质谱技术是一种通过测量离子质荷比,从而确定其质量与数量的定性定量分析办法,通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息,将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中,质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度,且得到了广泛应用的普适性方法。在仪器检测过程中,不同质荷比阳离子会在不同位置留下短直线影像,类似光谱线。又因为这些影像与它们的质量有关,所以被称为质谱,这种检测仪器就叫质谱仪。
质谱分析具有灵敏度高、样品用量少、分析速度快、分离和鉴定同时进行等优点,因此,质谱技术目前已经广泛应用于科研、工业、环境、能源、医学、刑侦等领域。按照应用划分,质谱的具体应用领域包括制药、环境监测、食品和饮料检测、生物技术、工业化学等。
1.2、质谱技术发展历程
1.3、质谱仪技术原理介绍
仪器构成
质谱仪是一种通过分析待测物质量获取其结构信息的仪器,基本原理为将分析样品(气体、液体、固相)电离为带电离子,这些离子被检测器检测后即可得到质荷比与相对强度的质谱图,进而推算出分析物中分子的质量。通过质谱图及分子量测量可以对分析物进行定性分析,利用检测到的离子强度可以进行精确的定量分析。质谱仪器主要由五部分组成:样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统。样品导入系统通过合适的进样装置将样品引入并气化,气化后的样品引入到离子源进行电离-离子化过程,电离后的离子通过适量的加速后进入质量分析器,按不同的质荷比分离,数据处理系统对其进行分析,获得结果。质谱仪器中重要的两个部分是离子源和质量分析器。
离子源
随着各种离子化方法不断发展,质谱分析技术广泛地应用于许多领域。多种离子化方法在分析应用价值上各具独特之处,其中既包括传统离子源如电子电离(EI)和化学电离(CI)技术,也包括新兴并广泛应用的电喷雾电离(ESI)、大气压电离(API)、激光解吸电离(LDI)与基质辅助激光解吸电离(MALDI)等技术,这些技术除了有宽广的样品适用范围与高灵敏度,还可与色谱仪联用以降低干扰。使用者可根据样品与被分析物的物理化学特性选用适当的离子化方法。
质量分析器
质谱组合方式——串联质谱
空间串联质谱
杂合质谱仪
色谱与质谱技术的结合
气相色谱-质谱(GC-MS)
在气相色谱-质谱法中,挥发性样品或气态样品借由样品注射针穿透橡胶隔垫而被注入样品加热区,样品在此区会快速气化,并经由载气推动而进入气相色谱柱,不同分析物在柱中因作用力不同而被分离,最终到达检测器端被检测分析。高分离效率的气相色谱与高灵敏度和高定性能力的质谱仪联用已成为分离与鉴定的主流方法之一,常应用于环境分析、植物代谢物分析、农药检测、脂肪酸与有机酸检测等。
液相色谱-质谱(LC-MS)
若分析物本身因高沸点、高极性、热不稳定性与高分子量而无法经由加热形成气态,就无法使用气相色谱-质谱技术测定。然而只要分析物可溶于液相样品,就可以利用以液体为流动相的液相色谱技术分离,并可在柱末端直接检测或回收。由于液相色谱-质谱法中的电喷雾界面极适合分析极性小分子、多肽与蛋白质大分子,因此液相色谱-质谱法也成为代谢组与蛋白质组的主要分析方法。
毛细管电泳-质谱(CE-MS)
毛细管电泳-质谱拥有比液相色谱更好的灵敏度与分离效率,因此也常被应用在生物医学临床诊断、植物代谢物分析、环境分析与食品分析等领域。毛细管电泳-质谱已被逐渐应用于疾病生物标志物的寻找与验证。
