2024前沿生物技术研究报告

思维创造世界前沿生物技术研究报告2024年11月从农业经济时代、工业经济时代到信息经济时代，再到生物经济时代，生命科学领域的科学发现、技术发明和研发创新的周期不断缩短，“前所未有、万物共生”的原创性技术加速涌现，密切关注并把握生物技术的发展趋势愈加迫切，加速抢占生物医药产业前沿制高点愈加重要。背景意义背景意义TCR-T细胞疗法技术创新医疗器械三大异同赛迪建议赛迪建议赛迪顾问前沿技术篇前沿技术总述与全景图+反义寡核苷酸技术TCR-T细胞疗法技术十器官芯片技术+智能仿生皮肤技术四大趋势前沿技术总述前沿技术是指高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础，是国家高技术创新能力的综合体现。选择前沿技术的主要原则：一是代表世界高技术前沿的发展方向。二是对国家未来新兴产业的形成和发展具有引领作用。三是有利于产业技术的更新换代，实现跨越发展。四是具备较好的人才队伍和研究开发基础。——《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》前沿生物技术的内涵界定：前沿生物技术的内涵界定：前沿生物技术是指生物医药领域中具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来生物医药技术更新换代和生物医药产业创新发展的重要基础，是国家生物医药技术创新能力的综合体现。前沿生物技术的研究层次：前沿生物技术的研究层次：结合生命科学研究层次和生命层次结构，按照从基本到复杂的逻辑，以人为研究本体，以即将产业化的技术为研究重点，将前沿生物技术划分为基因技术、细胞技术、器官技术、人体技术。基因技术基因技术细胞技术器官技术人体技术应用技术底层技术应用技术底层技术基础学科反义核酸技术分子杂交技术RNA干扰技术生物化学免疫学分子生物学微生物学智能影像技术免疫抑制技术微纳米技术细胞生物学遗传学神经生物学病毒学前沿技术发展图谱挖掘发展新动能。2024生命科学前沿技术反义寡核苷酸技术基因技术基因技术细胞技术器官技术人体技术AAV基因递送技术纳米孔测序技术TCR-T细胞治疗技术无细胞蛋白质合成技术仿生设计技术人工心脏技术器官芯片技术贴片疫苗技术便携式核磁共振技术智能仿生皮肤技术研究萌芽阶段研究探索阶段研究活跃阶段商业孵化阶段应用爆发阶段反义寡核苷酸技术—概念界定2反义寡核苷酸技术的概念内涵1987:反义核酸概念提出·科学家设计合成了一条与劳斯肉瘤病毒基因互补的短RNA,首次提出反义核酸概念1998:第一个反义寡核苷酸药物上市·第一个反义寡核苷酸药物Fomivirsen(福米韦生)上市，开启了ASO的临床应用时代2013:反义寡核苷酸疗法应用加速·Mipomersen获得FDA批准用于治疗纯合子家族性高胆固醇血症，反义寡核苷酸疗法应用加速2016:反义寡核苷酸药物获批应用药物陆续获批上市，反义寡核苷酸疗法进入广泛应用阶段反义寡核苷酸技术一参与主体反义寡核苷酸技术一参与主体从中国来看，反义寡核苷酸技术参与主体的专利申请主要集中在研究探索阶段、研反义寡核苷酸技术参与主体在不同阶段的专利申请占比企业企业企业全球范围全球范围个人个人其他企业其他中国范围中国范围企业个人其他企业个人其他2014-2023年，美国、中国、韩国、瑞士、日本是反义寡核苷酸技术专利申请数量相对较多的国家。其中，美国是全球反义寡核苷酸技术专利数量最多的国家，占据全球总量的一半以上，中国近十年技术专利增长速度快。利数量相对较多的区域。其中，北京、广东、江苏专利数量差距较小，发展势头迅猛，上海、山东有追赶之势。