2022中国病原体检测行业蓝皮书.pdf

Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.1行业顾问战略咨询募投研究专家网络2022年12月病原体检测行业蓝皮书病原体检测行业蓝皮书Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.2目录目录目录目录一一 病原体检测行业概述病原体检测行业概述二二 微生物学病原体检测微生物学病原体检测三三 分子生物学病原体检测分子生物学病原体检测四四 免疫学病原体检测免疫学病原体检测五五 物理学病原体检测物理学病原体检测六六 光学技术病原体检测光学技术病原体检测七七 公司案例分析公司案例分析Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.3病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询病原体媒介感染病原体感染患者传染患者疾病进展疾病进展病原体检测病原体检测指对于可直接或间接导致人体疾病的病原体或感染病相关生物标志物的检测，按照检测物与检测手段，可大致归为以下几类（次序按照微观至宏观进行排列）DNA/RNA：检测方法主要为分子生物学检测，直接检测病原体微生物的遗传物质存在，可直接判定感染蛋白抗体蛋白抗体：检测方法主要为免疫学检测，有一定检测窗口时间滞后，可间接判定感染感染相关生物标志物感染相关生物标志物：检测方法包括生化检测、免疫学检测、分子生物学检测、细胞生物学检测，可辅助判定感染微生物种属与表型微生物种属与表型：检测方法包括微生物学检测、物理学检测，可直接判定感染细胞细胞/微生物形态学微生物形态学：检测方法主要为物理学与细胞生物学检测，可直接判定感染传染与感染病原体检测传染与感染病原体检测在常见发病情景、常见病原体类型、主要样本类型、检测流程安全性等多方面均有差异多方面均有差异。因此，病原体检测也可大致分为传染病原体检测与感染病原体检病原体检测也可大致分为传染病原体检测与感染病原体检测测。传染病检测靶标感染检测靶标病病原原体体检检测测病原体进入人体内后症状显现时间不一，无症状则较难诊断无症状则较难诊断病原体感染加速，血血液内出现少量病原微液内出现少量病原微生物遗传物质生物遗传物质人体免疫系统对致病微生物进行反击，派派生出多种生物标志物生出多种生物标志物病原体可来自病原体可来自人体内定植微人体内定植微生物或体外生物或体外病原体检测指对于可直接或间接导致人体疾病的病原体或提示可能存在病原体感染的人体生物标志物进行检测Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.4病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询按照病原类型，病原体检测可划分为病毒、细菌及真菌、寄生虫检测按照检测目的，病原体检测可进一步划分为种属检测及毒力/药敏检测种属检测（种属检测（ID）细菌/真菌感染是临床最常见的感染类型 检测手段包括：1.细菌/真菌培养检测病毒核酸片段2.MALDI-TOF等物理方法根据质谱判断病原体种类3.化学发光/ELISA酶免免疫学检测人体产生的细菌抗体4.NGS病原体检测检测细菌/真菌基因序列 寄生虫感染 检测手段包括：1.荧光定量PCR检测体内寄生虫死亡后释放的核酸片段2.化学发光/ELISA酶免免疫学检测人体对寄生虫反应产生的抗体3.NGS病原体检测对DNA/RNA片段进行测序 病毒是临床最常见的传染病、感染病原体之一，检测手段包括：1.荧光定量PCR检测病毒核酸片段2.ELISA酶免免疫学检测人体产生的病毒抗体3.NGS病原体检测直接检测患者体内病毒DNA/RNA毒力（毒力（Virulence）/药敏检测（药敏检测（AST）毒力毒力用于表示病原体致病性的强弱程度，毒力越强，引起疾病的可能性越大，引起的疾病也越严重，其与宿主的免疫力和本身基因有关。临床上病原体毒力特征检测常规采用核酸扩增或质谱检测等方法，目前目前mNGS检测细菌、真菌毒力存在较高的假阳性检测细菌、真菌毒力存在较高的假阳性和假阴性，毒力基因的解释有一定难度和假阴性，毒力基因的解释有一定难度*。药物敏感检测药物敏感检测是指在体外测定药物抑制或杀死病原体能力的试验，通常用于精准治疗和耐药菌株流行病学调查。