2023年药物研发自动化实验室行业发展报告

2023年 药物研发自动化实验室行业发展报告 研 究 英矽智能&亿欧智库报 告 联合发布 免责声明 本报告基于亿欧智库及英矽智能科技(上海)有限公司及其研究人员认为可信的公开资料或实地调研资料，反映了研究人员的研究观点，结论不受任何第三方的授意或影响。但本公司对这些信息的真实性、准确性、可靠性和完整性不作任何保证，且本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次公开发布之前的判断，可能会随时调整。本公司可在不发出通知的情形下对本报告所含信息做出修改，读者应当自行关注相应的更新或修改。 本报告所有的信息或观点仅作为读者的参考，不构成任何投资、法律、会计或税务的建议，也不构成任何广告或要约。在任何情况下，本公司不对任何人因使用本报告中的内容所引致的损失承担任何责任。本公司及其本公司的关联方或个人可能在本报告公开发布之前已经使用或了解其中的信息。 本报告相关的知识产权归亿欧智库及英矽智能科技(上海)有限公司所有。未经本公司事先书面授权，任何人不得对本报告进行任何形式的翻版、发布或复制。如需引用，应注明出处为“亿欧智库”“英矽智能”或“InsilicoMedicine”以及“2023年药物研发自动化实验室行业发展报告”名称，且不得对本报告进行有悖原意的删节或修改。如需联系本公司，请联系:hezuo@iyiou.com或BD@insilico.ai。 亿欧智库英矽智能科技（上海）有限公司 目录 CONTENTS 1 药物研发与自动化实验室的发展背景 1.1药物研发、自动化实验室的发展背景 1.2自动化实验室全面赋能药物研发 2 1-6代自动化实验室赋能药物研发 2.11-6代自动化实验室的发展历程 2.2自动化实验室在药物研发领域的典型应用案例 3 自动化实验室在药物研发领域的解决方案 3.1自动化实验室在药物研发领域的核心技术 3.2自动化实验室在药物研发领域的关键设备及方案 4 自动化实验室在药物研发领域的展望 4.1自动化实验室在药物研发领域的发展趋势 4.2自动化实验室在药物研发领域的未来落地场景 1药物研发与自动化实验室的发展背景 1.1药物研发、自动化实验室的发展背景 1.1.1药物研发重点发展时期 及驱动因素挖掘 1.1.2全球药物研发及自动化实验室发展的时间线关系 1.1.3药物研发及自动化实验室发展的技术线关系 1.1.4自动化实验室发展里程碑事件及其驱动因素 1.2自动化实验室全面赋能药 物研发 1.2.1自动化实验室加速药物基础研发进程 1.2.2自动化实验室节省药物基础研发费用 1.2.3自动化实验室提高药物研发的准确性和成功率 1.2.4自动化实验室为制药企业在药物研发阶段提供降本增效的工具 1.2.5未来自动化实验室在药物研发中将由AI赋能创造新价值 21-6代自动化实验室赋能药物研发 2.11-6代自动化实验室的发展历程 2.2自动化实验室在药物研发领域的典型应用案例 3自动化实验室在药物研发领域的解决方案 3.1自动化实验室在药物研发领域的核心技术 3.2自动化实验室在药物研发领域的关键设备及方案 4自动化实验室在药物研发领域的展望 4.1自动化实验室在药物研发领域的发展趋势 4.2自动化实验室在药物研发领域的未来落地场景 1.1药物研发、自动化实验室的发展背景 1.1.1药物研发的关键时期及驱动因素 纵观药物研发历史长河，20世纪30年代到60年代是全球药物研发的黄金时代。在这段时间中，全球科学家发现了大量药物，包括合成维生素、磺胺类药物、抗生素、激素（甲状腺素，催产素，可的松类药物等）、抗精神病药物、抗组胺药物、新疫苗等等，其中有很多是全新的药物。在这期间，很多过去无法治疗的疾病，如肺结核、白喉、肺炎都得到了治愈，成为人类疾病治疗史上的首次突破。亿欧智库进一步挖掘，发现在当时的全球历史环境中，有几个重要因素，驱动了20世纪30年代到60年代药物研发快速发展。 