1978-1997年，全球专利排名前美国58.6%德国7.0%法国5.4%英国3.4%1998-2013年，全球专利排名前1998-2013年，全球专利排名前加拿大5.2%2014-2023年，全球专利排名韩国瑞士1978-1997:研究探索阶段1998-2013:研究活跃阶段2014-2023:商业孵化阶段1978-1997年，中国仅有4个省(直辖市)有反义寡核苷酸技术专利北京60.0%1998-2013年，中国专利排名前五的省(直辖市)数量占比1998-2013年，中国专利排名前五的省(直辖市)数量占比上海9.8%江苏9.5%广东5.6%浙江2.2%2014-2023年，中国专利排名前五的省(直辖市)数量占比北京9.5%广东9.4%江苏9.0%1986:首次实现T细胞基因转移·首次将一个T细胞的TCR基因转移到另一个T细胞中，从而赋予第二个T细胞相同的抗原特异性，为TCR-T技术的发展奠定了基础2006:首次证明了基因改造TCR用于肿瘤治疗的可行性·Rosenberg小组在Science上发表的一篇文章显示，经基因修饰的TCR-T细胞在黑色素瘤的治疗中显示了较好的应用前景·通过克隆患者体内能够特异性识别肿瘤抗原的T细胞，获取其TCR基因序列，再转导至患者的外周T细胞上，这种方法使得TCR-T产业化成为可能·通过优化TCR的亲和力，使其能够更好地识别肿瘤抗原，再将其转导至患者T细胞上，整体提高TCR-T的成药性疗法，也是全球首款获批上市的TCR-T细胞疗法，是第四代TCR-TTCR-T细胞疗法技术一参与主体研究探索阶段、研究活跃阶段。在各个发展阶段中，企业均为申请专利数量最多的参与主体，一直保持在60%以上的占比，是推动TCR-T细胞疗法技术发展的主要动力。研究活跃阶段。在研究探索阶段，企业和科研院所申请专利占比相同，均是主要的参与主体；在研究活跃阶段，企业是申请专利数量最多的参与主体。对比来看，中国的科研院所和企业在研究探索阶段均是主要的参与主体，但随着商业化进程的推进，逐渐转变为以企业为主要主体的推动力量。TCR-T细胞疗法技术参与主体在不同阶段的专利申请占比企业70.5%全球范围全球范围企业企业74.8%中国范围中国范围企业66.0%个人9.9%企业其他■9.0%TCR-T细胞疗法技术一区域分布从全球来看，2013-2023年，美国是目前TCR-T细胞疗法技术专利数量最多的国家，也是TCR-T细胞疗法技术发展最快的国家。其中，美国马萨诸塞州是TCR-T细胞疗法技术专利申请最集中的地区。2013-2023年，广东、上海、北京、江苏、浙江是TCR-T细胞疗法技术专利数量较多的地区。其中，广东是中国TCR-T细胞疗法技术研发的领军地区，专利数量占比为13.5%,高于上海、北京等地。进一步研究发现，广东省是中国最早发展细胞治疗产业的地区之一，细胞治疗相关企业加速聚集，产业高速发展。1986-2001年，全球专利排名前丹麦5.2%德国4.9%英国4.2%2013-2023年，全球专利排名前2013-2023年，全球专利排名前美国55.9%中国20.7%英国3.3%2002-2012年，全球专利排名前德国5.9%英国4.9%瑞士3.2%法国3.1%20022002-2012:研究探索阶段1986-2001:研究萌芽阶段2013-2023:研究活跃阶段2002-2012:研究探索阶段1986-2001:研究萌芽阶段2013-2023:研究活跃阶段2013-2023年，中国专利排名前五的省(直辖市)数量占比2013-2023年，中国专利排名前五的省(直辖市)数量占比广东上海北京江苏浙江2002-2012年，中国共申请1项2002-2012年，中国共申请1项器官芯片技术—概念界定2器官芯片技术的概念内涵2器官芯片技术的发展历程1978:开始研究流体力学领域·科学家们开始研究微小尺度上流体的行为，这一领域被称为微流体学1990:将微流体学原理应用于细胞培养系统·研究人员开始尝试将微流体学原理应用于细胞培养系统，旨在提高生物实验的精度和可控性2000S:首个成功的微流控器官芯片出现首个成功的微流控器官芯片出现在21世纪初，由康奈尔大学MichaelL.Shuler博士等人提出利用芯片来构建和模拟人体组织微环境2010:第一个肺器官芯片成功开发·哈佛大学的Ingber团队在Science上发表了关于肺器官芯片的研究工作，成功开发了肺芯片，标志着器官芯片技术的正式兴起和全球关注2024:首个器官芯片国家标准被提出·中国首个器官芯片国家标准—《皮肤芯片通用技术要求》于2024年10月正式发布，标志中国在该方面研究取得了重大突破量领先，对器官芯片技术的演进起到了关键的推动作用。