1.4、质谱行业发展现状
1.4.1、全球质谱行业发展现状
随着新药开发、药物再利用以及药物制剂的生产规模不断扩大,制药行业对安全性和质量措施的需求不断增长。碳中和政策将继续推动环境监测设备市场需求的大幅增长,严格的政府法规、以及市场不断增长的需求,将继续推动质谱仪的应用。在下游应用领域需求不断拓展的拉动下,全球质谱仪市场将保持稳健增长的态势。
目前,全球质谱仪市场呈现国际行业巨头垄断的态势,按销售额,市场的主要参与者为赛默飞、SCIEX(丹纳赫)、布鲁克、安捷伦、沃特世、岛津等公司,占据了全球98%以上的市场份额。据KaloramaInformation,2016年全球质谱市场中,SCIEX市场占有率22%,排在第一位。安捷伦、赛默飞和布鲁克市场占有率分别为20%、17%和16%。沃特世和岛津分别占有13%和10%份额。
从全球市场规模角度来看,根据MarketsandMarkets统计,2020年,北美地区质谱仪的市场规模最大,销售额占据全球市场的40%;该地区的生物医学和工业领域的政府投资不断增加,代谢组学领域研发力度加大也推动了该地区质谱技术的发展,美国是该地区最大的质谱仪市场,加拿大其次。欧洲市场规模占全球质谱仪市场的32%;英国、法国、德国、意大利占据了欧洲地区的主要市场份额。亚太市场的销售额占据全球质谱市场的20%;随着亚洲的经济发展,中国、印度、日本等国家对于质谱仪的需求也会不断提高,亚洲市场预计在未来将成为全球质谱市场中增速最高的地区,很多企业也在该地区设立生产工厂和研究中心,也为亚洲质谱市场的快速发展做出贡献;中国预计将成为亚洲地区增长最快的质谱仪市场。
1.4.2、国内质谱行业发展现状
质谱行业的发展现状
根据智研咨询统计,2020年中国质谱仪市场规模为142.2亿元,2015年至2020年中国质谱仪市场年均复合增长达19.44%。预计未来十年中国质谱仪市场规模仍将不断扩大。
据中国海关统计数据显示,2014-2020年我国质谱仪进口规模由6.2亿美元提升至15.27亿美元,按即期汇率折算成人民币后分别为44.7亿元(2014年),105.3亿元(2020年),而进口依赖度由2014年的94.7%降至2020年的74.05%,呈现改善趋势。2020年,我国质谱仪进口数量为13889台,其中从美国进口的数量为4535台,占我国质谱仪进口数量的32.7%,是我国进口质谱仪数量最多的国家。2020年国产质谱仪销售收入约为49.21亿元,同比增长21.2%。
国内企业逐步布局质谱仪市场
中国临床质谱行业的发展现状
临床质谱仪采购量快速增长,国产替代率逐年提高
我们统计了中国政府采购网2017年以来医院、疾控中心、妇幼保健机构等公立医疗机构临床质谱仪的采购情况。样本数据统计结果显示,2017~2021年公立医疗机构的临床质谱仪采购量呈现快速增长趋势,从2017年的110台增长至2021年的288台,采购金额由2.40亿元增长至7.27亿元。
按厂家来看,2017年以来所有采购的临床质谱中,SCIEX、赛默飞、安捷伦等国外巨头占据了大部分市场份额,进口质谱仪共占采购量的81.83%,国产质谱仪占18.17%。国产厂家当中,安图生物、中元汇吉、英盛生物和聚光科技所占份额相对较大。
国产替代率呈现逐年递增趋势,从2017年的3.85%快速增长至2021年的29.48%。
临床质谱产品:国产试剂布局完善,国产仪器追赶进程中
