2022中国病原体检测行业蓝皮书

Copyright©2022ChinaInsightsConsultancy.Allrightsreserved. ChinaInsightsConsultancy CIC灼识咨询 病原体检测行业蓝皮书 行业顾问战略咨询募投研究专家网络2022年12月 本文件提供的任何内容均系灼识咨询公司独有的高度机密性资料。 未经灼识咨询公司事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、传播、出版、引用、改编本文件内容。 1 目录 目录 Copyright©2022ChinaInsightsConsultancy.Allrightsreserved. 一．病原体检测行业概述二．微生物学病原体检测三．分子生物学病原体检测四．免疫学病原体检测 五．物理学病原体检测六．光学技术病原体检测七．公司案例分析 2 病原体检测行业概览 微生物学检测 分子生物学检测 免疫学检测 物理学检测 光学检测 公司案例 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 传染病检测靶标 感染检测靶标 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 病原体感染加速，血液内出现少量病原微生物遗传物质 人体免疫系统对致病微生物进行反击，派生出多种生物标志物 病原体可来自人体内定植微生物或体外 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 •病原体检测 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） • 病 原体检 测 • 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：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：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/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。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 检测。 Copyright©2022ChinaInsightsConsultancy.Allrightsreserved. 资料来源：灼识咨询 3 病原体检测行业概览 微生物学检测 分子生物学检测 免疫学检测 物理学检测 光学检测 公司案例 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 •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 种属检测（ID） •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、分子生物学检测、免疫学检测、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对精准治疗也发挥着重要作用。 •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 毒力（Virulence） / 药敏检测（AST） •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 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择需要精确定位真正的致病微生物、有针对性地寻求对于致病微生物有治疗效果的药物、以及治疗感染所需的最小抑制剂量。 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mNGS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*。 Copyright©2022ChinaInsightsConsultancy.Allrightsreserved. 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mNGS技术检测耐药基因以指导临床用药还须进一步考察。 资料来源：灼识咨询 4 细菌耐药机制和耐药检测方法 病原体检测行业概览 微生物学检测 分子生物学检测 免疫学检测 物理学检测 光学检测 公司案例 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。 细菌耐药机制细菌耐药检测方法 •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 •耐药性产生原因主要分为细菌遗传因素、HGT •细菌耐药性可根据遗传机制或生化机制进行分类 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。 耐获得耐药性：细菌DNA的改耐药变导致其获得了耐药性表型。药遗耐药性细菌通过接合、转导生传或转化进行基因突变或获得化机新基因获得耐药基因.机 制制 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。 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：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：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（BF）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。 纸片扩散法琼脂/肉汤稀释法 Etest PCR技术质谱技术mNGS 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。 Copyright©2022ChinaInsightsConsultancy.Allrightsreserved. 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。在发现新的耐药基因/机制上具有非常大的优势，但对耐药基因数据库有非常严格的要求，且价格贵、通量低、耗时长。 资料来源：灼识咨询 5 病原体检测行业概览 微生物学检测 分子生物学检测 免疫学检测 物理学检测 光学检测 公司案例 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 对较弱 疾 病严重程度 相 对较强 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 检测人群 时效性 通量 疾病 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 •由于此类疾病传染渠道相对较窄，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测需求。 Copyright©2022ChinaInsightsConsultancy.Allrightsreserved. •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。 检测人群 时效性 通量 疾病 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 对检测通量要求非常高 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 •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。同时，医院作为人员聚集场所可能会加剧传染病原体传播。 资料来源：灼识咨询 6 病原体检测行业概览 微生物学检测 分子生物学检测 免疫学检测 物理学检测 光学检测 公司案例 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 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 培养阳性率 培养阴性率 中国样本医院数据* 单位：%/百万份 美国样本医院数据** 9.50% 90.50% 血液 血液8% 92% 47% 13.20% 86.80% 呼吸道 4.20% 95.80% 消化道 呼吸道 37% 63% 34% 27.38% 72.62% 泌尿生殖道 消化道13% 泌尿生殖道22% 87% 78% 4% 7% 8.00% 92.00% 脑脊液 脑脊液等10%91%8% 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 Copyright©2022ChinaInsightsConsultancy.Allrightsreserved. 资料来源：中华急诊医学杂志,2016,25(4):429-432.；灼识咨询 7 病原体检测行业概览 微生物学检测 分子生物学检测 免疫学检测 物理学检测 光学检测 公司案例 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 三