科研院所构成了推动技术发展的引擎，占据了专利申请的主导地位。起到关键推动作用。器官芯片技术参与主体在不同阶段的专利申请占比全球范围全球范围中国范围中国范围器官芯片技术一区域分布利数量较多的国家。其中，美国是全球器官芯片技术专利数量最多的国家，占据全球器官芯片技术专利总量接近一半的值，区域优势突出。利数量较多的地区。其中，江苏是中国器官芯片技术专利数量最多的省份，占比达到1978-2011年，全球专利数量德国60.5%2012-2015年，全球专利数量2016-2023年，全球专利数量德国14.1%中国2.6%立陶宛3.6%韩国5.9%法国2.6%中国3.2%德国4.9%韩国2.7%1978-2011:研究探索阶段2012-2015:研究活跃阶段2016-2023:商业孵化阶段1978-2011年，中国仅有山东省2012-2015年，中国专利排名前四的省(直辖市)数量占比2016-2023年，中国专利排名前五的省(直辖市)数量占比辽宁北京江苏上海北京辽宁广东山东智能仿生皮肤技术的概念内涵1960S:1960S:仿生学的提出1970S:1970S:开展仿生技术研究1980S:1980S:研制出人工真皮1990S:1990S:复合皮用于创面修复2008:2008:中国第一个人造皮肤获批品2012:中国首个干细胞人工皮肤产品产业化基地建成2012:中国首个干细胞人工皮肤产品产业化基地建成2024:2024:新型仿生电子皮肤触痛感知高效集成智能仿生皮肤技术一参与主体从中国来看，智能仿生皮肤技术参与主体的专利申请主要集中在研究探索阶段、研全球范围智能仿生皮肤技术参与主体在不同阶段的专利申请占比全球范围企业个人其他企业个人22.9%企业59.9%个人34.0%企业个人其他中国范围中国范围技术专利数量较多的国家，中国专利数量排名第一。数量跃升至全国第一。广东高校开发出具有生物仿生结构的恒温电子皮肤，北京高校研制国际首款具有仿生三维架构的新型电子皮肤系统，中国对该技术的研究不断深入。1981-2000年，全球专利排名前1981-2000年，全球专利排名前五国家数量占比美国法国日本德国中国1960-1980年，全球专利排名前五国家数量占比2001-2023年，全球专利排名前五国家数量占比德国美国日本法国瑞士中国美国韩国法国1960-1980:研究萌芽阶段1981-2000:研究探索阶段1981-2000:研究探索阶段2001-2023年：研究活跃阶段2001-2023年，中国专利数量排名前五的省(直辖市)数量占比北京9.3%浙江7.3%上海6.1%1981-2000年，中国专利数量排名前五的省(直辖市)数量占比北京山东浙江上海1960-1980年，中国没有智能仿生皮肤技术专利申请，研发尚未起步前沿技术——四大趋势反义寡核苷酸技术反义寡核苷酸技术将迎来更广泛的场景应用。反义寡核苷酸技术市场规模增长迅速，2023-2030年期间年复合增长率达18.2%。未来，随着化学修饰、基因编辑及载体技术等技术的不断创新突破，反义寡核苷酸技术在治疗遗传性疾病、罕见病、肿瘤、心血管及神经系统疾病的应用逐渐拓展，市场前景广阔。同时，技术应用加速兑现，头部企业集中度逐步提升，更多技术交易和合作并购将会出现。TCR-T细胞治疗技术将在适应症、普适性等方面取得突破。适应症方面，已上市的TCR-T细胞治疗产品对滑膜肉瘤显示出良好治疗效果，现有在研产品围绕黑色素瘤、多发性骨髓瘤、卵巢癌等多种实体瘤展开临床研究，更多重大疾病将迎来突破性治疗方案。