在试剂端,目前共有73个临床质谱试剂盒获批,进口试剂盒仅有WallacOy(珀金埃尔默子公司)2款产品获批,其余均为国产试剂盒。其中串联质谱试剂盒占比达93%,应用场景亦多为维生素检测、新生儿筛查等临床应用成熟的场景,产品同质化现象较严重。今后针对不同质谱类型及临床检测上不同的应用场景,如何展开差异化布局将成为企业竞争的关键。
1.4.3、国产质谱仪发展前景
质谱仪国产替代大幕拉开
临床质谱仪国产替代空间广阔
据前瞻产业研究院数据显示,在IVD的细分行业中,临床质谱仪的国产替代率处于最低水平。
参考生化诊断的国产替代历程,生化诊断经历了代理试剂——自产试剂——研发仪器——替代仪器的历程,在临床质谱行业,国产公司正处于研发仪器的阶段,我们预计5年内将有重大突破,国产市占率也将迅速提高。
产业政策加速国产替代进程
2.1、临床质谱发展历程
2.2、临床质谱产业链
临床质谱行业的上游主要包括生产零部件、仪器材料、试剂类材料的公司,中游行业包括质谱仪器及试剂公司,以技术能力为核心竞争力,下游应用行业主要包括第三方检测、各级医院、科研院校等,第三方检测与各级医院间合作较多。
上游零部件
中游仪器设备及试剂盒
仪器端:国外龙头占据先发优势,国内企业率先突破MALDI-TOFMS技术根据QYResearch的测算,2019年全球临床质谱仪的市场规模是7.98亿美元,实际销售量是2692台,预测在2025年会达到14.24亿美元,销售量将达到4855台,2019年到2025年的市场规模即销售额复合年增长率是10.13%。
试剂端:国内企业发展空间大,仪器搭配试剂盒销售模式尚未普及
由于国外质谱仪器大厂都是科学仪器的厂家,在国内没有原厂配套的IVD试剂,所以临床质谱领域没有出现罗氏、雅培之类的国外IVD巨头,给了国内临床质谱公司发展的机会。目前,获得药监局批准的试剂盒几乎全都是国产试剂盒。但实际应用方面,除新生儿筛查外,国产下游检测机构多选择自配试剂,仪器搭配试剂盒销售的模式尚未普及。目前,聚光科技等仪器公司已经开始布局试剂端,而安图生物、达瑞生物等IVD企业也开始研发或以OEM方式引进国外仪器,配合公司原有的体外诊断试剂打造一体化解决方案。另外,复兴诊断、和合诊断等下游检测机构也进入临床质谱试剂端。长期来看,能够解决仪器试剂适配问题,为下游提供一体化解决方案的国内公司,在竞争中将处于有利地位。
下游检测市场
医院检验仍占主流,质谱检测有待进一步渗透目前,国内临床检验市场目前仍以医院检验科为主,根据前瞻产业研究院的数据,2018年我国的第三方医学检验仅占临床检验市场的5%左右。
LDT使临床质谱的应用领域不断拓宽。美国临床质谱检测项目数量达几百项,涵盖新生儿筛查、治疗药物监测、代谢分子检测(氨基酸、脂肪酸、胆汁酸等)、类固醇激素检测、维生素检测、微生物鉴定以及毒物筛查等诸多应用领域;而目前我国临床质谱检测项目仅有几十项,还处于相对早期的阶段。
2.3、液相色谱质谱联用(LC-MS)——应用最广泛领域
新生儿早筛——质谱筛查覆盖率有着巨大提升空间
遗传代谢病给新生儿与家庭带来巨大风险。遗传代谢病(InheritedMetabolicDisorders)属于出生缺陷的范畴,由于基因突变导致酶、受体、载体及膜泵生物合成缺陷,机体糖、蛋白、脂肪和微量元素代谢障碍,导致多脏器疾病。
