity）、結(jié)合常數(shù)（Km）、結(jié)合的配比、結(jié)合位點、作用方式、自由能變等，其中結(jié)合常數(shù)是表征相互作用強弱最重要的參數(shù)之一。事實上，分子互作技術(shù)不局限于大分子之間的互相作用，還包括小分子之間、小分子與大分子及分子組裝體之間的結(jié)合，對于揭示生理或病理問題，或制藥領(lǐng)域的藥效、給藥時間等至關(guān)重要。

　　在本文中，分析測試百科網(wǎng)對2024年1~8月份，分子互作儀招投標情況進行了統(tǒng)計分析，為大家充分了解國內(nèi)外分子互作儀生產(chǎn)廠家的綜合實力和市場分布提供了數(shù)據(jù)支持，也為大家購買分子互作儀提供參考。本文還進一步介紹了目前流行幾類分子互作技術(shù)，對高校、科研院所、藥企、疾控等單位選擇適用的表征技術(shù)提供了可靠的依據(jù)。

風云迭起，2024年1~8月分子互作的招投標

　　2023年上半年，筆者曾詳細介紹過分子互作的江湖故事：分子互作江湖（上）：門派林立市場火爆和分子互作江湖（下）：主要玩家和新產(chǎn)品。在“分子互作江湖”文章中，筆者曾整理分析了2021年1月~2023年4月，兩年多時間里分子互作分析儀中標信息。而在分析測試百科網(wǎng)發(fā)布的另一篇文章：中標市場洞察：熱門分子互作儀選購榜單出爐，八種型號備受追捧，統(tǒng)計了2023年5月~2024年4月一年時間內(nèi)分子互作儀中標情況。

　　在本文中，分析測試百科通過對中國政府采購網(wǎng)、千里馬等招標網(wǎng)站發(fā)布的信息進行統(tǒng)計，使用“分子互作（分析）儀”、 “生物分子相互作用分析儀”、“表面等離子共振SPR”、“等溫滴定量熱儀”、“生物膜干涉BLI”、“微量熱泳動儀”等作為關(guān)鍵詞進行搜索，統(tǒng)計出2024年1~8月份不同類型分子互作儀中標的情況。

分子互作儀招投標的行業(yè)分布

　　分子互作儀應用主要集中在制藥、高校、科研院所疾控、醫(yī)院及質(zhì)檢等行業(yè)，根據(jù)招投標數(shù)量，購買的絕對主力是高校，占比達51.2%，其次是科研院所，占比36.6%。而高校和科研院所的應用，主要集中于藥物研究、疾病治療（細胞治療）、生化和分子生物學、病毒學、種質(zhì)資源、遺傳育種等學科方向。雖然制藥企業(yè)是分子互作儀的主力用戶之一，但藥企一般不采用招標的形式，這給我們的統(tǒng)計帶來遺憾。

　　受全球經(jīng)濟下行的影響，今年分子互作儀的招投標量有所下降，但也不能因此否定其市場應用上的巨大潛力和在生命科學研究領(lǐng)域的意義。

圖1 2024年1-8月招標行業(yè)占比情況

分子互作儀的“三駕馬車”及主要品牌型號

　　本文重點對2024年1~8月份，分子互作領(lǐng)域的招投標情況進行總結(jié)和分析，雖然時間較短，但希望這個統(tǒng)計結(jié)果能起到以點概面、窺豹一斑的效果。

　　2024年1-8月份，分子互作儀中標臺數(shù)是41臺，其中思拓凡Cytiva、賽多利斯Sartorius和諾坦普Nano Temper，三家企業(yè)的中標數(shù)量為32臺，占中標數(shù)量總和的78.05%。不同品牌的詳細占比情況見圖2。