目前的药敏检测通常采用纸片扩散法、Etest和采用荧光定量PCR、质谱技术的全自动药敏分析系统，以检测其获得性耐药性。运用运用mNGS技技术检测耐药基因以指导临床用药还须进一步考察术检测耐药基因以指导临床用药还须进一步考察。一般来说，临床反馈的病原体检测鉴定反馈只能帮助医生确认感染病原体的类型，而临床治疗方案的选而临床治疗方案的选择需要精确定位真正择需要精确定位真正的致病微生物的致病微生物、有针有针对性地寻求对于致病对性地寻求对于致病微生物有治疗效果的微生物有治疗效果的药物药物以及治疗感染以及治疗感染所需的最小抑制剂量所需的最小抑制剂量。由于病原体种类繁多，病原微生物感染鉴别诊断在临床时间诊治中具有巨大的需求。快速、准确地对感染病原体地种属做出判断对于感染、传染病的临床治疗至关重要。目前，病原体感染种属检测方法主要包括微生物学检测微生物学检测、分子分子生物学检测生物学检测、免疫学检测免疫学检测、物理学检测和光学技术检测物理学检测和光学技术检测方法。由于许多不同亚型病原体的基因序列不同，其治病率完全不同，同种病原体发生变异也会引起其生物学性质发生巨大变化。所以病原体的种属检测后的基因分型和突变检测基因分型和突变检测对精准治疗也发挥着重要作用。Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.5病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询细菌耐药机制和耐药检测方法耐耐药药遗遗传传机机制制细菌耐药机制细菌耐药机制 耐药性产生原因主要分为细菌遗传因素、遗传因素、HGT 细菌耐药性可根据遗传机制遗传机制或生化机制生化机制进行分类 细菌耐药性检测又称细菌药物敏感性检测，简称药敏检测，主要运用纸片扩散法、稀释法、Etest和采用荧光定量PCR、质谱技术的全自动药敏分析系统细菌耐药性细菌耐药性又称抗药性，是指当细菌对某抗菌药物（抗生素、消毒剂的相对抵抗性。通常某菌株能被某种抗菌药物抑制或杀灭，则该菌株对该抗菌药物敏感，反之则为耐药。根据流行病学研究，临床细菌耐药性普遍存在，并且呈现耐药性形成快、耐药谱广、传播速度快、耐药强度高耐药性形成快、耐药谱广、传播速度快、耐药强度高的特点。细菌耐药性减弱了医药治疗能力，加大了细菌感染的防控难度。细菌耐药检测方法细菌耐药检测方法钝化酶产生钝化酶产生：细菌产生具有破坏、灭活抗菌药物酶使抗菌药物作用于细菌之前即被酶破坏而失活。药物作用靶位改变药物作用靶位改变：细菌改变了抗生素作用靶位蛋白，降低与抗生素的亲和力，使抗生素不能与其结合。细菌外膜通透性改变：细菌外膜通透性改变：细菌可以通过改变通道蛋白来降低细菌的膜通透性而进行耐药屏蔽。主动外排机制：主动外排机制：某些细菌外膜上具有特殊的药物主动外排系统，使菌体内的药物浓度不足，无法发挥药物的抗菌作用。细菌生物被膜细菌生物被膜（BF）形成：形成：BF是细菌为适应环境主动形成的，可保护细菌逃逸抗菌药物。BF存在时耐药性明显增强。多重耐药性：多重耐药性：细菌同时对多种作用机制不同或结构完全各异的抗菌药物具有耐药性。固有耐药性固有耐药性：细菌对某些抗菌药物的天然不敏感。细菌固有耐药性来源于细菌本身染色体上的耐药基因，具有典型的种属特异性。获得耐药性：获得耐药性：细菌DNA的改变导致其获得了耐药性表型。耐药性细菌通过接合、转导或转化进行基因突变或获得新基因获得耐药基因.耐耐药药生生化化机机制制将含有定量抗菌药物的纸片吸收接种测试菌的琼脂平板中的水分溶解扩散，形成递减的浓度，抑菌浓度范围内测试菌的生长被抑制，形成抑菌圈。抑菌圈的大小反映药敏程度。将菌株接种到含有稀释浓度药物的肉汤或琼脂培养基中，观察菌株的生长状况，能够获得菌株最小抑菌浓度MIC值。Etest结合扩散法和稀释法的原理，对各种耐药表型如中低度耐药株，延迟表达耐药的菌株均可获得良好的效果。PCR是一种选择性体外扩增DNA或RNA片段的方法。PCR及其衍生技术如RT-PCR、多重PCR等，是现今国内外细菌耐药检测领域使用是现今国内外细菌耐药检测领域使用最多的非培养型耐药检测方法最多的非培养型耐药检测方法。根据对比药物敏感菌株和耐药菌株之间的图谱峰、特征性蛋白以及检测耐药 菌株和抗生素共培养后的分解产物进行检测。mNGS在细菌耐药基因的确定和表型预测中得到了广泛的应用。在发在发现新的耐药基因现新的耐药基因/机制上具有非常大的优势机制上具有非常大的优势，但对耐药基因数据库有但对耐药基因数据库有非常严格的要求非常严格的要求，且价格贵且价格贵、通量低通量低、耗时长耗时长。