科技議題

首頁> 科技議題 - 生醫健康> 數位PCR與即時PCR之全球市場預測
數位PCR與即時PCR之全球市場預測 Digital PCR and Real-time PCR Market Global Forecast to 2025
2021/03
MarketsandMarkets
https://www.marketsandmarkets.com/
市調研究公司MarketsandMarkets 提出關於qPCR、dPCR市場趨勢預測報告,以下將簡述市場發展驅動力與侷限,並介紹產品類別和應用範疇,最後則分析目前市場競爭態勢,並介紹三間新興公司。

一、qPCR、dPCR市場發展驅動力與侷限

即時定量PCR(quantitative polymerase chain reaction, qPCR)是利用螢光染劑偵測PCR循環後,定量DNA總量的方法。數位PCR(digital polymerase chain reaction, dPCR)則是一種絕對定量DNA總量的方式,透過微流道及微乳化技術,將稀釋後的DNA分散於在微反應器中進行PCR,有DNA的反應器就會發出螢光,沒有DNA的就不會發光,藉由比例即可絕對定量出起始DNA的濃度。
qPCR優勢在於可即時對目標分子進行定量,與傳統PCR相比,大幅縮短反應時間,已成為生命科學研究中的標準技術。另一方面,dPCR是一種先進的PCR技術,可對目標分子進行絕對定量,無需參考標準物即可進行定量。由於dPCR和qPCR產品相對於傳統PCR具許多優勢,因此在診斷和研究實驗室中的採用正迅速增長。

(一) 市場驅動力
(1) 傳染病和遺傳病的發病率上升:如HIV、結核病、瘧疾和肝炎等傳染病或如癌症的遺傳疾病,導致基因分析技術需求增加,加上qPCR和dPCR在診斷和估計微生物方面成功的功效,將支持市場增長。同時老年人口增加,人們對疾病的認識以及對早期和有效診斷的重視程度不斷提高,使用qPCR和dPCR也有助於早期檢測疾病。
(2) PCR技術的技術進步:近年微流道技術的出現,將單個液體樣品分為許多單獨分區,使PCR在微流道中反應,大幅縮短qPCR分析中反應循環時間。許多市場參與者開發液滴dPCR、基於乳化液滴的dPCR和創新qPCR檢測試劑盒,預計qPCR和dPCR市場在預測期內將穩定成長。
(3) 投資、資金和補助的增加:投資的增加以及資金和贈款的獲得促進了各國的研發活動,推動研發工作向創新基因技術和產品開發邁進。
疾病診斷中使用生物標誌物分析:生物標誌物分析可使用qPCR和dPCR技術檢測和定量分離樣品中的遺傳物質,越來越多機構致力於研發監測疾病技術、開發個人化醫療藥物。
(4) 人類基因組計劃成功完成:人類基因組計畫已幫助研究人員識別特定基因的位置,了解遺傳基因對人體的影響。qPCR和dPCR可以快速建構人類基因組草圖並優化它,應用於疾病治療和診斷,有助於疾病、個人化醫療和微生物遺傳學等基因組學研究。

(二) 市場侷限
(1) 與dPCR相關的設備成本高昂:dPCR將PCR、微流道技術、奈米加工整合再一起,然而儀器的開發需要大量資金投入和科學驗證。同時dPCR是相對較新的技術,與qPCR儀器(約50,000美元)相比,多數製造商將dPCR儀器定價為約120,000美元。如此高的價格導致許多用戶無法接受dPCR儀器,使得dPCR發展受到限制。
(2) qPCR和dPCR的技術限制:典型的qPCR和dPCR方法存在著許多技術限制,例如PCR中指數期的訊號測量、存在抑制劑阻礙檢測、樣品品質低、有些qPCR和dPCR試劑可能影響人體甚至是致癌。同時,使用者對能夠準確分析以及使用複雜樣品的試劑和軟體的要求也提高,然而目前缺少了一個有效整合qPCR和dPCR儀器上各個基因組分析生成的數據,這限制了新型qPCR和dPCR產品使用。

二、qPCR、dPCR市場產品類別介紹

qPCR和dPCR產品市場包括了儀器、試劑和消耗品、軟體和服務領域。
(一) qPCR
(1) 試劑和耗材:qPCR分析過程中所需的試劑、酶、特異性檢測劑、反應管、針頭、玻璃瓶的耗材等等,在qPCR產品和服務市場佔了最大額,預計未來因為私人及公共研究的增加,市場會持續增長。
(2) qPCR儀器:qPCR儀器和輔助配件包括光學檢測系統、溫度控制單元和反應器。技術的進步和創新性qPCR儀器(例如攜帶型和可負擔得起的qPCR儀器)的日益普及推動了qPCR儀器的使用。但目前缺乏全球公認的標準化qPCR工作流程,未來幾年將可能阻礙qPCR儀器市場的增長。
(3) qPCR的軟體和服務:此部分包括操作qPCR儀器、共享數據和分析數據的軟體。由於部分地區對於qPCR的認識不足和尚未普及,預計這塊領域在未來市場仍會佔適度的份額。而用於腫瘤學和法醫分析的專用qPCR分析軟體的需求預計將在未來幾年推動市場增長。

(二) dPCR
(1) dPCR試劑和耗材:dPCR中使用的試劑、酶、耗材的市場將受到dPCR應用範圍擴大而增長。臨床診斷和法醫學的發展也有望導致新型dPCR試劑的商業化。
(2) dPCR儀器:典型的dPCR儀器有反應器、微孔盤、熱循環儀、光學檢測系統,基於液體和乳化液滴的dPCR則包含了液滴產生器。dPCR儀器市場的增長主要是dPCR相對於qPCR具備的操作優勢,對產品的日益增長的需求所驅動。
(3) dPCR軟體和服務:此部分包含了用於操作的軟體和製造商提供的各種服務。預期未來隨著dPCR的標準操作流程的建立,並提供自動分析、易於使用的介面,將是支持該市場增長的主要因素。

