DNA分析与现场即时检测全球市场展望

流感病毒的透射电子显微镜照片

　　医疗、保健、农业、畜牧业、食品及生命科学领域的分析检测技术近年来发生了巨大的变化。由于DNA分析技术、RNA分析技术及高级传感器技术等不断得到应用，对病毒、病原体及癌症等多种疾病的检测技术发展迅速，检测时间已变得越来越短，而且只需微量样本就能进行检测，同时，检测系统也实现了小型化和低成本化。在医疗、保健及生命科学等领域，新检测技术引发的变化已不逊于电脑和手机的普及。以这些技术为背景的“临床现场即时检测(POCT:Point Of Care Testing)”等相关市场正在快速扩大，预计全球市场未来会从目前的数千亿日元(数十亿美元)扩大到数万亿日元(数百亿美元)的规模。

　　实现病毒的即时检测

当前的临床现场即时检测市场

未来的临床现场即时检测市场

　　DNA和病毒检测以前一直是在大型研究机构集中进行。小诊所和中小医院如果想做稍微专业一点的检测，只能把血液和粘膜等样本送到研究机构，然后等待结果，通常需要等少则一周，多则一个月才能拿到检测结果。而随着技术的发展，DNA分析等专业分析检测工作已逐渐从研究机构转移到一线医疗单位，只需要几分钟到半小时就能获得结果的POCT技术有望实现患者在门诊室直接进行检测。POCT检测设备已经比以前大幅缩小了体积，检测费用也大幅降低，以前不用医疗保险的话需要几万到几十万日元(数百到数千美元)的检测费用已降低到几百日元到几千日元(几美元到数十美元)，能够以低成本快速检测病毒、细菌、癌症及成人病。

　　随着检测技术的普及，医疗以外的领域也开始采用POCT技术。例如家庭保健、百货商店的皮肤诊断、事故和灾难现场、通过农作物和家畜的DNA分析进行品种改良，以及食品行业的食品种类和产地认证等。

　　过去检测病毒的常见方法是利用生物体及其细胞进行培养、分离，然后用显微镜观察，通常耗时约1-2周，无法用于POCT。目前，面向POCT的病毒检测方法利用的检测原理主要是两种，一种是利用抗原抗体反应的方法，一种是利用DNA和RNA的互补性的方法。第一类方法包括免疫层析法、SPR法等，其中最常见的是免疫层析法，由于这种方法不进行培养和扩增，所以存在灵敏度较低、样本中的病毒较少时无法检测出病毒的问题，实现高灵敏度是重要研究方向。第二类方法包括PCR法、LAMP法等，其中PCR法是代表性方法，近期出现的利用DNA分析技术的POCT技术的进展，主要取决于PCR法的进展。这类方法的缺点在于DNA在复制时或多或少会出现错误，即会发生基因突变，DNA和RNA的扩增数量越多，这种错误也越多。因此，要想准确分析DNA碱基序列，需要使用在不扩增下检测DNA的技术。

　　由于预见到POCT市场会扩大，一些仪器企业先后开发了便携式检测系统，如NEC开发的便携式DNA身份认证装置，产业技术综合研究所(AIST)的便携式PCR仪，及15分钟即可判断是否感染病毒流感病毒和诺如病毒并在智能手机上显示结果的便携式病毒检测系统。

　　市场多年停滞

　　其实，早在10多年前就有着DNA分析和POCT技术将普及的观点，一些专家和分析师认为其潜在市场非常大。然而，市场并未按照这些预测增长，直到一两年前，DNA分析技术的全球市场在长达数年里一直保持着约800亿日元/年(约合7.80亿美元/年)的规模(其中日本市场约为50-60亿日元/年)，每年都没什么增长。

DNA分析的市场规模

　　过去市场长期增长停滞主要是由于两方面的原因：

　　一是涉足医疗领域的门槛高，在各国要进入医疗领域都要经过政府机构复杂的审批程序。疗效审批等必要手续对从其他领域跨入医疗领域的而企业来说困难是尤其的大。即使好不容易获得了产品销售许可，能否使用医疗保险等也是未知数，可谓困难重重。而对采用POCT的诊疗来说，能否使用保险直接决定着业务的成败。

　　另一方面，新的检测技术很多都在诊断结果的有效性和再现性方面存在较大的问题。有些企业曾经一度取得了美国食品药品监督管理局(FDA)的批准和日本《药事法》临床应用产品的销售许可，但后来因为出现了推翻临床应用有效性的数据，许可遭到取消。

　　新的转机：每种检测市场规模都有数亿美元

　　这样的状况直到最近才发生转机。突破批准许可和技术可靠性的障碍、实现DNA诊断和POCT蓝图的技术和产品在近年来不断出现。

　　新技术案例成功的关键在于检测对象明确，而且，每种特定的检测都有了几百亿日元(数亿美元)的市场规模，这样的市场在最近1-2年出现了多例。

　　利用孕妇的血液，通过DNA分析来检测胎儿染色体异常的新式产前检测NIPT((Non-invasive prenatal testing，无创产前基因检测)已于2011在美国全面普及，并于2013年4月开始在日本普及。与之前用一根长长的针刺进孕妇腹部的羊水穿刺检查不同，这种检查本身不会导致流产。

　　拥有此检测技术的企业之一，美国Illumina公司预测，2013年NIPT的市场规模大约为6亿美元，该公司预计5年内仅美国每年就有150万-200万孕妇接受NIPT，这一数字将是2013年的10倍以上。虽然NIPT目前还只是大医院才有的检测技术，不过从技术上来说，实现POCT也只是时间问题。

　　POCT还有很多成功案例。利用DNA分析技术现场检测会造成医院内感染问题的病原菌MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和结核菌等的系统在最近几年已经成功普及。8年来，美国在该领域的最大企业Cepheid在诊断市场上的销售额从几乎为零的状态扩大到了每年3.5亿美元。

　　罗姆和牛尾电机在10年代前期已开发出了可利用几微升的微量血液进行检测的系统，罗姆表示有炎症的C反应性蛋白(CRP)值和用于糖尿病检查的血红蛋白A1c(HbA1c)值用7分半钟就能得到检测结果。在过去，这一市场并不大，2011年3月牛尾电机向罗姆转让技术和销售许可后，罗姆开始生产和销售这两种检测设备，而销售额也开始大增。罗姆称，销售额每年翻番，目前在日本每年销售100多万个试剂芯片，而在欧洲的销售目标是每年0.1亿个芯片。

　　糖尿病检测等领域的POCT也已经达到每年几百亿日元(数亿美元)的规模，糖尿病的POCT检测市场是由瑞士罗氏公司和的德国西门子公司等率先开拓的，目前仅日本已有约一半的诊所采购了相关检测设备。

作者：野沢哲生