当前位置: 首页 > 新闻 > 信息荟萃
编号:11317181
产业化进程待提速——生物芯片何时迎来春天
http://www.100md.com 2006年12月7日 《中国医药报》 2006.12.07
     生物芯片是当今一项十分重要的前沿技术,由生物学、微电子学与物理学等多门学科综合交叉形成。它能在厘米见方的芯片上实现分析过程的全自动化,同时分析速度也得到成千上万倍的提高。这一技术发端于上世纪70年代,随着1998年6月美国宣布正式启动生物芯片计划,各国也纷纷跟进,生物芯等瘸苯テ稹?br>如今,人们形象地将之描述为“一只脚仍然停留在研究所,一只脚已经迈向市场”,而第一步便跨进了医药行业大门。

    生物芯片未来的市场规模惊人,这一论调在业界已经不算新闻了。但是,到达光明前景的道路往往却是曲折的、崎岖的。进军生物芯片领域的企业越来越多,但他们的困惑也越来越多,有了好的技术却未必能获得市场的认可,却未必能顺利实现产业化。在这样的情况下,究竟是进是退,成为诸多企业正苦苦思索的问题。

    ——编者按

    ■应用前景广阔

    《生物芯片:本世纪最大的产业》,这是国内媒体在报道生物芯片产业时用的标题。该文写道“2001年,全世界生物芯片的市场已达170亿美元,用生物芯片进行药理遗传学和药理基因组学研究所涉及的世界药物市场每年约1800亿美元。专家预计,全球生物芯片工业产值最近5年的市场销售可达到200亿美元以上……2010年有可能上升为400亿美元。这还不包括用于疾病预防及诊治及其他领域中的基因芯片,这部分预计比基因组研究用量还要大上百倍。因此,基因芯片及相关产品产业将取代微电子芯片产业,成为本世纪最大的产业。”
, 百拇医药
    另据日本媒体报道,日本公司对生物芯片市场的预期是,2010年前后,生物芯片的市场规模在日本国内将达到500亿日元,全世界将达到数千亿日元的规模,约合几十亿美元。这一数字虽然远远小于国内媒体的预测,但仍不容忽视。

    各界看好生物芯片未来的市场空间,主要是由于其在实验研究和临床诊断等方面有着广泛的应用前景。生物芯片以分析核酸中的碱基序列特征为基础,通过对受检者的某一特定基因和其转录产物进行分析测定而阅持旨膊〗姓锒希?br>医学诊断方法从当今的生化、免疫、病原学诊断跃升到一个新的台阶。它特异性强、灵敏度高、通量高,可对疾病进行早期诊断、快速诊断,更利于疾病防治。

    2004年12月27日,美国食品和药物管理局(FDA)向罗氏诊断公司的DNA芯片和与之配套的美国Affymetix公司生产的芯片扫描仪颁发了医疗诊断准入许可证,这也是这一领域首个获准上市的产品。美国Affymetix公司是世界领先的生物芯片供应商,在日本,40%的市场份额都由其占据;在我国,它已和北京博奥生物芯片有限责任公司达成协议,共同开发先进的、技术专有的,并可兼容基因芯片系统平台的个人化基因芯片扫描仪以及建立基因芯片服务项目。
, 百拇医药
    此外,生物芯片技术在药物研发领域也有着极其广泛的应用,已逐渐渗入到药物研发过程中的各个步骤。以DNA芯片为代表的生物芯片技术,在药物靶点发现与药物作用机制研究、超高通量药物筛选、毒理学研究、药物基因组学研究以及药物分析等方面都得到了越来越广泛的应用。近年来,世界知名的制药公司纷纷与中小型生物科技公司结盟或合作,采用高通量或超高通量药物筛选技术进行先导物分子的筛选。要进一步提高筛选率,高通量筛选技术需要不断创新,这为生物芯片技术进入药物筛选领域开拓了道路。

    我国的科研人员希望能在中药现代化进程中发挥生物芯片的力量。人们普遍认为,中药现代化研究的难点在于中药成分的复杂性和中药作用机制的复杂性。由于生物芯片具有高通量、并行性、低消耗、微型化、自动化的特点,将其用于中药的研发,大有可为。如香港城市大学的生物芯片研究小组就利用DNA微阵列芯片研究了中药对肿瘤细胞基因表达的影响;他们还在开发能对中药有效成纸?br>行分离和筛选的生物芯片系统。香港理工大学的研究小组也采用DNA芯片对中药进行基因分型,从而鉴定中药的品种。
, http://www.100md.com
    ■各国企业扎堆

