产研资讯 |精准医疗趋势下实验动物产业的新机遇


01

实验动物是药物研发不可或缺的关键资源,也是衡量一个区域生命科学研究水平的重要标志


实验动物(laboratory animal,LA)是指经人工培育,对其携带的微生物和寄生虫实行控制,遗传背景明确或者来源清楚,用于科学研究、教学、生产、检定以及其他科学实验的动物。

针对实验动物,还形成了一个专门的学科,叫实验动物学。实验动物学(laboratoryanimal science)是以实验动物为主要研究对象,并将培育的实验动物应用于生命科学研究的一门综合性学科。

实验动物种类繁多,常见种类如下:

实验动物主要种类
资料来源:集萃药康招股书

按照病原微生物、寄生虫对实验动物致病性和危害性的不同,以及是否存在于动物体内,实验动物据实验动物微生物学等级可被分为以下五类:

实验动物等级分布
资料来源:集萃药康招股书
实验动物是生命科学研究四大基本条件之一,实验动物发展滞后,会制约生命科学的发展。“AEIR”是生命科学研究的四个基本条件。“A”是animal(实验动物),“E”是equipment(实验设备,主要是指测试仪器、分析设备、动物饲养笼具等),“I”是information(生物信息,主要是指基因的序列信息),“R”是reagent(实验试剂,主要指用于反应、培养、标记、检测等用途的各类分子、生化试剂和细胞试剂等)。

如今,我们很容易获取精密的仪器,高纯度的试剂以及最新的生物信息,但获得理想的实验动物却不那么容易,往往成为生命科学研究的短板。

可以把药物研发大致划分为药物发现研究、临床前研究和临床研究,实验动物在新药筛选、新药安全性评估、药效检测等方面发挥着极其重要的作用,是难以替代的关键资源(下图)。

实验动物在药物研发中的应用环节
资料来源:Frost& Sullivan
实验动物的研究水平是评价一个地区生命科学研究水平高低的重要标志。作为生命科学产业中的重要支持型产业,实验动物往往遵循就近布局的原则。生命科学产业发达的区域往往会诞生有影响力的实验动物企业,比如全球最大的实验动物模型企业——查尔斯河实验室(Charles River Laboratories)就诞生在波士顿-剑桥地区。

在中国,在北京有查尔斯实验室的中国公司维通利华,以及百奥赛图、昭衍新药。上海有南模生物,南京有集萃药康,苏州有赛业生物等。其中南模生物和集萃药康都要即将上市。深圳在实验动物领域还缺乏有影响力的企业。


02

临床风险前置正在强化实验动物在药物研发中的重要性


药物研发是一个研发周期长、资金投入大,成功率很低的高风险行业。在整个研发周期中,药物发现阶段的研究成功率为 51%,临床前阶段的研究成功率 为31.8%,但是一旦进入临床阶段,则相关研究成功率陡降至19.3%(见下图)。
药物研发各环节成功率分布图

资料来源:Frost& Sullivan

既然在临床前已经做了动物实验,为什么在临床阶段成功率依然很低呢?一个重要的原因是实验动物模型构建不够精准。这就对如何构建出更为精准的动物模型,让动物的疾病状况与人类更相似提出了更高的要求。

如果在临床前阶段构建出更精准的动物模型,就能把药物研发临床试验的风险前置,进而提高临床阶段的成功率,降低药物研发的成本。合适的实验动物模型也就成为创新药物研发过程中的关键因素,具有广阔的市场空间。

从技术供给的角度,生命科学技术的蓬勃发展,为实验动物模型创制带来持续变革的技术力量(转基因技术、ES 打靶技术和 CRISPR/Cas9 技术等),使大规模创制动物模型成为可能,可以更加精准地模拟人类特定生理病理特征,大大推动行业发展。

临床风险前置的需求和生命科学技术供给的结合,使实验动物在药物研发中的重要性在增强,在药物创新链中的价值更凸显。

03

实验动物产业越来越成为“繁育+研发+服务”的高技术服务业


临床风险前置的需求和生命科学技术供给的结合,还给实验动物产业带来了另外一个变化,即实验动物本身的技术含量在提升,附加值在增加。实验动物企业不是单纯的在繁育动物,还要研发动物模型,以及提供动物实验技术服务(见下图)。而且,后两者在实验动物企业中的业务比重会越来越高。
实验动物业务价值分布图
资料来源:华高莱斯--我国中小城市要如何把握实验动物产业机遇?