纸片扩散法纸片扩散法琼脂琼脂/肉汤稀释法肉汤稀释法Etest质谱质谱技术技术PCR技术技术mNGSCopyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.6病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询传染病检测强调快速、准确地对病原体进行判断，我国传染病检测数量巨大，检测手段以基于分子生物学的核酸检测及免疫学检测为主相相对对较较弱弱相相对对较较强强按照检测模式，传染病原体检测可分为两大类按照检测模式，传染病原体检测可分为两大类此类传染病主要在院内检测院内检测检测人群检测人群时效性时效性通量通量疾病疾病主要检测手段主要检测手段检测人数较稳定，检测目标人群相对确定对检测时效性无较高要求对检测通量无较高要求HIV、HPV、肝炎等涂片检验、培养法、免疫荧光试验、ELISA、PCR、核酸杂交、bDNA检测人群检测人群时效性时效性通量通量疾病疾病主要检测手段主要检测手段检测人数具有一定的不确定性对检测时效性要求非常高非常高对检测通量要求非常高非常高鼠疫、霍乱、新冠等突发性公共卫生事件PCR、ELISA、NGS此类传染病主要在院外检测院外检测由于此类疾病传染渠道相对较窄传染渠道相对较窄，主要通过血液、性接触、母婴传播病原体，导致其传播速度有限，检测人群较为稳定。此类传染病检测对时效性、通量无较高要求，所以大部分具有检验条件的医院均可以满足常态化的检大部分具有检验条件的医院均可以满足常态化的检测需求测需求。医院内具有完善配套的诊疗条件，可以保证检验质量，并为确诊患者提供完备的治疗环节。由于此类疾病传染渠道相对较宽，可通过呼吸道、蚊虫叮咬、皮肤接触、水源等方式传播，传染力极强，导致其有时须大范围筛查，检测量具有不确定性，并且对时效性和通量要求高，医院无法满足检测需求医院无法满足检测需求。同时，医院作为人员聚集场所可能会加剧传染病原体传播。疾疾病病严严重重程程度度Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.7病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：中华急诊医学杂志,2016,25(4):429-432.；灼识咨询感染病原体检测主要发生在医院内，与抗生素使用、院感控制密切相关样本来源包括血液、呼吸道、泌尿生殖道、消化道、及其他体液样本92%血液8%63%37%呼吸道13%87%消化道78%22%10%泌尿生殖道91%47%脑脊液等34%4%7%8%培养阳性率培养阴性率血液样本：主要以静脉血样本为主进行血培养，是医院内最常见的感染病原体检测样本类型呼吸道样本：包括痰液、上呼吸道分泌物、肺泡灌洗液等消化道样本：主要包括粪便及其他胃肠道分泌物，样本特征为微生物定植数量较多，培养后判断难度较大泌尿生殖道：主要包括尿液及生殖道分泌物样本其他体液：包括脑脊液、胸腹水、关节液等体液样本，相比其他样本更难培养，阳性率普遍较低单位：%/百万份脑脊液呼吸道86.80%90.50%血液9.50%13.20%95.80%4.20%消化道72.62%27.38%泌尿生殖道92.00%8.00%中国样本医院数据*美国样本医院数据*Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.8病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：中国抗菌药物管理和耐药现状报告（2022）；灼识咨询截至2021年，我国仅感染性病原体检测送检样本数量约有1.18亿份，随着送检意识的提高，样本数量预计将于2030年扩大至1.73亿份76808284707274778082858790939677849310594981031081141191251311371431502220192028E20162024E2018252017242025E2525520202020197192021192022E200191752023E1919192026E2027E24619192029E192122291892132652030E190205220237184三级医院入院人数二级医院入院人数