来源:陈在不在
这三年,一个很好的话题。
有人凤凰涅槃,有人点石成金,但更多是负重前行,不敢轻言放弃。
就笔者兴趣所在,梳理三年在流式界的耳闻目睹。疏漏在所难免,非图看官一笑,读者各取所需。
(本文有4个编号原创表,2个编号原创图,引用需注明出处。)
(在笔者发稿前一刻,纳市上市企业Cytek宣布收购Luminex流式荧光外的仪器业务,对Amnis和Guava这两个命运多舛的品牌来说,可能是一个最好的归宿。)
2021年7月,PerkinElmer公司宣布以52.5亿美元现金和股票组合的方式收购BioLegend,后者在流式试剂领域绝对数一数二,试剂品种过万。
从体量上归纳收购,无非是10+1,或者1+1。后者以1+1>2为结果的概率更高,而被体量数倍甚至数十倍,数百倍的企业收购,要么继续孤芳自赏,要不淹没于茫茫瀚海.....举个例子,1968年第一台商品流式细胞仪的生产公司现在销售额有多大?(纯属个人观念,请勿拍砖。)
HOWARD老爷子书中有“Big Three”的说法,早期是:BD,Coulter,Ortho,后来是BD Biosciences,Beckman Couluter ,DakoCytomation。今天是会有新的三巨头,还是BC,BD,Thermo,PE,Agilent,Cytek并驾齐驱,国内必达科系,迈唯层指等能否脱颖而出,让我们拭目以待。
表1 流式界收购大事记
公司 | 收购 |
BD | 2022-Cytognos:血液流式试剂,EuroFlow联盟许可检测方法 2017-FlowJo:软件 2012-Sirigen:高分子染料,Brilliant Violet系列来自于此 2011-Accuri:小型分析流式 1997-Pharmingen:流式试剂 |
Beckman Coulter | 2019-Cytobank:在线流式数据分析网站 2014-苏州赛景:流式仪器 2013-ReaMetrix:干粉流式试剂 2007-Dako:MoFlo分选、CyAn分析流式 (1995年库尔特公司收购Immunotech, 1998年贝克曼库尔特公司成立) |
Thermo Fisher | 2021-Propel Labs:全光谱流式细胞分选仪 2020-Phitonex:NovaFlour流式荧光染料和700多种流式抗体 2016-Affymetrix(2012年收购eBioscience,eFluor/SuperBright来自后者) 2003-Molecular Probe: Alex Flour/Pacific Blue/SYBR来自于此 |
PerkinElmer | 2021-Biolegend:过万种流式试剂,Fire,Spark,iFlour等是其品牌 |
Agilent | 2018-杭州艾森:流式仪器 2012-Dako:临床检验用抗体 |
Cytek | 2023-DiaSorin:流式细胞仪和成像业务 2021-Tonbo:900余种流式试剂 |
Abcom | 2021-BioVision:抗体等 2012-Epitomics:兔抗 |
BioMérieux | 2011-CHEMUNEX:微生物快速检测流式 |
Bio-Techne | 2022-Namocell:微流控分选 2014-Novus:抗体 1985-R&D:抗体 (由Techne改名而来) |
DiaSorin | 2021-Luminex:流式荧光,Amnis成像流式,Guava毛细管流式 (2018年Luminex收购Merck的Amnis和Guava,2011年Merck收购Amnis,2009年Merck收购Guava) |
Medix | 2021-DiaClone:300余种流式相关产品 |
Sartorius | 2016-IntelliCyt:流式 |
Standard BioTools | 2014-DVS Sciences:质谱流式 (由Fluidigm改名而来) |
Sony | 2010-iCyt Mission Technology:分选流式 |
Sysemex | 2013-Partec:流式仪器和试剂 |
临床玩家日益增多
2014年以前,国内临床流式市场完全是国外品牌的天下,并且仅仅是BC & BD。
而在今天已经有19家公司流式细胞仪经NMPA注册批准,其注册机器最高配置、TBNK试剂盒、细胞因子联检等配套情况见下表(绿色表示有):
表2 NMPA注册流式细胞仪及临床试剂配套*