普适性方面，TCR-T细胞治疗技术是一种高度个性化的治疗方式，每位患者的T细胞都需要进行单独的基因修饰和培养，难以形成规模化生产，开发出通用型器官芯片技术据分析和预测能力不断加强，器官芯片技术将同时向高精度模拟与多器官系统整合迈进。器官芯片技术不断受到政府支持并推动标准化发展，在新药研发、疾病研究、个性化医疗等领域应用将更加广泛。此外，国际合作加强，竞争格局不断变化，器官芯智能仿生皮肤技术智能仿生皮肤技术的应用场景将从人体拓展至全部物理世界。未来智能仿生皮肤技术除了能够用于烧伤患者植皮，还能用于人形机器人、人机交互、医疗健康、太空探索等领域，为VR游戏操控、影视作品动作捕捉、太空探索多功能灵巧手、超现实仿生机器人等提供感知基础，未来市场空间巨大。前沿产品篇前沿产品总述创新药创新医疗器械三大异同前沿产品总述研究范围研究范围审评数据来自国家药监局公布的2018-2023年《年度药品审评报告》和2024年10月公2018-2023年，中国创新药和创新医疗器械进入快速发展阶段，累计批准146款创新9■创新药(款)创新医疗器械(款)原始创新成为未来药物研发“主旋律”创新药药品注册申请积压问题基本得到解决，长期的政策支持与研发投入取得显著成效，中国医药产业逐渐步入创新收获期，叠加疫情带动临床需求激增，2021年创新药获批数量达近六年最高值。在2018-2023年获批的创新药中，国产创新药占比持续超过80%。随着中国细胞基因治疗、双抗等前沿生物领域创新发展不断取得突破，未来国产创新药占比将进一步提升。2018-2023年中国市场批准上市的创新药数量变化数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理2018-2023年中国市场批准上市的国产创新药数量变化复合增速31.2%2018201920202021■获批数量(款)——复合增速数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理创新药创新药由化药创新向生物药创新加速转变生物药、中药占比为5:3:2。年41.0%,未来有望赶超化学创新药，成为驱动中国创新药快速发展的主要力量。阶段。2018-2023年中国市场批准上市的创新药(累计)数量领域分布数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理2018-2023年中国市场批准上市的创新药数量领域分布33.3%20182019202020212022数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理222河北山东22423创创新药上市企业占国内创新药企业数量的25%上市企业中，化学药和中药企业产出密度最高。上市企业在研发体系、生产模(款)(款)(款/家)中药中药生物药化学药63633333699金字塔结构初步形成，“强者恒强”趋势明显金字塔结构初步形成，“强者恒强”趋势明显创新药平均产出1.7款/家，产出效率处于领先地位。大型企业凭借其规模优势、资源调配能力 以及高效的研发生产体系，对行业发展方向具有引领作用。托长期的积累，老牌企业在产业资源的掌控、药物研发管线的推进以及对新热点的追踪等关键环节都具备突出优势，产出能力更强。因此，支持创新药企业的持续深耕至关重要。2018-2023年中国市场批准上市的国产创新药企业的规模分布小型企业中型企业大型企业微型企业产品数量 ●2018-2023年中国市场批准上市的国产创新药企业的成立时间分布成立时间成立时间20年以上产品数量企业数量(家)6平均产出(款家)创新药创新药长三角地区形成绝对领先优势新药获批，占全国的21.9%;上海的创新药产品分布在18家企业中，企业数量占全国的17.6%。在主要城市群中，企业平均产出呈现“周边高、中心低”的特征。