一级与未评级医院入院人数2026E201820162017202120192022E20202023E2024E2025E2027E2028E2029E2030E39.90%24.43%29.72%38.60%38.00%36.70%25.35%35.60%33.96%32.44%31.03%28.51%27.38%26.33%23.57%三级医院住院患者抗生素使用率49.22%50.26%51.66%45.68%49.93%46.53%44.87%44.10%43.37%42.67%42.00%41.36%40.74%40.16%39.60%45.40%43.70%43.90%36.99%39.39%42.50%40.70%38.15%35.90%34.88%33.91%33.00%32.14%31.32%30.55%一级医院住院患者抗生素使用率二级医院住院患者抗生素使用率2018201720162021201920202028E2025E2023E2022E2024E2026E2027E2029E2030E79.92%71.36%68.62%63.28%45.70%43.41%48.10%50.64%53.30%55.71%58.18%60.70%65.92%74.16%77.01%住院患者抗生素使用送检率0.330.360.410.430.380.390.410.430.450.470.490.510.530.550.581.001.091.221.301.141.181.231.291.341.401.461.521.591.661.73202020162018201720192023202120222024202520262027202820292030感染病原体检测送检患者数感染病原体检测送检样本数单位：%单位：%单位：亿人次/份单位：百万人次Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.9病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：国家卫健委疾病预防控制局；灼识咨询我国传染病检测病原体送检样本近年受新冠疫情影响激增6416947037771,024581702015202020162017201820192021+12%-74%法定传染病发病数（万人）22%22%20%11%10%16%手足口病结核病感染性腹泻病病毒性肝炎流感其他 我国法定传染病发病人数前发病人数前五的传染病五的传染病中病原体包括病病毒毒的疾病占据四席占据四席新冠疫情爆发后我国实行了严格的防疫措施，有效阻断了传染病的传播途径，因此2020年开始我国法定传染病发病人数骤降，一反法定传染病发病人数逐年攀升的历史趋势。与法定传染病发病人数骤减相对应的是传染病检测量的猛增与法定传染病发病人数骤减相对应的是传染病检测量的猛增，尤其是用于检测新冠病毒的核酸检测，数量于数量于2021年升至年升至11.16亿次，且预期亿次，且预期2022年总检测人次数量进一步上升至年总检测人次数量进一步上升至约约18.02亿人次亿人次。根据新型冠状病毒肺炎诊疗方案(第九版)中对全面鉴别诊断新型冠状病毒感染提出的要求，检测需有效区分健康人群、新冠感染者与其他呼吸道感染患者，一次检出包括新冠在内的多种临床常见呼吸道病原体。荧光定量荧光定量PCR分子检测技术分子检测技术是新型冠状病毒肺炎防控方案所规定的最主要检测手段。同时，NGS技术在病毒溯源以及变异监测中发挥着重要作用。为了满足新冠核酸检测的巨大需求，我国各级医疗机构纷纷采购配备核酸检测设备，对大量采样、实验、识读人员开展培训，使得分子生物学病原体检测能力在我国分子生物学病原体检测能力在我国快速铺开。快速铺开。