遗传代谢病危害严重,多见神经精神异常、代谢紊乱、酮症、严重呕吐、肝损害、心功能损害、肾损害。严重患儿于新生儿期发病,少数于学龄——成年发病,表现为急性或慢性脑病,造成痴呆、脑瘫,甚至死亡。据《中国出生缺陷防治报告(2012)》显示:我国出生缺陷发生率约为5.6%,每年新增出生缺陷数约为90万例。其中遗传代谢病病种繁多,已发现超过5000种,如先天性甲状腺功能减低症、苯丙酮尿症、先天性肾上腺皮质增生症、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症等。遗传代谢病的单病发病率低,总体发病却能达到活产婴儿的1/500,给患儿及其家庭带来巨大痛苦和经济负担。其中很多疾病可以获得有效治疗,通过药物、饮食、细胞移植、脏器移植获得良好的生存质量,而早期诊断、早期治疗是改善预后的关键,新生儿筛查是重要的防线。
我国大力推进新生儿早筛
发达国家已经建立完善的新生儿早筛体系,美国是最早开展MS-MS新生儿筛查项目的国家,英国、德国、澳大利亚、韩国、日本等国也已将新生儿筛查列为法定项目,其中美国和加拿大的新生儿筛查覆盖率已达到100%,发达国家的新生儿筛查率达95%以上,其他国家的筛查率也在逐渐提高。根据《“健康中国2030”规划纲要》的要求,卫健委于2018年8月20日制定了《全国出生缺陷综合防治方案》,明确要实现的目标:到2022年,出生缺陷防治知识知晓率达到80%,婚前医学检查率达到65%,孕前优生健康检查率达到80%,产前筛查率达到70%;新生儿遗传代谢性疾病筛查率达到98%,新生儿听力筛查率达到90%,确诊病例治疗率均达到80%。先天性心脏病、唐氏综合征、耳聋、神经管缺陷、地中海贫血等严重出生缺陷得到有效控制。
目前医学界关于新生儿早筛最为推崇的是液相串联质谱技术。卫生部临床检验中心新生儿疾病筛查室间质评委员会于2019年制定了《新生儿疾病串联质谱筛查技术专家共识》,促进该技术在我国新筛中的标准化和规范应用。随着我国近年来财政支持力度不断增大,新生儿筛查覆盖率大幅提升,2019年我国新生儿筛查比例已经达到95%以上,但中国新生儿免费筛查目前还局限覆盖一项疾病、两项疾病或四项疾病的阶段,多使用传统新生儿疾病筛查。目前美国、日本、韩国等使用质谱技术进行筛查的比率接近100%,由于知晓度低、价格昂贵等问题,中国目前使用该技术还未达到30%。质谱筛查目前属于自愿筛查的收费项目,收费200-400元,相对于3-4项疾病的传统筛查费用仍较高。但未来随着新生儿筛查检测项目的增多,操作和成本优势将越来越明显。伴随三胎政策出台,提高优生优育服务水平,综合防治出生缺陷的重要性将逐步提高,《中共中央国务院关于优化生育政策促进人口长期均衡发展的决定》指出,将扩大新生儿疾病筛查病种范围,这一政策将有力促进质谱的占有率提高。
维生素D检测——质谱金标准
多领域检测具有优势——质谱大有可为
类固醇激素检测
类固醇激素定量检测在内分泌疾病的诊疗中发挥着重要作用。人体内有数百种类固醇,根据其功能或受体不同可分为五类:糖皮质激素、盐皮质激素、雄性激素、雌激素和孕激素。类固醇激素在代谢、免疫功能、水和电解质平衡、性征发育、应激反应和生育等关键生理过程中发挥调控作用,一些肾上腺疾病和内分泌疾病都可以通过类固醇激素的检测来区分诊断。
目前,类固醇激素检测在国外已经基本实现了质谱法对传统生化免疫法的替代。随着国内临床质谱的发展以及第三方医学独立实验室的普及,质谱法检测类固醇激素在国内有望实现快速普及。
治疗药物监测(TDM)
精准用药可以帮助患者以最适合的药物、最适宜的剂量来治疗疾病,避免因药物选择不正确造成反复调药,既造成资源浪费也给患者带来负面的心理压力。治疗药物监测(血药浓度监测)是对治疗指数窄、毒性作用强、个体差异大的药物,通过测定其血液或其他体液中的药物浓度,制订个体给药方案,确保治疗药物浓度控制在治疗范围内,提高药物疗效、避免或减少药物毒副反应,达到最佳治疗效果的目的。其核心是个体化药物治疗。国内外已充分肯定TDM对药物治疗的指导作用。
