IVD的核心技术,中国落后了一百年
2019-3-14 来源:不详 浏览次数:次研发和市场、行业动态是分不开的,没有研发,行业就被洋产品统治。大家一听关于IVD的研发,可能会想到新技术、新产品,例如新的基因测序法,新的检测癌症的仪器等等,可我们却忽略了一些IVD核心研发领域的发展。作者近期在参加许多大型医械展会,看到了许多新的国产百万级免疫发光仪、生化仪、poct小仪器等,看似都体现了中国厂商在IVD领域的巨大进步,可是IVD最核心的技术仍几乎没有突破。我们知道IVD的原理就是通过生化反应捕捉病人体内的生物标记物来进行诊断,那么能否发现优质的生物标记物就决定了体外诊断的可行性,然后才有机会诞生新的产品。
可生物标记物的发现和应用要经历一个极其艰难的过程,也难怪许多国内厂家生产二十多年产品,原料还要从国外进口,很多国外公司搞定了一个标记物,做成的产品,价格就是一些国产产品的倍甚至倍。在这个领域国外一直都是领导者,虽然中国近些年来进步很快,政府也大力支持科研,可是在自主创新上我们仍然短板严重。很多人都说国产产品的春天要来了,要在世界立足了,说此话是否为时尚早,我们看完以下内容即可知晓。
那么生物标记物到底要经历一个怎样的过程,才让那么多国内企业和科研机构望而兴叹呢?首先概括一下这个过程的几个步骤。
发现-筛选优化-临床验证-商业化
发现:
一般发现生物标记物的最终目标是研发一种以血液为样本的产品,所以往往需要在血液中探索标记物。血浆被认为是人体中各组织生理病理过程的最全面的代表物,研发方面已有大量的文献和科研基础。大家可能低估了血浆的复杂程度,透明清澈的微黄色液体中其实包含了几万种甚至几十万种蛋白质,一方面给我们提供了极佳的标记物“数据库”来供我们研究发现,一方面也极大的增加了发现过程的难度。虽然脑脊液、尿液等样本也被IVD使用,但是这些样本的复杂程度也不在话下。
血浆中一些蛋白质(密度)
在这大海一般的蛋白质样本中,如何辨别关键的标记物?在实验中,蛋白质都大同小异,要想“揪”出感兴趣的那么几个,需要大量的统计数据作为支持,通过对样本中所有蛋白质进行量化,得到大量数据后,再来分析目标蛋白质。并且蛋白质不像DNA那样可以大量复制(发现蛋白质以后才谈得上复制),样本量还是很小。有人尝试用抗原抗体阵列筛选目标标记物,最后发现目前的抗原抗体库的全面度还远远不够,很多标记物无法捕捉或直接漏掉。其它某些情况下,有人尝试在疾病发生处提取样本,例如直接在肿瘤处提取组织液,从而获得高浓度目标标记物的样本,可是拿这样的样本发现的标记物可能并无价值,因为和实际检测所用的样本差别较大。
因此,标记物的发现过程不确定性极高,对技术要求非常苛刻,是对实验室设备和科研人员水平的挑战,同时,由于需要对实验结果对比、讨论等,科研人员也需要大量的相关文献作为支持,国外的研究机构往往重金购买文献来构建文库,并在基础上不断创新,这也恰恰是科学发展的过程,而中国的主要模式就是从国外挖人回来,把这些海归当做文库,这个模式是不靠谱的,为了个别产品,挖人回来,国家再砸钱补助,确实可以有一定的效果,可这样无法使整个行业健康完整的发展,功利性太强了,很难有长期效应。中国无论是整体的实验室设施级别,还是科研人员的水平和积极性,都落后个几十年,所以近些年来中国虽然生产力很强,但是重大的突破和发现还是发生在国外。
筛选优化:
这一步也是极其重要的。经过了第一步,科研人员往往发现了几种甚至几十种潜在的标记物,可是究竟哪些有真正的临床意义呢?
首先,科研人员会再次用其他多种方法学对样本重新检测,以确保这些标记物的真正存在。然后,也是最重要的一步,就是验证这些标记物的独特性和专一性,例如一个独特的标记物,很容易被检测出来,一个专一的标记物,能确保检测的是某种特定的疾病,防止出现过多的假阳结果。
这一个步骤就需要大量样本了,不能再在个别样本中探索,这时要做一个整体的比对分析,所以整个过程花费大量的时间、人力、物力。
漫长的筛选过程完成后,再进入优化环节,通过不断地寻找并生产最优的抗原抗体作为标记物的捕捉载体,然后以各种方法学平台为基础,不断地尝试最优的组合。这就对抗原抗体的生产水平提出了挑战,生产出合格的抗原抗体后,如何使用全面的方法学去进行全面完整的验证,对实验室的能力是个很大的挑战。这样的过程往往只能发生在大型的商业科学实验室中,大学的实验室和一些小企业的作坊型实验室,完全没有相对的条件去完成这样的任务。过程中不断地试错,探索,也否决了功利型企业的成功可能性,这就涉及到了医学研发的痛点,在此不予赘述。
图中为一所国外商业实验室。一些商业实验室的价值超过上百亿美金
临床验证:
良久研发出的抗原/抗体+标记物组合,还要经历现实的考验:指标是否能到达国家要求?产品是否能满足医生需要?检测多样性极强的样本时,是否能保证精准性?能否排除病人生活因素带来的影响?例如国外开发的检测胃肠中血红蛋白的产品在中国可能就不试用,因为中国人比较喜欢吃鸡鸭猪血,胃肠中就存在一些外源的血红蛋白。
商业化:
标记物被证明了临床价值后,IVD企业会决定这个标记物是否有商业价值,这其中就要考虑技术、医疗、经济和法律上的因素。其中关于相关抗体、技术、生产工艺等专利权的保护,都会对整体的商业转移造成阻碍。例如罗氏的肌钙蛋白T通过Elecsys平台上独家检测,结果5年时全美只有个客户用他们的产品,而肌钙蛋白I检测平台就有八个以上的厂家生产,结果同年有多家客户使用。
然后,标记物诞生的产品还要满足多种其他要求,例如简单易用、干净整洁、快速高效、可重复性强等等。
最后,为了顺应市场的变化,厂家还要使用开发新平台和新产品,到时候这个标记物是否还能满足这些需求,就无法定论了,更多的临床试验接踵而至,甚至一切都要重头开始…
这四个步骤是一个可用标记物从无到有的必经之路,每个步骤都对国家的科研水平提出了巨大的挑战。其中也包含了巨大的商业风险,我们花几个亿,七八年研发出一个重磅产品,是否面世时已经失去了商业价值?或是其他企业研发出了更好的替代物等等一类的风险,都需要慎重考虑。
所以生物标记物是个巨大难题,中国可以不停地去复制、抄袭,但是想要成为世界的标记物领军者,恐怕还有很长的路要走!
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