分子生物学病原体检测基础设施的快速完善将进一步加强其在传染病原体检测领域的强势地位202020212022E8.2311.1618.02+35.66%+61.51%中国新型冠状病毒核酸检测人数（亿人次）Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.10病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询病原体检测包含分子生物学、生物化学、免疫学、物理学、细胞生物学、微生物学六大主要检测方法，检测设备多样流式细胞仪MALDI-TOF化学发光免疫分析仪高效液相色谱-质谱数字PCRDNA芯片分析仪荧光定量PCR仪显微镜微生物样本培养仪液体处理、核酸提取生化分析仪微生物药敏检测仪分子生物学分子生物学生物化学生物化学基因测序仪免疫学免疫学物理学物理学光学光学微生物学微生物学国产化率Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.11目录目录目录目录一一 病原体检测行业概述病原体检测行业概述二二 微生物学病原体检测微生物学病原体检测三三 分子生物学病原体检测分子生物学病原体检测四四 免疫学病原体检测免疫学病原体检测五五 物理学病原体检测物理学病原体检测六六 光学技术病原体检测光学技术病原体检测七七 公司案例分析公司案例分析Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.12病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询微生物学方法主要用于细菌及真菌的检测，通过微生物培养及药敏检测可对微生物种属做出判断并提示临床抗生素用药方案，已被广泛应用微生物样本处理微生物样本处理微生物药敏检测微生物药敏检测药敏检测主要分为纸片法、稀释法、Etest、自动化药敏检测系统对于培养阳性的微生物可进行微生物药敏检测，明确抗生素耐药耐受情况并提供明确的临床用药指导自动化药敏检测系统常与自动化微生物鉴定仪结合，进一步加快病原体检测微生物种类检测微生物种类检测微生物种类检测主要通过手工培养、半自动以及全自动检测系统全自动微生物培养鉴定设备通过轨道将完成接种的平板传送到培养箱，并可即刻观察菌落情况，避免了人工开盖观察的生物安全风险全自动培养设备将降低实验室医疗废物管理频率相比生化、免疫临床实验室，微生物实验微生物实验室的自动化设备普及程度最低，人工操作室的自动化设备普及程度最低，人工操作依赖性仍较大依赖性仍较大，然而微生物样本送检数量却在快速攀升。目前获批或已进行备案的微生物实验室自动化系统（TLA）主要由Copan旗下的旗下的WASPTM与与BD旗下的旗下的KiestraTM组成，可组成，可覆盖自样本采集至样本处理、培养、鉴定、覆盖自样本采集至样本处理、培养、鉴定、药敏检测、质谱样本制备等操作的全流程药敏检测、质谱样本制备等操作的全流程自动化自动化。国内企业中安图生物、迪艾斯、百博生物等均在样本处理自动化方面有所布局。国国产产品目前仍主要集中在样本制备模块自产产品目前仍主要集中在样本制备模块自动化领域动化领域。在新冠肺炎疫情期间，全自动微生物鉴定系统体现了较高的应用价值。目前进口获批的全自动微生物培养鉴定系统主要有BioMerieux旗下的旗下的BacT/ALERT 3D、BD旗下的旗下的BACTEC FX 及及MGIT、赛默飞旗下的、赛默飞旗下的VersaTREK、Alifax旗下的旗下的HB&L等。其均可自动进行等。其均可自动进行全全/半封闭病原菌挑取、点靶、菌悬液制备、半封闭病原菌挑取、点靶、菌悬液制备、转移、条码识别、鉴定工作转移、条码识别、鉴定工作。国内企业中安图生物、迪尔生物、迈瑞医疗、美华医疗、鑫科生物等推出了全自动微生物培养鉴定系统。国产产品目前在病国产产品目前在病原微生物鉴定方面与国外产品尚有差距。原微生物鉴定方面与国外产品尚有差距。我国已经成为世界上细菌耐药最严重的国家之一。微生物药敏分析系统发展有助于提高细菌耐药机制检测能力。目前进口注册的微生物鉴定和药敏分析仪主要有贝克曼库尔特旗下的贝克曼库尔特旗下的MicroScanwalkaway、赛默飞旗下的、赛默飞旗下的Sensititre ARIS 2X、BioMerieux旗下的旗下的VITEK2-Compact、BD旗下的旗下的Phoenix M50等。同等。同时各公司设计了不同的药敏检测试剂板卡。时各公司设计了不同的药敏检测试剂板卡。国内企业中安图生物、迪尔生物、鑫科生物、美华医疗等推出了药敏分析仪。国产产品中迪尔生物市场份额较大。由于我国由于我国微生物建库数据相对薄落，国产药敏板条微生物建库数据相对薄落，国产药敏板条存在效价不稳情况。存在效价不稳情况。