传统免疫方法在TDM领域的劣势在于存在母体药物和代谢产物的交叉反应,导致被测浓度偏高,且单个测试成本高,不能同时检测多个药物;液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)法具有高通量、高灵敏度、高特异性等特点,已在国外TDM领域广泛使用,也是近年来我国精准用药的重要手段和研究热点。
根据国际治疗药物监测及临床毒理学协会调研结果,发达国家实验室用LCMS/MS测定四种常见免疫抑制剂(环孢霉素、他克莫司、西罗莫司和依维莫司)的比例高达47%-75%。LC-MS/MS法具有更好的线性、稳定性、精密度、准确性。质谱法作为精度最高的血药浓度检测方法,在国外已经取得广泛应用,考虑到我国目前药物监测普及度较低,有比较广阔的市场前景。
肿瘤标志物检测
嗜铬细胞瘤和副神经节瘤(pheochromocytomaandparaganglioma,PPGL)是分别起源于肾上腺髓质或肾上腺外交感神经链的肿瘤,肿瘤位于肾上腺髓质称为嗜铬细胞瘤(PCC),位于肾上腺外侧则称为副神经节瘤(PGL),二者合称PPGL。PPGL的肿瘤细胞会大量分泌儿茶酚胺及其代谢物。儿茶酚胺包括肾上腺素(E)、去甲肾上腺素(NE)和多巴胺(DA);其氧甲基化中间代谢物包括变肾上腺素(MN)、去甲变肾上腺素(NMN)和3-甲氧基酪胺(3-MT)。该类物质可引起患者血压升高及心、脑、肾严重并发症甚至猝死,是继发性高血压的病因之一。在临床症状上,包括原发性高血压、高肾上腺素症、甲亢、癫痫、绝经期妇女激素紊乱等诸多其他病症的表现与PPGL类似。因此,如何准确检测儿茶酚胺及其代谢物是诊断PPGL的基石。液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)因其高灵敏度、高特异性等优点,逐渐广泛用于儿茶酚胺及其代谢物的检测。美国内分泌学会关于PPGL的指南中推荐首选血浆游离儿茶酚胺代谢产物MNs(MN和NMN)或24小时尿分馏MNs作为PPGL筛查的诊断标志物,将LC-MS/MS作为首选推荐技术。
2016年3月,由中华医学会内分泌学分会肾上腺学组在中华内分泌代谢杂志发表的《嗜铬细胞瘤和副神经节瘤诊断治疗的专家共识》,推荐诊断PPGL的首选生化检验为测定血游离MNs或尿MNs浓度。MNs诊断PPGL的敏感性高达95%~100%、特异性69%~98%。建议使用液相色谱串联质谱分析(LC-MS/MS)或液相色谱电化学检测方法(LC-ECD)测定MNs。此外,LC-MS/MS也已经应用在乳腺癌、早期非小细胞肺癌、胃癌等多种肿瘤标志物的筛选与鉴定中。充分利用质谱技术的高通量特点,结合大数据技术的综合分析能力,必将大幅提升生物标志物在肿瘤诊治中的灵敏度和特异性。
毒物检测
临床上误食有毒有害物质后会导致不同系统的急性、亚急性疾病。快速有效地确定致毒物质是后续临床治疗的关键。在临床毒物分析诊断工作中,由于样品的复杂性、毒物种类的广泛性、分析目标物的不确定性、各种检验方法的局限性,使得毒物筛查技术一直备受毒物分析工作者的重视。随着质谱技术的发展,通过质谱数据库的比对查询来确认未知化合物变得相对简单易行。GC-MS具有与之相匹配的有机质谱数据库,该技术也是到目前为止最为成熟的技术,是未知毒物筛查确证的金标准。GC-MS在毒物筛查中,可以快速、高效、方便地为临床诊断、治疗提供依据。但GC-MS不适于难挥发、强极性、易热解的有毒有害物质。LC-MS技术对于难挥发、强极性、热不稳定毒性化合物的分析具有一定的优势,是未来毒物筛查技术的发展方向之一,多种检测手段的联合使用可提高未知毒物筛查确证的效果。