三、qPCR、dPCR市場應用領域
基於應用,全球dPCR和qPCR市場可分為dPCR應用和qPCR應用。
(一) qPCR
(1) 臨床應用:qPCR分析已從傳統的DNA定量技術轉變為多種應用的診斷技術,例如產前檢測、疾病診斷、病原體檢測。預期臨床應用領域將主導qPCR應用市場,推動市場增長的關鍵因素包括qPCR在疾病診斷中使用增加、傳染性和遺傳性疾病的發病率上升以及民眾們越來越重視早期和有效的疾病診斷與治療。但是,在新興國家/地區,無法獲得可負擔得起的疾病診斷技術是阻礙市場增長的因素。
(2) 研究應用:基於基因的研究活動增加促進了市場的增長,qPCR分析可用於檢測基因突變以及進行藥物篩選。qPCR基因組研究的增加、實驗室自動化和機器人技術與qPCR結合的趨勢、投資和資金的增加也支持了研究。但是在小型研究組織中,對高級qPCR儀器及其應用的知識有限,加上對新設備採購的嚴格預算分配,預計將限制研究應用領域的市場增長。
(3) 法醫學應用:qPCR技術可用於法醫以確定刑事案件中的個人身份,全球犯罪率的上升,基因組分析在犯罪學和法醫學中應用增加,以及qPCR與其他分析技術整合是推動市場增長的關鍵。但是由於成熟市場中qPCR儀器和試劑的平均成本快速下降、發展中國家對qPCR的使用有限將是限制市場增長的因素。

(二) dPCR
(1) 臨床應用:dPCR是疾病診斷中的新興技術,可用於診斷傳染性(炭疽、瘧疾、皰疹和肺結核)和非傳染性(產前研究、癌症檢測和遺傳疾病的診斷)疾病。醫院和診斷中心對dPCR的採用以及全球疾病負擔日益增加,是驅動臨床應用市場的關鍵因素。但是與儀器的昂貴設備成本預計會限制其在小型醫院和診斷中心的使用。
(2) 研究應用:製藥和生技公司採用dPCR進行藥物篩選、研究人員研究基因、核酸分子。dPCR還用於檢測罕見突變、定量拷貝數變異、預估DNA甲基化並驗證DNA定序。研究人員對dPCR的需求增加、完成人類基因組計劃、微流體技術和機器人技術的持續進步、市場中基於dPCR的研究數量增加是推動市場增長的動力。但是高昂的設備成本將限制市場成長。
(3) 法醫學應用:法醫專家廣泛使用dPCR分析來確定法醫樣品。dPCR的法醫學應用包括確定性別、確定親子關係、評估個體年齡、遺傳指紋和DNA分析。預期法醫行業將為dPCR市場參與者提供巨大的增長機會。預計主要市場中強姦、兇殺和親子糾紛案件的數量將不斷增加、儀器的成本下降將推動市場增長。但是市場中缺乏專業dPCR技術人員,預計將限制市場增長。

四、市場競爭態勢
(一) qPCR市場佔有率分析
截至2020年3月,全球qPCR市場由Thermo Fisher Scientific Inc.(美國)、Bio-Rad Laboratories Inc.(美國)、F. Hoffmann-La Roche Ltd.(瑞士)、QIAGEN N.V.(荷蘭)和Takara Bio Inc.(日本)主導。全球qPCR市場的前五名公司合計佔市場的88.0%-90.0%。

(二) dPCR市場佔有率分析
截至2020年3月,全球dPCR市場主要由Bio-Rad Laboratories Inc.(美國)、Thermo Fisher Scientific Inc.(美國)、F. Hoffmann-La Roche Ltd.(瑞士)和 QIAGEN N.V.(荷蘭)主導,2019年排名前四的公司合計佔83.0%-85.0%。

五、新興公司範例

(一) Bioneer Corporation是韓國的生物技術公司,主要提供分子生物學試劑和基因操作儀器(例如自動取樣器、熱循環儀、qPCR儀器和DNA定序儀),其近年來提供多種疾病的分子診斷試劑盒,如:COVID-19、愛滋病、肝炎、性傳染病、器官移植評估、呼吸道病原體、結核、腸胃道病原體等等。

(二) JN MEDSYS是新加坡的新創公司,專注開發dPCR的儀器設備,期許透過合理的價格推動dPCR的應用,快速運用到需要微量分析檢測的領域。該公司提供了COVID-19、肺炎、皰疹病毒、慢性骨髓性白血病突變基因等等檢測試劑盒。該公司還開發了獨特可於小試管內使用的微流道晶片設計,每個PCR混合物可在試管內的高密度晶片,一分鐘內細分為10,000個分區,全部步驟在管內完成,而無需其他移液步驟。

(三) Biomeme是美國的生物技術公司,專門設計和製造DNA分析及微生物檢測的試劑和儀器。該公司產品有COVID-19的檢測試劑盒及進行qPCR分析時所需的試劑。同時該公司還推出了可攜帶式熱循環儀,特點有:重量約2磅、手持式、電池供電,且還能使用手機APP去設定參數和快速解讀數據,能對27個目標進行即時檢測,於一小時內可以得知樣品中是否存在目標物及定量。
楊子儀
英文