原因1：战争加速了药物研发进程 为了能够降低战场上人员伤亡情况，在战场上得到更有利的战势，部分药物研发项目得到了政府大量资助，尤其是在抗生素及提高战斗力方面的药物，例如：抗疟疾药物，可的松（可以使飞机上的人员在高空时没有暂时性眩晕现象）以及青霉素。值得注意的是，有11家美国药厂参与青霉素研发工作，这项工作由战时生产部直接领导。由此可见，战争直接促使相关药物研发进展。据公开数据显示，在二次世界大战后，美国成为了世界制药工业的领军者：到1940年代末，美国生产了世界近乎一半的药品量。 原因2：药物安全性受到重视 尽管迎来了大量药物上市，但如何正确使用药物，并保证药物安全，在这个阶段并未受到重视。1937年，美国发生了磺胺药恶性事件，导致100多人死亡（多数是儿童），由此促使美国药品管理部门意识到药品安全性在法规上的缺失，让美国《食品药品化妆品法》在次年（1938年）快速通过。法规要求官员审查临床前试验数据和临床试验数据，有权要求申请者增加试验项目，有权拒绝批准上市。美国因此成为全球在药物安全性管理方面最先进的国家之一。 1药物研发与自动化实验室的发展背景 1.1药物研发、自动化实验室的发展背景 1.1.1药物研发重点发展时期 及驱动因素挖掘 1.1.2全球药物研发及自动化实验室发展的时间线关系 1.1.3药物研发及自动化实验室发展的技术线关系 1.1.4自动化实验室发展里程碑事件及其驱动因素 1.2自动化实验室全面赋能药 物研发 1.2.1自动化实验室加速药物基础研发进程 1.2.2自动化实验室节省药物基础研发费用 1.2.3自动化实验室提高药物研发的准确性和成功率 1.2.4自动化实验室为制药企业在药物研发阶段提供降本增效的工具 1.2.5未来自动化实验室在药物研发中将由AI赋能创造新价值 21-6代自动化实验室赋能药物研发 2.11-6代自动化实验室的发展历程 2.2自动化实验室在药物研发领域的典型应用案例 3自动化实验室在药物研发领域的解决方案 3.1自动化实验室在药物研发领域的核心技术 3.2自动化实验室在药物研发领域的关键设备及方案 4自动化实验室在药物研发领域的展望 4.1自动化实验室在药物研发领域的发展趋势 4.2自动化实验室在药物研发领域的未来落地场景 原因3：药品研发市场投资增加，利润回报增加，形成良性循环 从20世纪30年代到60年代，全球投资机构开始关注药品领域，美国、欧洲、日本相关制药企业得到迅速壮大。药物研发是非常专业的领域，需要产业各方共同努力，才能够实现药物从立项到上市的完整阶段。因此，产业界与学术界的合作进一步加强；随着技术提升药物研发的工具和方法也得到了改善；各方面因素共同促使药品市场利润回报率持续上升，进一步推动制药企业更重视科研工作，并开始建立专门的科研实验区。为提高科研实验的效率和成功率，机械臂及可清洗移液通道的自动液体处理机开始逐步在实验中进行应用，简易自动化实验室概念初步登上历史舞台。 原因4：化学分析仪器和分析技术发展，科学解释生物学底层逻辑 药物研发是一个复杂的过程，在新技术尚未应用时，是依靠研发人员大量实验和经验总结的基础上进行。随着化学分析仪器和分析技术快速发展，例如：X-衍射技术，紫外光谱技术和红外光谱技术等，使得实验从使用烧瓶、试管的湿法化学时代逐步向使用微量样本和分子模型的干法化学时代发展。新技术发展给予研究人员用更科学的方式、方法来解释化合物构效理论，挖掘化学结构和生物活性之间的关系，进一步优化化合物筛选和药物研发流程。新技术的应用，促使大量药物快速上市，例如：新一代的抗精神病药物、催眠药物、抗抑郁药物和抗组胺药物的产生。 以上原因直接推动药物研发从20世纪30年代到60年代得到快速发展。随着大量药物上市，投资与回报利润增加，越来越多的制药企业开始加大新药研发力度。但是，随着药物开发难度持续上升，药物研发的时间成本和投入成本开始增加。此时，制药企业开始寻求在药物研发过程中，能够节省时间、提高实验效率的方式、方法，自动化实验室应运而生。 