圖2 2024年1-8月不同品牌中標數(shù)量占比情況

　　2024年1-8月份，分子互作儀中標總金額9143.202萬，涉及7個品牌，11種型號。

　　由圖2可知，統(tǒng)計期內(nèi)，分子互作儀中標金額的前三甲中，Cytiva以38,598,500元中標金額位居第一，賽多利斯以28,324,380元占據(jù)第二，諾坦普Nano Temper排名第三，馬爾文第四。Cytiva中標臺數(shù)與賽多利斯相當，但總金額遙遙領(lǐng)先。值得一提的是，Cytiva的Biacore 8K以高靈敏度、高通量、多組道、2小時完成384個樣品檢測等突出技術(shù)優(yōu)勢，中標價格達500萬左右，這是任何型號的分子互作儀無法比擬的。即使這么高昂的價格，在2024年過去的8個月，Biacore 8K依然四次中標。

圖3 2024年1-8月不同廠商中標金額（單位：元）

　　分子互作儀價格昂貴，后期維護成本高，讓大量需要測量分子間相互作用的中小型藥企、高校、科研院所等面臨購買門檻高與應用成本高的難題。而以小鱷、量準、英柏和極瞳為代表的國產(chǎn)品牌興起，為分子互作儀的普及提供了解決方案。

　　分子互作領(lǐng)域門派林立、各懷秘籍。幾種型號因其卓越的性能而受到追捧，包括Octet R8、Biacore 8K、Monolith X、Octet R2、MicroCal PEAQ-ITC、Biacore 1K及GatorPrime等，Biacore 8K、Octet R8等一些新品在招投標市場開始凸顯優(yōu)勢，而在前幾次統(tǒng)計中的“爆款”，呈走弱趨勢。正所謂：江湖代有新品出，各領(lǐng)風騷三五年。

　　這些分子互作儀是各門派先進技術(shù)的載體，具有廣泛的適應性，滿足科研和應用領(lǐng)域?qū)Ψ肿踊プ餮芯康亩鄻踊枨蟆?/p>

　　招標的地域分布，也是我們關(guān)心的一個問題。為此，分析測試百科網(wǎng)做了一個統(tǒng)計分析，如圖4所示，招標情況與該地區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)或科研集中程度有一定的關(guān)系。

圖4 2024年1-8月各省招投標數(shù)量分布統(tǒng)計

分子互作儀技術(shù)各有千秋

　　市場上流行的分子互作儀的技術(shù)基礎(chǔ)不同，可謂門派林立、亮點紛呈，不同廠家各藏武林秘籍，主要包括：

　?。?）表面等離子共振技術(shù)（SPR），代表品牌為思拓凡（Cytiva），賽多利斯，英柏；及由SPR衍生出的NanoSPR，代表品牌為量準（Xlement）；以及陣列SPRi、局域SPRi等。

　?。?）生物膜干涉技術(shù)BLI，代表品牌為賽多利斯（Sartorius）、小鱷生物（Gator Bio）；

　?。?）微量熱泳動技術(shù)MST，代表品牌為諾坦普（NanoTemper）；

　?。?）光譜位移技術(shù)，代表廠家品牌為諾坦普（NanoTemper）；

　　（5）光柵耦合干涉技術(shù)GCI，代表品牌為馬爾文（Malvern）；

　?。?）等溫滴定量熱分析ITC，代表品牌為馬爾文（Malvern）、TA儀器。

　?。?）其它如CG-MALS，

　　從代表廠家看出，分子互作從SPR誕生，最初是無標記的技術(shù)，是大部分廠家的選擇，值得一提的是，賽多利斯最早采用BLI技術(shù)，但后來也推出了SPR技術(shù)（Octet SF3）。當分子互作技術(shù)廣泛推廣后，人們發(fā)現(xiàn)通過測定的主要參數(shù)就可以推斷分子相互作用的情況，因此出現(xiàn)了MST和光譜位移技術(shù)，而且在速度和使用簡便性上更有特點。正是因為特色突出，NanoTemper才異軍突起，迅速摘得分子互作市場上的第三甲。另外從中標的國產(chǎn)品牌來看，Gator Bio的創(chuàng)始人是BLI技術(shù)的發(fā)明人，市場對其容易認可；而量準的技術(shù)也在SPR技術(shù)上有了改進并具有極致性價比，由于具有特色也被市場認可。由此可以看出，分子互作技術(shù)多樣，客戶的心態(tài)非常開放，可以接納多種技術(shù)，但傾向于接受差異化定位、特色突出的企業(yè)。