在京津冀地区，河北企业平均产出达到2.5款/家，高于北京；在长三角地区，江苏、浙江企业2018-2023年中国市场批准上市的国产创新药和获批企业的区域分布企业平均产出企业平均产出(款/家)数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理浙江浙江北京上海江苏全国60%以上的创新药集中分布在园区创新药头部省份的创新药向园区集聚。全国共有86款创新药聚集在园区，占比64%,江辽宁辽宁河南广西甘肃新疆江西福建湖南安徽天津河北湖北山东广东浙江北京上海江苏全国均值在高新区/经开区的占比不在高新区/经开区的占比在高新区/经开区占比的全国均值数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理创新药在经开区的集聚度高于高新区。全国有54款创新药聚集在经开区，占比62.8%,有32款创新药聚集在高新区，占比37.2%。湖北四川河北湖北四川河北■位于高新区的占比安徽新疆江安徽新疆江西海南湖南■位于经开区的占比图表说明：数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理1、高新区、经开区包括国家、省、市三级。创创新药25%的创新药出现跨区域研发生产从整体来看，浙江、湖北、湖南、山东、河北、天津等地区从研发端来看，北京、上海等一线城市面临用地用工用电用水紧张、运营成本较高、生产人才吸引力不强等问题，创新药跨区域研发生产的特征明显，上海跨区域生产的产品占比超五成，产业呈现由内核向外围扩散的趋势，促进长三角一体化走实走深。产业人才资源、较完善的产业配套资源和强大的产业集聚势能，可承接来自上海、北京、四川、海南、新疆五地的创新药生产，具备创新药产业发展的优质土壤。2018-2023年中国市场批准上市的国产创新药研发生产情况广东山东四川江西辽宁山西广东山东四川江西辽宁中国创新医疗器械获批数量逐年上升程序》《"十四五"医疗装备产业发展规划》等政策叠加影响下，中国医疗器械进入快速发展的黄金时期，获批数量由2018年的20款增长至2023年的61款，复合增长率为25%。继发布“进口医疗设备采购清单”,规定进入采购清单的设备，均需合理采购理由，加速了中国医疗器械企业创新发展进程。在2018-2023年获批的创新医疗器械中，国产创新医疗器械占比持续超过70%。2018-2023年中国市场批准上市的创新医疗器械数量变化2018201920202021获批数量(款)——复合增速数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理2018-2023年中国市场批准上市的国产创新医疗器械数量变化2018201920202021数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理创新医疗创新医疗器械医疗设备领域异军突起近几年，国家先后出台了《“十四五”医疗装备产业发展规划》《国家卫生健康委关于发布“十四五”大型医用设备配置规划的通知》等政策推动医疗设备发展，并且设立专项资金支持乡镇卫生院等医疗卫生机构能力建设，提升医疗设备配置能力，中国医疗设备迎来快速发展阶段。2018-2023年，医疗设备获批数量占比由25.0%快速上升至60.7%,增长近2.5倍，成为驱动中国创新医疗器械增长的主要力量。2018-2023年中国市场批准上市的创新医疗器械(累计)数量领域分布医疗设备2018-2023年中国市场批准上市的创新医疗器械数量领域分布■医疗设备■高值耗材■体外诊断593222年223年218年4253323218年219年22年221年222年223年2236创新医疗器械创新医疗器械强大的创新活力，企业平均产出密度为2.4款/家，属各类型企业之最。