微生物样本在采集过后需进行涂片、转版等操作，而传统手工操作容易造成实验室污染，影响检测能力自动化微生物样本处理设备可进行质谱靶点、药敏鉴定液管制备与培养皿接种、菌落挑选等多种功能Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.13病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询自动化微生物学实验室可覆盖包括样本分选、样本处理、孵化分析、药敏检测、以及数据处理与报告的全检验流程，提高检测质量与效率鉴定鉴定分析前处理分析前处理培养培养样本采集样本采集试管空气采样器全自动革兰染色仪全自动平板接种仪全自动血培养系统药敏检测药敏检测产色鉴定培养基API鉴定条塑胶凝集检测耗材全自动样本前处理系统123Etest药敏试纸全自动药敏分析仪5数据分析数据分析6数据管理系统用于整合培养、鉴定、ATS自动化设备数据无菌离心管无菌离心管半自动培养基分装仪半自动微生物培养仪全自动微生物培养系统4全自动微生物鉴定和药敏分析系统半自动药敏分析仪Etest判读设备配套鉴定卡、药敏卡全自动一体化微生全自动一体化微生物实验室解决方案物实验室解决方案Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.14病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询微生物学病原体检测市场主要由病原体培养鉴定、病原体药敏检测两大部分组成，虽市场仍主要由外资企业占据，但国产替代方兴未艾12.313.815.317.115.620.721.924.026.729.532.235.539.243.247.615.016.518.119.921.522.823.124.426.027.729.631.633.836.138.6202920162023202120202017201820192022202430.32025202620272028203027.333.536.937.143.579.345.073.048.452.757.261.867.286.2单位：亿元人民币CAGR2016-20212021-2025E2025E-2030E8.8%4.97%6.87%10.9%9.3%10.0%总体市场9.7%7.1%8.5%血培养设备及耗材药敏检测设备及耗材Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.15目录目录目录目录一一 病原体检测行业概述病原体检测行业概述二二 微生物学病原体检测微生物学病原体检测三三 分子生物学病原体检测分子生物学病原体检测1.NGS病原体检测病原体检测2.荧光定量、数字荧光定量、数字PCR3.其他分子生物学手段其他分子生物学手段四四 免疫学病原体检测免疫学病原体检测五五 物理学病原体检测物理学病原体检测六六 光学技术病原体检测光学技术病原体检测七七 公司案例分析公司案例分析Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.16病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：中华临床感染病杂志；灼识咨询宏基因组测序技术在罕见、未知病原体检测方面有显著优势，我国mNGS技术的临床应用正快速发展 目前目前mNGS检测单检测单个样本的价格约在个样本的价格约在3000-4000元之间元之间，但由于样本的特殊性，大量所测序列为人源序列。随着人源序列排除技术的不断涌现，mNGS的样本检测效率将不断提升，mNGS成本下降空成本下降空间仍较大间仍较大，未来有希望作为罕见、新发病原体及重症感染患者的一线检测手段，并逐渐为常规传染病（如社区获得性肺炎）诊断所采用。宏基因组测序技术简介宏基因组测序技术简介:宏基因组测序是指使用测序方法同时鉴定样品中存在的所有生物宏基因组测序是指使用测序方法同时鉴定样品中存在的所有生物DNA和和RNA片段片段，相比培养或其他传统检测方法，其优势在于不依赖于特殊设计的抗体或探针，而且能够检测到未知病原体。mNGS检测的工作流程正在逐渐优化、检测所需时间正在逐渐缩短（平均 24-48 小时）、检测成本正在逐渐降低。我国我国mNGS技术与市场正在快速发展的上升期。技术与市场正在快速发展的上升期。由于mNGS在未知、罕见病原体检测方面的显著优势，其已经被重症医学科、儿科等科室的医生广泛接纳采用。目前我国已出现多部mNGS相关专家共识与指南，指导mNGS临床应用的规范化发展。视觉系统神经系统心脏及循环系统肝胆系统泌尿系统肌肉骨骼系统胃肠系统呼吸系统1.