表面等離子共振技術(shù)（Surface Plasmon Resonance, SPR）

　　SPR是最早的基于表面的無標記技術(shù)之一，SPR的發(fā)明具有劃時代的意義，它開啟了蛋白質(zhì)相互作用研究的新方向，為生命科學的研究提供了新的技術(shù)手段。

　　SPR檢測的是傳感器表面附近的消逝波場內(nèi)的分子相互作用引起的折射率變化。在這類傳感器中，玻璃支架上的金屬薄膜被特定波長的入射光照射。在特定的角度下，依賴于表面附件的折光率，激發(fā)所謂的表面等離子體。由于在反射光中損失了這部分能量，因此，反射光在檢測器上時會形成光強度的“下降”，即共振角（即SPR角）。

　　通過實時確定SPR角的位置，SPR可以測量金膜表面附近（~ 250 nm以內(nèi)）折射率的變化。儀器通常使用精密的微流路結(jié)構(gòu)引入含有分析物的溶液來進行檢測，并且至少需要一個參考流動池用于消除體積效應。

　　基于這一技術(shù)原理，Biacore AB公司于1990年開發(fā)了首臺SPR儀器。1996年，Biacore 正式進入中國。而Biacore分子互作儀的市場潛力被不斷看好，先是2006年被 GE 收購。2019 年，其分子互作業(yè)務版塊又被丹納赫生命科學平臺，以超過 20 億美金的價格再次收購而成為Cytiva旗下的品牌。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，Biacore（Biomolecule Interaction Analysis core technique）系列產(chǎn)品不斷改進迭代，目前已經(jīng)成為中美日等多國藥典收錄的分子互作檢測“金標準”。

圖5 SPR傳感器作用原理

　　量準醫(yī)療進一步發(fā)展了SPR技術(shù)，開發(fā)了MetaSPR（3D納米SPR），其技術(shù)原理是：當入射光照射到表面光學金屬納米結(jié)構(gòu)時，可引起金屬自由電子的共振，由于電子共振致使光的二次發(fā)射，從而形成特定的反射光譜。芯片表面的分子或溶液的變化會導致特定波長處等離子共振的反射光強度發(fā)生改變。當反射光譜發(fā)生位移后的波長減去位移之前的波長時，在某一波長光的強度顯著降低，某一波長強度顯著上升。因此可以通過獲取生物反應過程中兩波長的反射光強變化，得到分子互作信號。

生物膜干涉技術(shù)（BioLayer Interferometry, BLI）

　　生物膜干涉技術(shù)（BLI）是一種基于表面的、無標記的光學技術(shù)。BLI是華人科學家譚洪博士本世紀初的研究成果。與其他生物傳感器技術(shù)不同，BLI不使用復雜的微流控結(jié)構(gòu)，而是通過將光纖傳感器末端浸入樣品/緩沖液中來進行檢測。在檢測過程中，從光纖傳感器末端表面界面的反射光依賴于末端表面附近由于互作過程造成的厚度變化。該表面的反射光與內(nèi)部參考表面反射的光會發(fā)生干涉，從而形成干涉圖案。

　　當待測分子與浸泡在實驗溶液（如樣品）中的生物膜層表面結(jié)合時，膜層厚度和光譜干涉模式發(fā)生變化。通過實時記錄光譜干涉圖案的改變，該技術(shù)可以實時跟蹤傳感器表面附近分子結(jié)合與解離信息。