蛋白质组学
蛋白质组学是后基因组时代的一门重要学科。以蛋白质组等多组学整合为基础的生命组学,为基因组提供了更接近表型的验证和解释,为癌症早期发现、良恶性诊断、分型和个性化用药、疗效监测和预后判断等提供了更精确、更可靠的信息,使精准医学更加精准。目前蛋白质组学技术已经成为一个完整的系统,主要分为蛋白质组分离、蛋白质组学鉴定、蛋白质组学定量和蛋白质组学数据的分析处理。而质谱在其中发挥着重要的作用,是目前蛋白质组学分析的主要技术。
在蛋白质组学研究流程中,蛋白质鉴定是最关键的部分,而生物质谱技术在蛋白质鉴定当中一枝独秀。包括ESI-MS,MALDI-MS,串联质谱,Orbitrap等质谱技术在蛋白质鉴定当中发挥着不可替代的作用,质谱可以检测蛋白质的氨基酸组成、分子量、多肽或二硫键的数目和位置及蛋白质的空间构象等。其准确、灵敏和高通量的特点已经成为检测蛋白及多肽分子的重要技术。蛋白质组学定量是整个蛋白质组学的精华部分。在蛋白质组学的定量当中,相比传统的双向凝胶电泳及染色法,质谱具有适用范围广、灵敏度高等优点,发挥着重要的作用。在近年来新兴的靶向定量蛋白质组学中,主要包含的两类技术:多反应监测(MRM)和平行反应监测(PRM)都依赖于质谱技术。MRM主要依赖三重四级杆质谱,而更加新的PRM技术则依赖于新一代高分辨Orbitrap质谱仪。
微生物是难以用肉眼观察的一切微小生物的统称,包括细菌、病毒、真菌和少数藻类等。微生物检测是通过微生物的培养、鉴定、分析以及药物敏感测试等方式检测微生物的品种和行为模式的方法。感染性疾病我国是死亡率与发病率最高的疾病之一。2014-2018年,中国感染性疾病的发病率与死亡率始终维持在较高水平,2018年发病率达到559.4/10万;死亡率达1.68/10万。
由于临床科室的不足以及抗生素用药的泛滥,我国微生物检测行业前期发展较慢。2017年全球微生物检测行业市场规模为161.6亿美元,而中国仅为14亿美元左右。据疾控局数据,2018年全国三级医院设置感染性疾病科病房的比例不足八成。2020年,卫健委在《关于印发公共卫生防控救治能力建设方案的通知》提出,要提高县级医院传染病检测和诊治能力,重点加强感染性疾病科和相对独立的传染病病区建设,完善检验检测仪器设备配置,提高快速检测和诊治水平。随着国家的重视,预计微生物检测市场规模将会有较快的增长。据GlobalData预测,中国微生物检测行业市场规模将于2025年达到120亿元人民币。
微生物质谱检测普及率提升。据上海临床检验中心数据,上海及周边地区质谱细菌鉴定参评实验室数量由2015年的10家增加到2019年的40家,增加了300%,微生物质谱检测正迅速被医疗机构接受。考虑到微生物质谱仪与传统微生物检测相比在检测效率上有极大提升,降低检验科耗材成本,预计微生物质谱仪需求将进一步提升。MALDI-TOFMS在核酸分析上也可发挥重要作用。主要用于基因组的单核苷酸多态性(SNP)检测。单核苷酸多态性(SNP)是指基因组DNA序列上某个位置单个核苷酸碱基的差异,即基因位点的突变,在人群中的发生频率大于1%,是决定个体疾病易感性和药物反应性差异的重要因素,通过分析突变的位点,可预测疾病,并提供诊断意见和指导用药。临床最为常用的SNP检测手段主要为Sanger测序、荧光定量PCR、低密度基因芯片和焦磷酸测序等,但是这些方法并不能完全适合多基因多位点的检测需求。相比之下,MALDI-TOFMS利用多重PCR技术,1个反应管可同时检测多个SNP位点(最大可同时检测52个位点),可极大地提高多基因多位点的检测效率以及降低样本用量,满足临床新的需求。