可自多个生理系统采集样本用以mNGS检测2.样本处理与mNGS病原体检测mNGS发展现状1.样本处理样本处理2.样本准备及测序样本准备及测序4.报告生成报告生成RNADNA样本富集样本富集个性化病原个性化病原体检测报告体检测报告测序数据输入测序数据输入核酸提取RNA、DNA病毒、细菌、真菌、寄生虫与人体核酸片段RNA-DNA逆转录3.生信分析生信分析Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.17病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询宏基因组测序可从病原体发现、感染诊断、及药敏检测三方面辅助精准感染医学发展感染诊断感染诊断药敏检测药敏检测病原体发现病原体发现罕见病原体罕见病原体:mNGS可用于检测西尼罗河病毒等临床传统方法无法涵盖的罕见、未开发对应检测试剂的病原体新型病原体检测新型病原体检测:大多数新型病原体（如新冠病毒在爆发之初并没有对应的检测试剂，也可以使用mNGS进行检测较难培养的病原较难培养的病原:mNGS可用于检测通过常规培养成功率较低或无法进行培养的病原体多重感染病原检测及病原多重感染病原检测及病原排除排除:mNGS可一次检测多种病原体，辅助判断致病原因mNGS病原检测工作流程传统生化培养病原检测流程疑似或有感染症状患者mNGS病原检测病原检测报告及病原体排除疑似或有感染症状患者样本培养及生化特征鉴别病原检测报告及病原体排除 3-4 天天 1-2 天天PCR检测蛋白质检测生化培养质谱检测NGS检测电化学检测药敏药敏检测检测通过传统方法传统方法进行培养与药敏实验一般需要需要3-4天天才能得到药敏报告，其他检测方法如质谱检测价格昂贵不适合临床应用；PCR检测只能对已知药敏位点进行检测。mNGS药敏检测可与病原体检测同时进行药敏检测可与病原体检测同时进行，尤其适用于微生物培养或药敏检测所需时间较长的病原体。mNGS还能够深入探究耐药基因与耐药表型还能够深入探究耐药基因与耐药表型的联系的联系，帮助决策抗菌药物的使用。Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.18病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：灼识咨询mNGS检测可无偏倚地对样本中的病原体进行检测，在特定临床情景下具有显著优势作为一种无需提前确定病原体种类的检测手段，mNGS将会识别样本中所有的微生物。然而，这一特点也使得其在生信分析阶段需要在众多检测到的微生物中判断哪些为可能的致病病原体。当样本来源包含大量的人源宿主当样本来源包含大量的人源宿主（如白细胞如白细胞）DNA或常态定植于人体中的正常菌群或常态定植于人体中的正常菌群（如葡萄球菌如葡萄球菌、大肠杆菌大肠杆菌、粪肠球菌粪肠球菌）DNA片段时片段时生信分析及致病病原体判断难度会进一步增加生信分析及致病病原体判断难度会进一步增加，对于生信算法开发对于生信算法开发能力要求较高能力要求较高mNGS检测病原体的主要手段是将测得的微生物核酸序列与数据库中的已知病原体核酸序列进行比较来判断样本中微生物种类。因此，mNGS检测所用数据检测所用数据库的数据质量对于库的数据质量对于mNGS检测的敏感性检测的敏感性、特异性至关重要特异性至关重要。目前主流mNGS检测服务提供商所用数据库仍以非开放自建数据库为主，公共数据库为辅，数据数据库质量的评价标准以及监管性质仍有待进一步明确库质量的评价标准以及监管性质仍有待进一步明确mNGS检测一次可覆盖数万种微生物的检测，但临床常见病原体数量仅有数百种。也就是说，单次单次mNGS检测产生的数据量远远大于检测特定感染病原体的检测产生的数据量远远大于检测特定感染病原体的数据量数据量，是以数据量增加为代价换取更广的病原体覆盖是以数据量增加为代价换取更广的病原体覆盖。这一特性决定了mNGS在疑难杂症的确诊中“最终武器”的地位，但同时也限制了其在门诊及限制了其在门诊及非重症非重症/疑难杂症疑难杂症（如社区获得性肺炎如社区获得性肺炎）检测检测等对于时效性及病原体覆盖数量要等对于时效性及病原体覆盖数量要求不高的应用场景求不高的应用场景中的适用性中的适用性由于现阶段主流mNGS检测平台主要以短读长测序平台为主以短读长测序平台为主，在同时检测到多在同时检测到多种潜在致病病原体与耐药基因时种潜在致病病原体与耐药基因时，很难通过组装出的结果判断耐药基因具体归很难通过组装出的结果判断耐药基因具体归属于哪一种病原体属于哪一种病原体。