　　2001年，BLI技術(shù)原型機研發(fā)成功后，獲得了安捷倫和三家風投公司的青睞。其后譚洪博士在美國硅谷創(chuàng)辦了Fortebio公司，第一款BLI產(chǎn)品Octet QK于2006年上市后獲得成功。2011年，F(xiàn)ortebio后來被Pall收購，2015年P(guān)all被丹納赫收購，由于反壟斷的要求，2020年又被賽多利斯收購。2020年底，BLI技術(shù)被正式收錄于《美國2021版藥典》1108章，標志著BLI技術(shù)作為藥物檢測標準規(guī)范。

圖6 BLI檢測原理示意圖

微量熱泳動技術(shù)（MicroScale Thermophoresis, MST）

　　微量熱泳動（MST）是Nano Temper十多年前首創(chuàng)的一項技術(shù)，是一種基于熒光的生物物理技術(shù)，用于量化分子間相互作用的強度。

　　MST 的原理是，當目標分子與配體相互作用時，與目標分子結(jié)合的熒光團周圍的化學環(huán)境會發(fā)生變化，從而導致熒光強度的變化。在 MST 測量過程中，應用短暫而精確的激光誘導溫度升高來放大與配體結(jié)合量相關(guān)的熒光強度變化。MST不受 buffer限制，幾乎覆蓋全部類型的分子，具有靈敏度高、簡便、快速、樣品消耗少等特點。

　　Monolith儀器通過玻璃毛細管直接在靶標和配體混合物的溶液中測量親和力。

　　圖7 MST技術(shù)原理

光譜位移技術(shù)（Spectral Shift）

　　2022年，NanoTemper又推出基于光譜位移技術(shù)的Dianthus和結(jié)合兩種技術(shù)的Monolith X。光譜位移技術(shù)是一種基于熒光的生物物理技術(shù)，用于量化分子相互作用的強度。光譜位移技術(shù)的原理是，當目標分子與配體相互作用時，與目標分子結(jié)合的熒光團周圍的化學環(huán)境會發(fā)生變化，從而導致等溫條件下熒光團的發(fā)射光譜發(fā)生微妙的波長偏移。在光譜位移測量中，熒光比率測定值是通過同時記錄兩個預選波長的發(fā)射熒光來得出的。Dianthus 和 Monolith 是唯一使用這項技術(shù)進行親和力定量檢測的儀器平臺。

　　光譜位移能夠直接通過微孔板或玻璃毛細管觀察和測量靶點和配體混合物溶液中發(fā)射光譜的變化。實驗時將配體進行比例稀釋，加入恒定濃度的熒光分子，在用590nm的光激發(fā)樣品后，儀器會同時監(jiān)測雙波長（650nm和670nm）下配體結(jié)合引起的光譜位移，將兩種波長下的熒光強度比值與對數(shù)的配體濃度作圖，可擬合得到平衡解離常數(shù)Kd。?

光柵耦合干涉技術(shù)（Grating-Coupled Interferometry，GCI）

　　在波導干涉測量中，折射率的變化是在傳感器表面附近波導的消逝場內(nèi)測量的。這些折射率的變化會導致波導結(jié)構(gòu)中光的相位（相位調(diào)制）發(fā)生變化。光在整個波導結(jié)構(gòu)中傳播，具有較長的作用距離（可達 3 mm），產(chǎn)生跨越傳感器表面整體的倏逝波。相位變化信息以干涉圖案方式輸出。

　　2015年，瑞士Creoptix公司（現(xiàn)屬Malvern）推出基于GCI的實時分子互作儀器WAVE。

圖8 GCI技術(shù)原理

等溫滴定量熱技術(shù)（Isothermal Titration Calorimetry, ITC）

　　等溫滴定量熱計通過測量分子相互作用時釋放或吸收的熱量來完成測定。等溫滴定量熱法是一種高分辨率方法，用于完整表征相互作用的基本化學細節(jié)。該方法測定溶液中兩種或多種化合物（小分子或大分子）的結(jié)合常數(shù)、反應化學計量和總反應能。可對溫度條件進行控制以了解相互作用的溫度依賴性。