    巨大的市场空间和广泛的应用前景吸引了诸多商家的目光。美、英、德、加、俄、意、日等国的重要学术和工业机构都已投入大量资金和人力开展生物芯片方面的基础研究和应用开发。美国是生物芯片技术最为领先的国家,美国的很多著名生物芯片企业在全球市场中也扮演了技术、产品、专利和标准等全方位的特殊角色。

    欧洲、日本也将生物芯片技术列入生物技术中的重点发展领域,投入强度越来越大。许多国家在生物芯片领域已取得了重大的研究成果,并形成了一批相关产业。

    在日本,众多企业开始跨行发展生物技术业务也引起了人们的密切关注。2005年3月,日本佳能公司宣布进军医药市场,目标是实现DNA芯片批量生产。佳能称,公司将利用其在打印机方面采用的喷墨技术,开发DNA芯片的批量生产技术,目标是在2010年实现用于癌症、感染等疾病的基因诊断芯片的产业化。佳能并不是在生物技术领域“跨行”发展事业的唯一一家企业,住友胶木、东芝、东洋纺、凸版印刷、三菱Rayon等公司都在从事生物芯片的研发工作。这些知名日本企业扎堆生物芯片产业的原因很简单,在人口老龄化的背景之下,不重视健康医疗领域,不先下手为强,就会被竞争对手抛在身后;而他们也相信,5~10年内,这一领域将发展成为一个巨大的市场。
, 百拇医药
    许多重要的跨国公司都看好生物芯片的市场前景,纷纷加大投入,为新一轮的市场竞争做准备;有些则以资产重组为手段,组建与生物芯片相关的独立部门,以增强技术整合和竞争力。世界上一些大型制药公司也已建立了或诮⒆约?br>的芯片设备和技术,几乎所有的跨国制药公司都投入巨资利用基因芯片开展新药的超高通量筛选和药理遗传学、药理基因组学等研究。

    1997年前后,我国也开始了生物芯片的研究工作。目前,已有500余种生物芯片及相关产品问世,以北京博奥生物芯片、上海生物芯片,天津生物芯片、陕西超英为代表的30余家生物芯片企业正蓬勃发展,北京和上海两个国家工程研究中心已经渐渐发展成为行业龙头。2002年~2005年生物芯片累计实现销售额近2.5亿元,10余个芯片或相关产品实现产业化生产,部分产品已经进入国际市场。如激光共焦扫描仪,来自欧美、韩国等地的出口订单已经达到上百台,是我国为数不多的原创性生命科学仪器出口产品。

    我国生物芯片产业的发展离不开政府的扶持。我国是世界上最早批准生物芯片进入临床的国家。到目前为止已有6个芯片及相关产品拿到了不同形式的新药及医疗器械证书,其中5项获得863计划支持。如深圳益生堂公司开发的丙肝分型蛋白芯片、上海数康公司开发的多肿瘤标志物检测蛋白芯片、浙江江南生物科技公司开发的地中海贫血检测基因芯片、北京博奥开发的微阵列芯片扫描仪等。
, 百拇医药
    ■市场还待开拓

    也有专家指出,生物技术产业市场目前还没有真正形成。20世纪90年代初,日本东芝曾开发过用于诊断领域的电流检测方式DNA传感器,但令人失望的是,诊断用芯片的春天迟迟不来。东芝被迫于1996年退出了这一领域。虽然,东芝又于1999年重新进入这个领域,但那是后话了。

    在国内,北京博奥生物公司与北京万东医疗装备有限公司停止重组协议一事,也被业内人士认为是生物芯片产业化进程迟缓的结果。一方面是生物芯片领域发明专利的数量激增;另一方媸怯选⑼蹲势灯党烦觯饬钊宿限蔚南肿椿?br>许真的在提示我们生物芯片的春天还未到来,从研究所迈向市场的道路也并不平坦。

