破浪在即国产科学仪器蓄势勃发正当时

  据《科技日报》2021年7月的报道显示，我国近九成科学仪器依赖进口，从成长机遇看，我国制造业厚积薄发，科学仪器公司经过几十年的积累，再加上新冠疫情带来的巨大增量的市场空间，已经逐渐在部分领域形成一定的竞争力，逐步实现进口替代。作为国民经济高质量和基础科学创新的基础，科学仪器在制药与生物医学、环境监视测定、食品安全等领域扮演了至关重要的角色，据2018年数据统计，我国质谱仪器的进口比例高达85%，是我国科学仪器的重点发展领域，随着近年来政策的持续支持，十四五规划第一次把“加强高端科研仪器设施研发制造”纳入国家发展规划，7月30日召开的中央政治局会议提出加快解决“卡脖子”难题，发展“转精特新”中小企业，中国质谱领域在专利布局、产品创新和市场应用方面迎来了发展新机遇。本文将重点讨论全球市场下，以质谱仪为代表的科学仪器产业在制药和生物医学领域的国产化机遇与挑战。

  以质谱仪的销售情况为例，全球视野下质谱市场主要集中于欧美地区，其中北美地区占据了全球质谱仪市场的主导地位，美国是全球最大的质谱仪销售市场，英国、法国、德国则占据了欧洲地区质谱仪市场的主要份额。未来随着中国、印度等亚洲国家经济的持续不断的发展，亚洲各国对高端质谱仪的需求也会逐步的提升，预计亚洲在未来将会成为全世界质谱仪市场中增速最快的地区，而中国预计将成为亚洲地区增长最快的质谱仪应用市场。我国质谱产业起始于20世纪50年代中期，为了配合国内核工业的发展，在朱良漪教授的主持下中国第一台同位素质谱仪于1963年北分厂研制成功。但是，由于经济落后等原因，1965年一直到20世纪80年代左右，我国质谱市场基本被进口仪器所垄断。改革开放以后，我国开始从国外引进质谱等有关技术，这时候中国非公有制企业得到了迅速发展，但在国际竞争中仍处于十分弱势的地位。行业的加快速度进行发展开始于2004年，当时许多技术专家留学归国创业，形成了目前我国质谱行业的竞争格局。但总体上来看，我国现有的主要企业产品仍以光谱仪、色谱仪为主，质谱仪的研发尚处于早期。据统计，中国质谱仪市场规模从2014年的47.18亿元增加至2018年的111.93亿元，4年CAGR达24.11%，但国内厂商在中国质谱仪市场的占有率仅为14.40%，因此国产替代还有很大的发展空间，值得一提的是，国产仪器的价格往往比国外同种类型的产品便宜20%-50%，形成了一定的性价比优势。再加上政策的推动，国产替代有望实现加速。

  质谱在生物制药领域的应用 来源：Thermo Fisher、国金证券研究所 具体的分析方法比如肽图分析，作为生物治疗药物表征过程中的关键步骤及分析方法，从药物发现和开发到临床试验阶段再到生物生产和 QA/QC，肽图分析可以在一定程度上完成从蛋白质的消化到其组成肽的生物药的表征，确保生物药物分子的完整序列覆盖；要满足ICHQ5E和ICHQ6B等监督管理要求，制造商必须小心表征蛋白质的糖基化及其与药物临床活性的关系。糖蛋白的完整分析可提供关于低聚糖的一级结构及其在个别糖基化部位变异的信息，多糖分析也是质谱的重要应用之一。再比如抗体药物偶联物（ADC），是一种蛋白质（通常为单克隆抗体(mAb)）通过 ADC 交联剂共价结合（偶联）到小分子药物。mAb的定位能力与强效抗癌药物相结合，可敏感地辨析健康细胞和患病细胞。鉴于偶联药物的效力，开发这些生物治疗药物比单独开发mAb更加困难。质谱技术能方便地分离和表征这些新型分子。此外，在药代动力学研究和临床药物试验方面，相较于传统“小分子”的药代动力 学研究和临床药物试验，大分子研究的复杂性大幅度提高。基于高分辨准确质量数的 LC/MS 技术可提供高分辨率和准确度，使其成为代谢物分析、定性和定量的领先技术。 另一方面，生物治疗药物是目前增长最快的医药行业细分市场，在PD-1单抗、疫苗等重磅炸弹销售额持续增长下，2020年全球销售额TOP20的药品中，生物药占比达到66.8%，增长迅猛。按照美元价值排序的前十大药品中，其中七个是生物治疗药物。生物药市场持续高景气也让研发管线%，全球生物制药市场景气度持续向上。