在临床上,目前MALDI-TOFMS技术已较为广泛的应用于个体识别和亲权鉴定、胎儿RHD基因型鉴定、软骨发育不全基因筛查、耳聋基因热点突变检测等方面。目前已经有多家企业推出核酸质谱,主要有AgenaBioscience推出的MassARRAY核酸质谱,以及国内安图生物的Autofms1600、融智生物的QuanNUA/QuanNUA+核酸分型质谱系统、意迪默诚的QuanSNP核酸分型系统等。
2.5、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)——有望进一步开拓微量元素检测市场
3.1、临床质谱仪器市场空间预测
中国临床质谱仪器市场总体空间预测
根据QYResearch,2019年全球的临床质谱仪市场规模是7.98亿美元,折合人民币约50.75亿元。实际销售量是2692台,其中,亚太地区市场份额约为20%。预测在2025年全球临床质谱仪市场规模会达到14.25亿美元,折合人民币约90.43亿元,销售量将达到4855台。2019年到2025年全球市场销量的年复合增长率是10.33%。根据Frost&Sullivan的市场研究,2017年,日韩等发达国家和地区占亚太地区质谱仪总市场份额的65.6%,包括中国在内的其他地区占质谱仪市场的34.4%。考虑到中国质谱市场的飞速发展,我们合理推测,2019年中国临床质谱仪器市场占亚太地区的45%左右,结合同年亚太地区市场份额约占全球的20%,即中国质谱仪市场占全球市场的9%左右。
公立医疗机构临床质谱仪器市场空间
根据我们统计中国政府采购网的数据,2017~2021年公立医疗机构质谱采购台数年复合增长率为27.20%,采购金额年复合增长率为31.89%。公立医疗机构2017年~2021年质谱采购量合计至少为928台。2016年质谱保有量按500台估计,则我们保守估计2021年公立医疗机构质谱保有量至少为1427台。
第三方医检临床质谱仪器市场空间预测
根据第三方医检公司金域医学招股说明书及公司年报披露的数据,2017年6月30日,公司用于理化、质谱检验的设备原值9803.33万元,净值4947.59万元。2016年,金域医学理化、质谱检验收入2.34亿元,而2020年收入为3.49亿元。我们据此估计2020年金域医学质谱台数为55*3.49/2.34=82台。金域医学目前占第三方医学检验市场份额为30%,考虑到中小机构开展质谱检验项目的较少,其在第三方医检中质谱检验的占有率按40%估算,则2020年第三方医学检验总体质谱仪保有量约为82/40%=205台。
3.2、临床质谱检测市场空间预测
公立医院临床质谱检测市场空间预测
根据媒体的数据,2021年全球质谱临床检验应用市场规模约150亿美元,行业增速近20%。其中,美国临床质谱检验市场规模约为55亿美元,占据其整体医学检验市场15%左右。而我国质谱渗透率仅在1%左右。根据智研咨询的测算,2019年国内公立医院检验收入为3,156.5亿元,同比增长12.5%。质谱检测渗透率按1%来估算,目前公立医院质谱检测市场约为31.57亿元。以此来估算2025年,及2030年公立医院质谱检测市场规模。