    目前,生物芯片的市场仍主要限定于研究用途。但是,研究用芯片并不能直接用于诊断用途。通常来说,用于研究的芯片主要是搭载有全部基因的高价产品,能够进行高通量分析,但是,用于诊断或者是微生物检查等方面的芯片,必须能够快速、准确而又低价地对特定的基因进行分析。唯其如此,生物芯片的个人临床诊断应用才能得到市场的认可,真正实现商品化。
, 百拇医药
    事实上,在产业化的道路上,企业要面临来自各个方面的挑战。如临床检测用的生物芯片进入医院就并不容易。因为,生物芯片需要配套的芯片检测仪器、耗材等,而国内自主研发这些仪器的公司不多,进口仪器设备便宜的要三四十万元人民币,贵的则高达百万元。多数医院认为,为了检测一种疾病,购买价值不菲的设备不值得;还有一些医院,即使拥有进口设备,但很少使用芯片检测,导致设备闲置情况严重。

    如何帮助医院方面更新观念,同时降低成本,吸引其加入,都是企业必须解决的问题。为此,已经有国内企业改变了原来只卖产品、卖技术的做法,开始实施“卖服务”的战略。医院或者研究机构只要将试验样品拿过来,由公司实验室利用自己的设备提供后续服务,然后将分析结果交给客户。

    政策环境是生物芯片产业面临的另一个问题。在药品和医疗器械领域,产品从研发到制造、销售都要受到许多法规、政策的制度性约束。尤其是在把握开拓新市场的时机方面,企业最容易受到影响。因为,政策制度的新动向可能带来市场环境的巨大转变——新标准和规定的出台可能导致已开发的技术无法实现产业化,蚱仁蛊笠蹈谋浼苹械牟的J健T谀承┕遥膊≌锒闲酒前凑找搅?br>器械的标准审查的,而在其他国家却是按照新药的标准审查,通过难度较大,这对希望开拓他国市场的企业来说也是不小的障碍。总之,敏锐地观察市场环境的变化,灵活修订原有的目标,都是企业风险管理的重要内容。
, http://www.100md.com
    文/田双泰

    ■相关链接

    生物芯片的技术来源可以追溯到一个多世纪之前,EdSouthern发现被标记的核酸分子能够与另一被固化的核酸分子配对杂交。他根据这一原理发明了South-ern blot,这一技术也被看作是最早的生物芯片。在上世纪80年代,Bains W.等人将短的DNA片断固定到支持物上,借助杂交方式进行序列测定,但基因芯片从实验室走向工业化,却是直接得益于探针固相原位合成技术和照相平版印刷技术的有机结合以及激光共聚焦显微技术的引入。它使得合成、固定高密度的数以万计的探针分子切实可行,而且借助激光共聚焦显微扫描技术使得可以对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测和分析。

    生物芯片的主要类型包括基因芯片、蛋白质芯片及芯片实验室三大领域:

    基因芯片 基因芯片(Genechip)又称DNA芯片(DNAChip)。它是在基因探针的基础上研制出来的,所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列,在探针上连接一些可检测的物质,根据碱基互补的原理,利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上,然后与标记的样品进行杂交,通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。
, 百拇医药
    蛋白质芯片 蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同,但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。鞍字市酒菇ǖ募蚧?br>型为:选择一种固相载体能够牢固地结合蛋白质分子(抗原或抗体),形成蛋白质的微阵列,即蛋白质芯片。Ciphergen公司的芯片能够从人体体液或组织中获取大量的微量蛋白质,以绘制捕获的蛋白质图谱。美国食品和药物管理局和国家癌症研究所已经使用Ciphergen公司的蛋白质芯片系统来确定和部分验证前列腺癌和卵巢癌的一些标记。

    芯片实验室芯片 实验室为高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记及检测为一体的便携式生物分析系统,它最终的目的是实现生化分析全过程全部集成在一片芯片上完成,从而使现有的许多烦琐、费时、不连续、不精确和难以重复的生物分析过程自动化、连续化和微缩化,属未来生物芯片的发展方向。

    美国普杜大学已开发出一种芯片实验室技术,将化学实验室的专用仪器缩微在芯片上,芯片上的仪器缩小到常规仪器的千分之一甚至百万分之一。这项成果使科学家能在一块硅片上堆积几十个或几百个“实验室”,每个“实验室”都能进行复杂的化学分析,从而可减少很多化学和医学分析的费用,并提高效率。它可以使研究人员借助一块芯片进行化学分析,同时进行大量的实验。, 百拇医药