圖9 ITC技術(shù)原理

多種分子互作技術(shù)的比較

　　在簡單介紹的基礎(chǔ)上，我們進一步對每種分子互作技術(shù)優(yōu)缺點進行比較。下邊，筆者比較了主要幾種分子互作技術(shù)的優(yōu)缺點。目前，市場上流行的主要分子互作儀，無論大分子的蛋白或小分子的藥物，都可檢測。

分子互作儀的主要廠家及代表產(chǎn)品

　　筆者去年的文章：分子互作江湖（下）：主要玩家和新產(chǎn)品，曾詳細介紹過一些著名廠家及產(chǎn)品，如Cytiva、賽多利斯、Nano Temper、馬爾文及國內(nèi)品牌小鱷、量準、英柏等。本文重點介紹這一年來的新品或新廠家。筆者統(tǒng)計了一下，近一年多時間，主要國內(nèi)品牌推出新品。畢竟分子互作儀是國內(nèi)的新生事物，具有旺盛的生命力。

TA儀器（Waters）

　　Affinity ITC

　　TA儀器是擁有60多年熱分析儀研發(fā)生產(chǎn)的專業(yè)廠商，其前身是杜邦（Dupont）儀器部，1990年從DuPont獨立。1996年，TA儀器被美國Waters集團并購。之后，TA儀器開展了一系列并購活動：2006年收購三大專業(yè)生產(chǎn)微量熱儀器公司之一的瑞典Thermometric Ins.，推出TAM 系列新品；2007年收購三大微量熱儀器公司之一美國Calorimetry Science Corp.，并推出Nano系列新品。

圖10 TA的Affinity ITC

　　由名字可知，Affinity ITC 技術(shù)門派上屬于ITC系列，它是TA儀器的經(jīng)典產(chǎn)品，由一個靈敏的量熱計和一個機械化注射器組成，該注射器可將精確數(shù)量的樣品輸送到含有目標分子的量熱池中。Affinity ITC的實驗過程由軟件控制并設(shè)計，注射器定時輸送微量樣品。Affinity ITC的自動化可自動從溫控96孔板直接輸送樣品，以供無人值守狀態(tài)下使用。自動清潔消除了樣品殘留效應，自動上樣可確保每次都以相同的方式將樣品輸送至儀表。

　　概括說，Affinity ITC還包括如下特點和優(yōu)勢：AccuShot?進樣器加樣精準到位，混合效果好。FlexSpin?攪拌器采用創(chuàng)新的慢速攪拌技術(shù)，提高混合效率和靈敏度全自動、自定義的系統(tǒng)清洗程序消除批次間污染。智能硬件定位，加樣精確可靠。通過主動式固態(tài)加熱及冷卻系統(tǒng)，實現(xiàn)真正的恒溫控制。可選標準體積（1.0mL）或小體積（190μL）池。經(jīng)行業(yè)驗證的96孔溫控液體處理自動進樣器，可在購買時配置，也可日后添加。功能強大的ITCRun和NanoAnalyze?軟件提供方法優(yōu)化、模型擬合、批量分析、繪圖和數(shù)據(jù)導出等全面的工具套件。

　　RS -DSC

圖11 TA的RS-DSC

　　RS-DSC快速篩選差示掃描量熱儀是TA儀器近些年推出的新品，它具有如下特點：首先，可同時分析多達 24 個樣品，從而更快地深入了解藥物產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。TA儀器 RS-DSC 技術(shù)還簡化了高濃度藥品的表征。RS-DSC 應用一次性 MFC（微流控芯片）盛放樣品，可確保材料的高效使用。MFC 需要<15 ul 的樣品量，該設(shè)計減少了繁瑣的樣品稀釋、重復儀器清潔和污染風險，從而實現(xiàn)更清潔、更簡化的操作。