(1-4) | Agilent | BC | BD | 必达科** |
机器最高配置 | 25C-4L | 13C-3L | 12C-3L | 6C-2L |
TBNK试剂盒 | 有6色 | 有6色 | 有6色 | |
HLA-B27 | / | |||
荧光单抗 | ||||
联检细胞因子 | 备案 | / | / | 有注册 |
(5-8) | 迈瑞 | 唯公生物 | 层浪生物 | 指真生物 |
机器最高配置 | 6C-2L | 6C-2L | 14C-3L | 8C-2L |
TBNK试剂盒 | / | / | / | |
HLA-B27 | / | / | / | |
荧光单抗 | / | 少 | 少 | |
联检细胞因子 | / | 有注册 | / | 备案 |
(9-12) | 瑞斯凯尔 | 赛雷纳 | 微米生物 | 泛肽生物 |
机器最高配置 | 6C-2L | 8C-2L | 6C-2L | 6C-2L |
荧光单抗 | 少 | 少 | ||
联检细胞因子 | 有注册 | 备案 | 备案 | 备案 |
(13-16) | 厦泰 | 优利特 | 中科瑞正 | Sysmex |
机器最高配置 | 38C-3L | 8C-2L | ||
荧光单抗 | 仅CD4 | |||
(17-19) | 博奥新景 | 中生苏州 | 中研长春 | |
机器最高配置 | 6C-2L | 5C-1L |
临床流式更多玩家的加入,首先要得益于国家食品药品监督管理总局通告2017年第226号《食品药品监管总局关于过敏原类、流式细胞仪配套用、免疫组化和原位杂交类体外诊断试剂产品属性及类别调整的通告》,许多抗体归为一类管理。
在NMPA有较多备案抗体的公司,集中如下:
贝克曼库尔特 | 同生时代 | 安捷伦 | |
四正柏 | 杭州联科 | 达科为 | 河南凯普瑞 |
天津美瑞特 | 正熙生物 | 微米生物 | 广州达泰 |
厦泰 | 泛肽生物 | 优利特 | 中科瑞正 |
赛基生物 | 天津三箭 |
从仪器来看,六色荧光成为临床实验室流式基本配置,安捷伦、贝克曼库尔特、BD、层浪生物还升级或新推出了10色以上机器,聚焦全光谱流式的厦泰则有3激光38色的注册机器。
但是,从配套注册及备案试剂来看,10色以上应用还在无票乘车阶段。CD19、CD20、CD22、CD34、CD138等单抗及检测试剂盒等,需要注册,还是只有四家公司。
表3 NMPA流式注册(备案)试剂标记荧光染料
激发光 | BD | Beckman Coulter |
蓝 | FITC(518nm) | |
PE(578nm) | ||
ECD(613nm) | ||
PerCP(675nm) | PC5(670nm) | |
PC5.5(695nm) | ||
PC7(767nm) | ||
红 | APC(660nm) | |
APC-A700(723nm) | ||
APC-Cy7(767nm) APC-H7(765nm) | APC-A750(775nm) | |
紫 | BV421(423nm) | |
V450(448nm) | PB(455nm) | |
V500-C(500nm) | ||
KRO(530nm) | ||
BV605(603nm) |
这三年,新的应用推出不多,这是临床流式从业者需要关注的核心。
湖南湘奕注册了含线粒体染料Mito,以及初始T细胞表达CD45RA、CD62L的两个试剂盒,值得特别指出。市场推广效果如何不知,但至今资料罕见,也是奇事一件。
人群结核分枝杆菌感染率23%,但只有5%~10%的人会由潜伏性结核感染者转变为活动性结核,结核感染免疫检测有QIAGEN,PE(收购T-spot)以及国内20多个品牌,参与者众。外周血CD161检测据信能辅助诊断活动性结核,深圳联合医学有备案试剂。这是笔者特别感兴趣的方向。
CD64主要表达于巨噬细胞、单核细胞及树突状细胞表面,中性粒细胞和淋巴细胞表面几乎不表达CD64。当机体患感染性疾病时,中性粒细胞表面CD64表达迅速升高,淋巴细胞仍几乎不表达。 一般情况下,机体感染或内毒素入侵时,CD64在刺激后4~6h即可升高。与白细胞计数、C反应蛋白(CRP)和降钙素原(PCT)比较,CD64在诊断感染性疾病中具有更高的敏感性和特异性。当下CD64之推广需要统一指标。
其它关注方向还包括(都是试剂盒,任重道远):
安捷伦PNH(阵发性睡眠性血红蛋白尿)检测套装,包含CD235a、CD59;
美瑞特骨髓来源抑制细胞MDSCs、功能性NK细胞、颗粒素酶与穿孔素检测;