以实验动物代表性企业集萃药康为例。集萃药康是一家专业从事实验动物小鼠模型的研发、生产、销售及相关技术服务的高新技术企业。

如下图所示,其业务主要由两部分组成,一是品系资源,二是技术服务。其中品系资源主要是对既有小鼠模型的饲养和销售,它和技术服务中的“定制繁育”都可以归为“动物繁育”。

技术服务中的模型定制属于动物模型研发。技术服务中的药效分析属于提供动物实验服务。

集萃药康主要业务

资料来源:集萃药康招股书

从主营业务收入上看,动物繁育还是其核心业务,但是以功能药效为代表的技术服务占比在持续增长,从2018年的5.03%提高到2020年的12.29%。

集萃药康主营业务收入构成

资料来源:集萃药康招股书

从另外一家代表性企业南模生物与集萃药康类似,其药物评价及表型分析收入分析也占比持续增加。而且,其定制化模型的占比较高,占比在20%以上。

南模生物主营业务收入构成

资料来源:南模生物招股书

从国外龙头企业的主营业务收入构成来看,技术服务性收入在实验动物企业收入构成中占比还会持续提升。查尔斯河实验室2019年年报显示,药物研发和安全测评服务占到其主营业务收入的62%。

查尔斯河实验室2019年主营业务收入构成

资料来源:2019 CHARLES RIVER ANNUAL REPORT

04小鼠“高相似、低成本、可重复”的特点使其成为应用最为广泛的实验动物

在哺乳类实验动物中,实验小鼠具有与人类基因高度相似、繁育成本低、实验结果可重复的特点,是应用最为广泛的实验动物。

高相似。小鼠是继人类之后第二种完成全基因组测序的哺乳动物,结果表明 99%的人类蛋白编码基因在小鼠基因组中具有同源基因。低成本(包括时间成本)。与非人灵长类等大动物相比,小鼠具有繁殖能力强、世代周期短、饲养成本低等突出优势。可重复。科学研究使用的小鼠绝大多数是近交系品系,遗传背景明确,在研究中不存在由于遗传多样性导致的结果差异,实验结果可以被不同实验室重复。随着基因工程技术的飞速发展,特别是近年来以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术的普遍运用,使得大规模创制小鼠模型成为可能,从而可以更加精准地模拟人类特定生理病理特征,在用于解析疾病发病机理、发现潜在疾病治疗靶点、验证新药及新型治疗手段安全性和有效性方面具有不可比拟的优势。

欧美发达国家均将突变小鼠模型作为国家科技发展的战略资源加以大力扶持。

从市场增长情况看,啮齿类实验动物作为实验动物模型中最重要的一大类,其国内产品和相关服务市场规模呈高速增长态势,从2015年的10亿元人民币增长至2019年的33亿元人民币,复合年增长率34.7%。

随着生命科学研究和新药开发的蓬勃发展,预计到2024年,国内啮齿类实验动物产品和服务的总市场规模预计将增长至98亿元人民币,复合年增长率约为24.2%。预计至2030年,其市场总规模预计将进一步达到272亿元人民币,复合年增长率约为18.5%(见下图)。


资料来源:Frost & Sullivan

在啮齿类实验动物模型中,小鼠模型占据85%比例,其国内产品和服务市场也呈高速增长态势,2019年市场规模为28亿元,预计到2024年市场规模将达到84亿元人民币,复合年增长率约为24.4%;到2030年,国内实验小鼠产品和服务的整体市场规模将达到236亿元人民币。

资料来源:Frost & Sullivan

05深圳应遵循前沿布局的逻辑,重点发展无菌动物

当前,深圳乃至整个粤港澳大湾区都在大力发展生物医药产业,各个区域都争相出台了很有力度的产业扶持政策。但是,与北京、上海、苏州相比,深圳的生物医药产业基础薄,实力弱。

这就要求在产业布局和政策引导上,既要突出产业生态链的构建,弥补产业链薄弱或缺失环节,又要坚持面向未来超前布局。与国内领先城市相比,深圳缺乏有竞争力的实验动物领先企业。在深圳积极布局生物医药产业发展的当下,这是一个需要被弥补的环节。实验动物产业是生物医药支持性产业,深圳要布局的实验动物产业应该与要发展的生物医药领域相呼应。

深圳当前布局的生物医药产业布局应从当下最前沿的领域入手,结合深圳自身产业的优势,以“IT+BT”为核心逻辑,前沿布局细胞与基因治疗、合成生物学、微生物制药等方向。

其中,微生物制药是符合深圳生物医药产业布局逻辑的良好选择。一方面,微生物制药是全球医药领域迅速崛起的巨大蓝海。科学研究对微生态药物疗效的检证和临床上微生态药物的应用,带动了近年来微生态制药领域创业的兴起。

另一方面,微生物制药普遍采用AI驱动的模式,是深圳乃至我国创新药实现弯道超车的最好机遇。而且,深圳也有微生物制药的全国领军企业——未知君生物。

结合在微生物制药领域的布局,深圳可以在微生物等级要求非常高的无菌动物(尤其是无菌小鼠)上发力,构建在这个细分领域的优势,赋能湾区生物医药产业发展。当前,无菌小鼠具有不可替代性、技术门槛高和市场供应匮乏的特点无菌小鼠是微生物学术研究、传统药物研发以及微生物药物研发中应用最广的动物模型,在药物研发和机制研究中发挥着重要的作用,是微生态产业链中必不可少的一环。掌握无菌小鼠的培育和维护需要长期的技术积累。国内能够稳定提供无菌动物的机构极少,服务的等待期长。



作者:刘战国,深圳市力合产业研究有限公司总经理、深圳清华大学研究院产业规划研究中心主任。

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