  全球药品销售 TOP20 生物药占比及销售额 来源：医药魔方、国金证券研究所

  全球医药研发管线 来源：Pharma Intelligence、国金证券研究所 慢慢的变多产品即将商业化生产，生物药市场呈现快速地增长态势。据弗若斯特沙利文统计，中国已有包括100余个生物仿制药项目（9类单克隆抗体方向）、20余个抗体偶联药项目、15个以上双特异性抗体项目与15个以上CAR-T项目在内的大量临床项目处于研发过程中，2020年CDE受理生物药IND 564件，同比增长82%。在这样的土壤下，日渐增长的需求量，质谱仪行业在我国快速地发展，国产替代日益迫切。

  需求量大，市场也大，但这并不代表国产仪器已能与进口仪器在同一个起跑线上竞争。仪器研发的关键技术仍被国外“卡脖子”，自主掌握的核心技术少，企业自主创造新兴事物的能力薄弱，科技成果转化率低、质量控制水平差，仍是当前国产科学仪器领域的主要现状。 我国过去长期对分析仪器企业的资产金额的投入不足。过去，国家的科技经费主要投入在高校和科研机构，投入企业的较少。虽说目前国家投入资金时特别强调产、学、研、用结合，并且强调项目要求由企业牵头。但是，因为企业承担项目的研发经费主要是依靠企业自筹，而企业利润不高，所以研发资金投入仍然较少。特别是对于像质谱仪这样的仪器，企业更是难以进行持续性投入。再加上近年来，我国对分析仪器的经费投入以每年20%左右的比例增长，年投入资金额很大，每年取得的科技成果有3万多项。然而，目前我国的科技成果转化率大约在25%左右，但是线%的成果转化率和产业化的差距甚远；质量控制水平的落后也是制约我国科学仪器发展的主要的因素之一，对仪器的性能指标测试方法的研究重视不够，很多企业的测试中心(或质检部门)没有真正认真对测试方法展开研究，结果导致有些企业陷入跟踪模仿的境地，削弱了企业的自主创造新兴事物的能力，不可以真正提高和控制产品质量。

  在国内企业沉淀技术积累加上国家政策的全力支持的背景下，国内外的技术差距不断缩小，从发展的新趋势上看，我国仪器科学与技术的自主创造新兴事物的能力在慢慢地加强，追赶速度在加快，部分国产产品已达国际领先水平。此外，不少国产仪器企业还在走深度定制化、差异化路线，以此形成自己独特的竞争力，从而避开与国外企业直面较量，同时逐渐向高端领域渗透。 质谱仪作为我国科学仪器的重点发展领域，由于中国经济迈向更高质量的发展，多个领域需求持续增长，发展空间广阔。供给方面，经过多年培育发展，一部分优质质谱公司开始崛起，如禾信仪器已经在飞行时间质谱仪的细致划分领域取得了较强的品牌优势提供更经济高效的产品来满足本土化需求。当然，高端科学仪器的研发离不开大量的技术、人才支持，同时研发人员还要有足够的耐心，毕竟仪器的研发周期很是漫长。站在当前，政策的推动、国产替代的大潮流、对于科学仪器关键性的更深刻的认识等，使得我国在科学仪器领域已经掀起了一场国产替代的潮流。在这场大潮之下，国产替代的曙光愈发明晰。