活化血小板。
临床流式归根结底还是试剂和应用的竞争比拼。自主抗体,荧光标记和专家背书三者缺一不可。免疫力是疾病发作发展的根源,流式大有可为。
多色分析试剂短板
多色分析一直是流式“军备竞赛”的核心内容。不管是传统流式的单激光多色和多激光;还是光谱流式与质谱流式,本质上都是为了增加同时分析的参数数量。
传统流式:目前最高配置是48个荧光检测器。2019年在Front.Immunol.发表了一篇29色文章,紫外光激发7色,紫光激发8色,蓝光激发6色,561nm激光激发5色,红光激发3色。
光谱流式:荧光检测器从55个到184个。目前检索,最多色文章都是采用Cytek机器发表在Cytometry A上的文章,先有一篇Cytek员工自己做的40色,卡塔尔Hamad医疗集团其后发表了一篇43色文章。
质谱流式:理论上都是135个通道,目前实现了47参数方案。
图1是流式多参数分析(不包括散射及其它参数)的仪器现状。不看参数,看表现,对于流式厂家来说,突破29,43,47三个数字,比简单比较更香。
当然,可能首先要回答的一个问题是多参数的意义究竟有多大,一次分析43参数比58参数分两管好在哪里?
多色分析的关键不仅仅在检测器配置,以及数据处理能力。就目前而言,瓶颈还是在配套的荧光染料;对质谱而言,是同位素标记抗体。
我们从Cytek 卡塔尔43色谈开去,以下方案采用18种BD Horizon Brilliant染料,特别为紫外和紫光激发提供了最多选择;方案采用3种Biotium公司的CF染料,该公司提供超过30种CF染料,特别是红光和近红外激发,选择较多。Cytek公司自己的cFlour染料,在蓝光、黄绿光和红光激发上有更多选择。
荧光染料值得再写一文,这里不再赘述。但呼吁厂家不要盲目比较多色,自己先做出来有意义的结果发表再谈。这里的有意义不是纯粹技术上的,而是应用上的。
流式荧光新机出现
流式免疫荧光,又称液相芯片、悬浮阵列。相比化学发光,其最大优势是同时实现多参数检测,这是通过荧光编码微球来实现的。
Luminex流式荧光检测技术的核心为荧光编码微球,技术上采用不同荧光染料的配比。1999年推出,2007年新产品号称可以同时对1个样本中的500种不同目的分子进行检测,并且可以一次检测384个不同样本。上海透景、Bio-Techne、ThermoFisher等68家商业许可签约伙伴(38家诊断,30家科研),在使用Luminex-100/200或xMAP等相关技术平台。
中翰盛泰编码微球采用微米级球表面共价结合纳米级球的方式,微米球和纳米球分别有10种不同荧光染料浓度,微米球还可以加入不同大小。此编码模式获得更大的比表面积,更小的空间位阻。
在笔者看来,流式荧光技术未能取得与化学发光一样普及的根本原因,不在技术垄断,而在:1)应用没有更新,能做的活化学发光都能做;2)化学发光不强调一管多参数,但可以多参数分管检测;3)操作方便性。
目前流式荧光最瞩目的应用是细胞因子,这是这三年临床流式取得较快发展的第二个原因。根据法规规定,试剂盒需要注册,旷博、唯公、瑞斯凯尔、重庆博生特、赛基、湖南拜恩美等6家公司走在前面。
细胞因子的应用应当不局限于Th1/Th2/Th17等6因子,7因子乃至12因子检测。这三年,比较重要的进展在于
赛基生物推出三款细胞因子试剂盒:
首款炎症因子四联检试剂盒;
肿瘤免疫评估六因子联检;
趋化因子联检,免疫细胞诱导剂的监测。
美瑞特推出移植物抗宿主病(GVHD)六因子试剂盒,包括IL-6、IL-8、ST-2、TNFR1、REG3α、Elafin,据信在注册之中。
目前主要的商品流式分选仪见下表。
这三年,分选流式的发展呈现了这样几个趋势:
减少对细胞损伤,许多公司采用微流控芯片,低压分选等;
光谱分选仪,如BD公司的FACSDiscover S8,Thermofisher公司的BigFoot,Cytek公司的Aurora CS的光谱分选仪;
实时成像,如BD公司的FACSDiscover S8 和Union Biometrica的COPAS Vision ;
细胞拉曼散射,无需标记,如国内星赛生物公司的FlowRACS;
笔者建议的方向有二:1)把流式分析做到极致,如Beckman Coulter公司2020年12月发布CytoFlex SRT,分选出来的细胞就是有价值的;
2)把分选踏踏实实作为一个故事的终点,另一个故事的起点。花这么多钱买台分选,是为了把分选出来的细胞干出别的活来,比如最近十分热门的单细胞测序,能否在分选那一刻就考虑到测序的需要?