第三方医检机构质谱检验市场空间预测
根据金域医学披露的数据,2020年金域医学质谱检验收入为3.49亿元,占2020年总收入的4.23%。仍假设其在第三方医检中质谱检验的占有率为40%。以此推算,2020年国内第三方医学检验机构临床质谱检测的市场规模约为3.49亿/40%=8.73亿元。
3.3、临床质谱各应用领域市场空间预测
微生物检测
根据蛋壳研究院测算,2021年中国微生物检测市场规模约为58.57亿元人民币,微生物质谱检测市场规模约为20.5亿元,质谱在该市场渗透率为35%。据头豹研究院预测2019年-2023年该市场年复合增长率将维持9.6%。传统方法检测价格在40~60元/项,质谱法在100~200元/项。
新生儿遗传代谢病筛查
根据蛋壳研究院测算,2021年我国新生儿数量为1062万人,新生儿早筛质谱检测市场规模17.2亿元,新生儿质谱渗透率为54%。此外,根据育娲人口研究院的预测,2025年新生儿人数约为1000万左右,2030年约为900万左右。
维生素D检测
根据蛋壳研究院测算,2021年维生素D质谱检测,新生儿检测领域渗透率为18%,妊娠期妇女渗透率为16%,老年人检测渗透率为3%。目前,质谱法进行维生素D检测的终端价格在120~180元/次左右。
药物浓度监测
根据蛋壳研究院的测算,质谱在药物浓度监测市场2021年的市场规模为38.55亿元。其中,需要采取精神类药物浓度检测的重度抑郁症患者为1600万人,渗透率为20%;因器官捐献需要采取免疫抑制剂药物浓度检测的约有37553例,渗透率为20%。
4.1、赛默飞——质谱行业技术引导者
公司简介
赛默飞世尔科技(ThermoFisherScientific)成立于1956年,是全球领先的科学服务公司,主要客户类型包括医药和生物公司,医院和临床诊断实验室,大学、科研院所和政府机构,以及环境与工业过程控制装备制造商等。赛默飞世尔科技主要由四个部门构成:生命科学解决方案部门、分析仪器部门、专业诊断部门、实验室产品和服务部门,帮助客户解决在分析化学领域从常规的测试到复杂的研发项目中所遇到的各种问题。
根据公司2021年报,2021年赛默飞世尔科技营收392.1亿美元,较2020年增长21.7%;净利润为77.3亿美元,较2020年增长21.2%。在营收、利润和自由现金流方面均取得增长。赛默飞世尔科技利润长期维持在较高水平。毛利率长期处于40%以上并保持上升态势,净利率整体呈上升趋势,由2016年的11%增长为2021年的20%。分析仪器板块收入与利润在维持较高水平。分析仪器板块业务主要包括实验室场景的仪器、消耗品、软件服务等,近年来收入稳定在50亿美元以上,受新冠疫情影响,2021年分析仪器板块收入为60.69亿美元,同比增长18.44%,占总营业收入15.5%。
质谱产品:品类全面、独有Orbitrap技术领先
质谱产品市占率位居全球前列
据KaloramaInformation,按销售额计,2016年全球质谱市场赛默飞市场占有率17%,排在第三位。
产品线涵盖质谱所有类型
临床质谱:OEM战略方式实现本土化
竞争优势:高研发投入与并购增强公司竞争力
高研发投入确保技术领先
赛默飞世尔的质谱技术源自美国质谱公司Finnigan和德国质谱公司MAT组成,是市场的技术领导者。质谱的发展与先进技术的支持以及应用的拓展密不可分,新产品对于巩固市场地位至关重要。赛默飞世尔研发投入占总营收近年保持在4%左右,2021年赛默飞世尔的研发投入14亿美元,同比增长19%,高额的研发支出彰显出公司对于创新与技术的追求。