现阶段大部分基于mNGS的耐药性预测仍需机器学习等手段辅助，对于生信算法开发能力要求较高对于生信算法开发能力要求较高使用mNGS可以在未明确病原体种类的情况下可以在未明确病原体种类的情况下对未知病原体进行检测对未知病原体进行检测在采集样本并进行初步样本处理（如微生物破壁）等操作后便可直接进行mNGS检测。因mNGS无需菌落培养及分离，相比现行主流病相比现行主流病原微生物原微生物WGS检测流程速度显著提高检测流程速度显著提高，使得基于NGS技术的病原体检测不再局限于占比较小的可培养微生物种类因其在测序之前无需进行微生物培养（不同于WGS全基因组测序/微生物种类鉴别）或PCR扩增（多重核酸检测、16SrDNA以及tNGS），mNGS具有无偏倚检测的特性，其具有无偏倚检测的特性，其检测结果可以较为准确地反映样本中的检测结果可以较为准确地反映样本中的所有所有微生物种群比例微生物种群比例除可以较为准确地反映样本中所有微生物种类的分布外，其无偏倚检测的特性也意味着相比主要检测微生物种属信息的16SrDNA检测，mNGS可以检测到多种类型的基因信息，可以检测到多种类型的基因信息，包括抗生素耐药性相关基因（包括抗生素耐药性相关基因（ARG）、微生）、微生物毒力（物毒力（Virulence）相关基因等多种）相关基因等多种关键关键信信息息mNGS优优势势mNGS攻攻坚坚点点Copyright 2022 China Insights Consultancy.All rights reserved.19病原体检测行业概览物理学检测光学检测公司案例免疫学检测分子生物学检测微生物学检测资料来源：European Journal of Clinical Microbiology&Infectious Diseases；传染病信息；灼识咨询相比广撒网、全捕获的mNGS技术，靶向NGS病原体检测更贴近临床实践中样本来源广、特定来源样本感染病原体种类有限的情况基于高通量测序技术的病原体检测方法包括WGS、16SrDNA测序、mNGS及tNGS四大类，按照技术路线可按以下方式分类。NGS病原体检测分类根据中国食品药品检定研究院体外诊断试剂检定所中国食品药品检定研究院体外诊断试剂检定所于2022年6月发布的针对针对10款进款进入体外诊断试剂注册阶段的病原菌多重核酸检测试剂盒入体外诊断试剂注册阶段的病原菌多重核酸检测试剂盒研究结果，目前不同检测不同检测对应的病原体检出限差别有显著差异对应的病原体检出限差别有显著差异。微生物培养及表型鉴定微生物培养及表型鉴定仍为病原体检测的金标准，虽然其面临着检测周期长、培养阳性率较低的问题，但在检测技术普及程度、微生物检测限以及卫生经济学价在检测技术普及程度、微生物检测限以及卫生经济学价值方面较新型病原体检测方法仍具有一定优势值方面较新型病原体检测方法仍具有一定优势，且在未来一段时间内仍将作为一线检测方法。与多重核酸检测的检测性能对比，现阶段进入注册检验的病原体核酸检测方法中高通量测序（mNGS）与荧光定量PCR在检测限中位值方面较为接近，但相比金标准仍有距离。tNGS在检测能力方面至少需要接近微生物学检测性能才有可能在在检测能力方面至少需要接近微生物学检测性能才有可能在临床诊疗路径中争得一席之地临床诊疗路径中争得一席之地。检测方法检测方法检出限中位值检出限中位值*检出限最小值检出限最小值检出限最大值检出限最大值微生物培养*1 CFU/ml-高通量测序5102CFU/ml1102CFU/ml5102CFU/ml荧光定量PCR1103CFU/ml1 CFU/ml6103CFU/ml恒温扩增5104CFU/ml5102CFU/ml5104CFU/ml巢式PCR1105CFU/ml1102CFU/ml8.5107CFU/ml扩增子拯救多重PCR2106CFU/ml5105CFU/ml5106CFU/mlNGS病原体检测流程样本收集及培养测序样本制备上机测序生信分析生成报告数据库存储在样本收集环节中WGS主要以主要以成功培养的菌落为样本成功培养的菌落为样本，与其余三种手段不同在测序样本制备阶段，tNGS及及16SrDNA较其他两种手段有所较其他两种手段有所不同，均在经过特异引物不同，均在经过特异引物PCR扩增来富集目标核酸片段扩增来富集目