商品流式细胞仪是从分选仪开始,希望分选流式“以终为始”,真正成为流式皇冠上的明珠。
公司 | 型号 | 分选参数和其它特点 |
BC | Moflo Astrios EQ | 32C-7L,空气激发,6路 有效分选速度>70,000 EPS |
CytoFLEX SRT | 15C-4L | |
BD | FACSDiscover S8 | 全光谱+图像,5激光,6路 |
FACSymphony S6 | 28C-9L,6路 | |
FASCAria Fusion | 18C-5L | |
FACSAria III | 18C-4L | |
FACSMeoldy | 9C-3L | |
Bio-Rad | S3e | 4C |
Cytek | Aurora CS | 全光谱-5L,6路 |
Cytonome | Viva | 研究型 |
Hydris | 大规模细胞生产 | |
Gigasort | 微流控,细胞治疗 | |
Mitenyi | MACSQuant Tyro | 8C-3L,微流控 |
Namocell | PALA | 11C-2L,微流控 |
HANA | 2C-1L,微流控 | |
Nanocellect | WOLF G2 | 9C-2L,微流控 |
WOLF | 3C-1L,微流控 | |
诺海 | NH21 | 18C-4L |
On-chip | On-chip Sort | 6C-3L,微流控 |
Sony | MA900 | 12C-4L,微流控 |
SH800s | 6C-4L,微流控 | |
FX500 | 6C-3L,微流控,可更换流路 | |
Thermo | BigFoot | 全光谱-9L,兼容传统补偿模式 空气激发,6路,虚拟18路 分选速度>70,000 EPS |
Union Biometrica | COPAS FP | 3C,微粒光密度、轴向长度 气流分选,~1500μm |
COPAS infinity | ||
COPAS Vision | 在以上型号基础上加实时明场成像 | |
BioSorter | 可更换流路和光学组件 | |
纬冉 | SE309 | 18C-4L |
SE206 | 4C-2L | |
星赛 | FlowRACS | 拉曼光谱,微流控 |
在体流式中国首发
图片来自生物谷
UB公司的气流分选COMPAS Vision Thermo Fisher公司2021年6月发布Invitrogen Attune CytPix,在4激光14色,及特有的声波聚焦流式基础上,同时捕获高分辨率的明场图像,6000张/s,0.3μm/pixel,分辨率0.6μm,检测限0.8μm,结合形态学和荧光产生新的分析方法...... BD公司2022年发布的FACSDiscover将全光谱分选流式和图像分析结合在一起,能够以每秒15,000个细胞的速度捕获流经系统的单个细胞的图像。
重庆微浪生物的FlowUltron-R100,采用专利的微流换液装置,免除了离心过程,据称细胞保存率高,细胞活性高,降低染色背景。这一改进措施对自动化的最大意义是容易实现操作。 Curiox公司的AUTO 1000层流洗涤技术取代传统的离心洗涤,每个样品板包含一系列亲水点,悬浮细胞可以通过重力停留在这些点上。每个点周围的材料都是高度疏水。每个点可以将多达 1000 万个细胞清洗成单个细胞。卡塔尔43色文章据称也采用了这一技术。 赛基生物 CGFlowStar流式全自动样本处理系统,集加样、移液、孵育、离心等步骤。
最后一个问题,流式的市场容量到底有多大?这是最近被问到比较多的问题。
笔者的回答是,首先要看你自己的目标是几个小目标?
Markets & Markets每年说法在变,2021年流式细胞仪的全球市场达43亿美元,预计2026年达63亿美元,CACR为8.1%。
国内数据,BC& BD应该已经超过3亿美金,其它品牌加起来在1亿美金左右.....欢迎留言。