上市企业在医疗2018-2023年中国市场批准上市的国产创新医疗器械企业的类型分布医疗设备医疗设备体外诊断高值耗材市业市业上企全部企业橄榄形结构显著,高成长性中小企业成主力军型企业，在获批企业中，中小型企业占比超过80%,中小型企业成为医疗器械产业发展的中坚力量。在此背景下，摸清企业发展路径，积极推动微型企业向中小企业发展，对于地方医疗器械产业的规模和竞争力提升至关重要，是推动产业发展的关键着力点。企业数量，且平均产出密度远高于平均水平，创新活力强，对产业的创新发展和技术升级有引领作用。2018-2023年中国市场批准上市的国产创新医疗器械企业的规模分布企业数量企业数量平均产出企业规模微型企业小型企业中型企业大型企业产品数量2018-2023年中国市场批准上市的国产创新医疗器械企业的成立时间分布成立时间成立时间5年内5-10年10-20年20年以上产品数量企业数量平均产出北京斩获创新医疗器械产品与企业数量双第一北京斩获创新医疗器械产品与企业数量双第一创新医疗器械全国创新医疗器械集中度高，先进地区具有明显的集聚效应。北京、上海、上海、北京单位企业产品平均产出最高，企业高质量发展成效明显。上海、企业平均产出江苏天津湖北福建湖南甘肃重庆■创新医疗器械数量(款)■创新医疗器械企业数量(家)数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理全国70%以上的创新医疗器械集中分布在全国70%以上的创新医疗器械集中分布在园区创新医疗器械疗器械聚集在园区，占比76%。江苏、山东、上海创新医疗器械产品在园区的集聚度超过全国均值。2018-2023年中国市场批准上市的国产创新医疗器械产品的园区集聚度山西重庆湖南甘肃湖北福建天津陕西山东浙江江苏广东海北京全国均值注册人在高新区/经开区的占比注册人不在高新区/经开区的占比——在高新区/经开区占比的全国均值数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理在高新区，占比74.3%,有38款创新医疗器械聚集在经开区，占比25.7%。头部省市创新医疗器械聚集在高新区的比例更高。2018-2023年中国市场批准上市的国产创新医疗器械产品位于高新区和经开区的占比山西湖南甘肃湖北天津四川陕山西湖南甘肃湖北天津四川陕西山东浙江江苏广东上海北京■位于高新区■位于经开区■位于高新区的占比■位于经开区的占比图表说明：数据来源：国家药监局官网，赛迪顾问整理1、高新区、经开区包括国家、省、市三级。创新医疗器械创新医疗器械区域可分为品种多样型和特色集中型东是创新型医疗器械产品种类最多的区域，获批产品覆盖12个领域；其次是上海和江苏，均呈现出产品创新的多样性。疗器械产品集中在手术导航系统、植入式神经刺激器、高值耗材三个领域；福建创新医疗器械均集中在IVD领域。2018-2023年中国市场批准上市的国产创新医疗器械产品数量的区域和类别分布(款)区域医用医用诊察和械械械眼科口腔械医用临床8519266722711152611165111143江苏省4111331113浙江省312113412山东省11111陕西省211四川省11111111321111111山西省1前沿产品——三大异同差异点差异点产品获批数量的变化整体层面势。审评改革效应初显叠加疫情影响，导致2021年获批数量激增，达整体层面创新医疗器械：获批数量呈现平稳企业类型的分布结构企业层面大企业、老牌企业凭借资源与经验积累实现强势引领，“强者恒强”企业层面创新医疗器械：企业分布呈橄榄型结构，高成长性中小企业是推动产业发展的主力军，百花齐放、蓬勃产品聚集的园区类型区域层面62.8%。创新药研发周期长、风险高，对企业的抗风险能力和资金实力要求高，集中在大型企业，首批国家级经开区已成立40周年，培育区域层面创新医疗器械：集中在高新区，占比74.3%。创新医疗器械具有产业链庞杂、技术复杂度高的属性，对产业生态的依赖度较高，高新区是