小鱷生物（Gator）

　　小鱷生物是BLI技術(shù)發(fā)明人、華人科學家譚洪博士在國內(nèi)創(chuàng)立的、基于BLI技術(shù)的分子互作儀品牌，小鱷生物自誕生以來，很快在國內(nèi)分子互作儀市場占據(jù)一席之地。我們在去年的文章中報道過小鱷的生物互作儀：GatorPrime和 GatorPlus。2023年10月，小鱷生物推出兩款分子互作儀：Gator? Pivot和Gator Pilot。

　　Gator? Pivot

圖12 小鱷生物的Gator? Pivot

　　Gator?Pivot在高通量檢測上又邁進了一大步，它擁有16通道檢測能力，2個樣本板位（96或384孔板），單次運行最多可檢測816個樣本，為高通量用戶提供了更多選擇。與同系列產(chǎn)品比較，擴大了樣品溫度調(diào)節(jié)范圍（15~40℃）并增加防揮發(fā)功能，可以滿足更多蛋白和核算類樣本分析的實驗需求。

　　Gator? Pilot

圖13 小鱷生物的Gator?Pilot

　　Gator?Pilot是低通量檢測的理想化選擇，采用簡單、靈動的機身設(shè)計，降低用戶使用成本的同時提升靈活性。擁有4通道檢測能力，適配 96 孔板，能夠進行精準的動力學和定量研究。

量準

　　WeSPR??200

圖14 WeSPR??200

　　2023年12月，量準推出了WeSPR??200多功能分子檢測儀，其兼具SPR與ELISA兩種檢測功能，可用于實時、無標記、快速分析多種生物分子之間的相互作用，獲得高質(zhì)量的動力學、抗體篩選、表位鑒定以及濃度測定等信息；具有8個光纖檢測通道，可以使用單個通道或最多八個通道進行分析，從而實現(xiàn)樣品通量的靈活性；全新升級的賦予功能，能夠顯著提高檢測精度及穩(wěn)定性；配套軟件分析平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一站式處理。

　　WeSPR? One Auto

?圖15 WeSPR? One Auto

　　2024年3月，量準推出了WeSPR One Auto全自動生物分子相互作用儀。WeSPR One Auto是基于MetaSPR技術(shù)，是以納米微陣列生物芯片為檢測集質(zhì)，通過檢測共振反射或吸收峰強度的變化來測定分子之間的相互作用，并通過結(jié)合智能化的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可實現(xiàn)從樣品處理、反應運行到結(jié)果分析的全流程自動化操作。無論是蛋白-蛋白、蛋白-核酸、抗原-抗體、還是小分子與生物大分子間的復雜互作關(guān)系，它都能以極高的靈敏度和更低的分子量檢測下限進行深入探究和分析。

　　WeSPR One Auto在抗體開發(fā)、藥物篩選、細胞治療及基因治療等研究中發(fā)揮了不可或缺的作用，為全球科研工作者提供了強大的工具支撐。

極瞳

　　極瞳生命科技有限公司專注的第一條管線是基于SPR技術(shù)路線的分子互作儀的產(chǎn)業(yè)化。 2023年9月，極瞳生命推出了高通量生物分子互相作用分析儀S-CLASS。

　　極瞳S-CLASS是基于SPR技術(shù)開發(fā)的高通量分子互作儀，它是國內(nèi)首臺8進樣針16通道SPR分子互作儀，能夠平行檢測8種不同樣品，快速獲取動力學和親和力數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可容納兩塊96孔或384孔標準微孔板，在運行時樣品艙門可獨立開取以進行更換，大幅提高運行效率。采用全新積木式程序編輯界面對新用戶友好，8進樣針可獨立進樣無需浪費孔板位置。極瞳S-CLASS有望突破國外壟斷設(shè)備。