1药物研发与自动化实验室的发展背景 1.1药物研发、自动化实验室的发展背景 1.1.1药物研发重点发展时期 及驱动因素挖掘 1.1.2全球药物研发及自动化实验室发展的时间线关系 1.1.3药物研发及自动化实验室发展的技术线关系 1.1.4自动化实验室发展里程碑事件及其驱动因素 1.2自动化实验室全面赋能药 物研发 1.2.1自动化实验室加速药物基础研发进程 1.2.2自动化实验室节省药物基础研发费用 1.2.3自动化实验室提高药物研发的准确性和成功率 1.2.4自动化实验室为制药企业在药物研发阶段提供降本增效的工具 1.2.5未来自动化实验室在药物研发中将由AI赋能创造新价值 21-6代自动化实验室赋能药物研发 2.11-6代自动化实验室的发展历程 2.2自动化实验室在药物研发领域的典型应用案例 3自动化实验室在药物研发领域的解决方案 3.1自动化实验室在药物研发领域的核心技术 3.2自动化实验室在药物研发领域的关键设备及方案 4自动化实验室在药物研发领域的展望 4.1自动化实验室在药物研发领域的发展趋势 4.2自动化实验室在药物研发领域的未来落地场景 1.1.2全球药物研发及自动化实验室发展的时间线关系 自动化实验室的诞生离不开工业革命和相关技术发展。在19世纪初工业革命时期，人们首次使用机械设备来代替人力操作以提高生产效率。随着相关技术逐步成熟，到19世纪中叶制药工业兴起后，制药企业也尝试在实验室中引进大规模机械设备来节省研发时间；但是，这些机械设备需要人工操作，仍然存在效率和认为误差问题。在之后100多年里，药物研发实验室经历了从小众人群初步接受使用到逐渐普及，再到药物领域中大规模应用的过程。 1880年，染料企业和化工厂基于已有资源建立实验室研究和开发新药物，到20世纪初，相关企业兼并成为真正的制药企业。在这过程中，早期科研人员在实验室中通过简单机械设备，从植物中提取和浓缩有效成分，并开始批量生产当时常用药品，如吗啡、奎宁、马钱子碱等用于治疗目的药物。 19世纪至20世纪30年代 20世纪30年代到60年代是制药行业的黄金时代，也是自动化实验室技术可追溯最早时间。在这段时间内，发现并上市大量药物。为缓解第二次世界大战导致的劳动力短缺，到20世纪40年代时，药物实验室开始布局一些简单自动化设备，用以降低新药研发过程中需要大量实验及相关操作的工作量，提高科研人员工作效率，节省实验时间。 20世纪30年代至60年代 20世纪60年代到80年代，制药工业受到科学、医学、政治、市场等多方面影响，新化合物发现和早期临床试验规范新品上市路径。在这其中（20世纪70年代），计算机技术发展使得复杂计算变的简单，数据库使用使得分析大量实验数据成为可能，自动化实验室发展雏形开始展现。 20世纪60年代至80年代 制药工业进入盈利能力和政治权力最大的时期，药物研发难度和复杂性在不断增加，制药公司迫切需要能够提高药品研发成功率的方案。20世纪90年代开始，计算机和软件技术快速发展推动自动化实验室进程，实验室自动化开始从传统的单一功能向多功能、自适应、自主决策的方向发展，这使得自动化实验室在药物领域中被大规模应用。 20世纪90年代至今 亿欧智库：药物研发进程中的自动化实验室发展历程 1.1.3药物研发及自动化实验室发展的技术线关系 实验室自动化技术的起源可以追溯到20世纪60年代。当时，第一台微处理器出现，为机械化实验室带来新机遇。20世纪80年代开始，计算机和软件技术快速发展，推动实验室自动化技术大规模应用。从20世纪90年代至今，随着物联网技术、人工智能和机器学习等技术发展，自动化实验室已经进入新发展阶段，药物研发方面也产生很多新技术方法，如高通量筛选、高通量测序、高内涵成像、人工智能应用等等，其改变了传统药物研发进程和速度。 第一代微处理器出现 晶体管发明和电子元件广泛使用为机械化的实验室带来了新的机遇。 计算机软件发明使复杂计算变得简单 阶段2：