按照常規分類，分子診斷技術主要分為兩大類：核酸檢測以及生物芯片。核酸檢測技術具體包括聚合酶鏈式反應技術（PCR）、熒光原位雜交技術（FISH）以及基因測序技術；生物芯片主要包括基因芯片和蛋白芯片技術。
同時，分子診斷設備已越來越向數字化、自動化、高通量轉型，基于雜交的檢測技術逐漸被數字 PCR、下一代測序技術（NGS）和核酸質譜所取代，并且分子診斷所能應用到的范圍也越來越廣，不再局限于遺傳病、傳染性疾病、生殖健康的檢測與診斷。前沿技術代表：數字 PCR、四代測序、基因芯片、單細胞分析數字
PCR（digital PCR）是一種核酸分子絕對定量技術。不同于傳統定量 PCR（qPCR），數字 PCR
采用絕對定量的方式，可不依賴標準曲線與參照樣本而直接檢測目標序列的拷貝數，檢測極限可達單拷貝，相比于 qPCR
擁有更加出色的靈敏度、特異性和精確性。圖 | 各代 PCR 技術生命周期（來源：公開資料，CB Insights 中國整理）數字 PCR 是 PCR 的下一代進化形式。初代普通定性
PCR 目前已經進入衰退期，基本已退出主流市場；二代熒光定量 PCR
是目前的主流技術，應用場景也最為全面，已形成良好的臨床基礎，處于成長至成熟階段的時期，市場增速在 15%-20% 之間；以熒光定量為基礎的
ARMS、HRM 等分化技術，現在正處于成長期，市場增速在 20% 以上；數字 PCR、多重 PCR
則屬于新興技術，該類產品可進行核酸定量，將是 PCR 領域未來的發力方向，在中國仍處于市場導入期，臨床應用仍需進一步培育，市場增速在
15%-20% 之間。圖 | 各代 PCR 技術對比（來源：公開資料，CB Insights 中國整理）
中國數字 PCR 領域初創企業所選擇的技術路線多為 ddPCR（droplet
digital PCR），即基于微液滴平臺的數字 PCR 技術。ddPCR
的工作原理是：首先通過微液滴生成儀將含待測樣品均分到大量直徑為微米級的 “油包水”
微液滴中，體積為皮升級，數量為十萬到百萬級。由于微液滴數量足夠多，微液滴之間被油層相互隔離，因此每個微液滴相當于一個“微型 PCR
孔”，微液滴中只含有待測樣品的單分子 DNA；針對這些單分子 DNA 在每個微液滴中進行 PCR 擴增反應，完成熒光標記和信號放大。通過微液滴分析儀對每個微液滴熒光信號進行檢測，有熒光信號的微滴判讀為 1，意味著有一個初始 DNA 分子；沒有熒光信號的微滴判讀為 0，意味著沒有初始 DNA 分子。根據泊松分布原理實現對核酸樣本的絕對定量。圖 | 液滴式 ddPCR 簡版工作原理（來源：新羿生物，CB Insights 中國整理）測序儀是測序行業“皇冠上的明珠”。基因測序產業鏈主要分為上游基因測序設備制造廠商，中游面向終端用戶的測序服務機構及生物信息分析機構，下游基因測序服務的使用者，包括醫療機構、科研機構、制藥公司和個人用戶等。其中，產業鏈上游是技術壁壘最高的環節之一，也是玩家最少的部分。從全球來看，上游基因測序儀大多被歐美大廠所壟斷，巨頭主要包括
Illumina、Thermo Fisher 以及 Roche。圖 | 一代至四代基因測序對比（來源：SciPhi，CB Insights 中國整理）
中國主流二代測序儀長期被歐美廠商壟斷。長期以來，中國的上游基因測序設備及耗材供應基本為外資企業所壟斷，NGS
關鍵技術掌握在包括 Illumina 在內的歐美生產商手里。整個 NGS 液體活檢行業對 Illumina
的測序儀及配套試劑依賴嚴重，從而導至了居高不下的檢測成本。盡管目前華大智造勢頭迅猛，但由于更換全套體系存在巨大的遷移成本，對于使用 NGS
的液體活檢廠商來說，換用測序設備需要將整個已經建成的核酸 NGS 體系全部推倒，然后在新的 NGS
平臺上進行重新構建，所以目前國產測序儀的發展依然面臨著巨大的壓力。圖 | 全球十大測序公司 2017 年營收（來源：SciPhi，CB Insights 中國整理）
四代測序是中國企業在測序儀領域彎道超車的機會。在中國，位于產業鏈上游的公司屈指可數。上游的高價壟斷嚴重限制了中下游的發展，對于市場議價極不利好。隨著基因測序行業的發展，中下游提供各種基因測序產品和服務的公司層出不窮，全球基因測序市場以前所未有的速度發展，引領技術革新是走出基因測序下游產業競爭紅海的關鍵，國產替代已成一大趨勢。而四代測序則是中國企業彎道超車歐美傳統巨頭的一大機會。基因芯片是微陣列技術的一種，主要是采用雜交測序原理定性或定量測量生物體核酸。據公開數據顯示，2019
年全球基因芯片市場規模達到 970.2 億元，其中中國基因芯片市場規模達到 45.1 億元。預計在 2020-2025
年全球基因芯片市場年均復合增長率達 11% 左右，到 2025 年將達到 1821.4
億元。中國基因芯片近幾年需求也持續擴大，市場規模保持高增速。基因芯片按領域分類主要有用于基因組研究的
SNP 和 CNV 芯片，用于 mRNA 表達研究的基因表達譜芯片，用于腫瘤檢測等領域的 microRNA 芯片以及 LncRNA 芯片和
DNA
甲基化芯片。相比于分子診斷領域的其它技術，基因芯片具有通量適中、靈敏度高特異性強等優勢，但不能用于擴增序列，檢測結果會有假陽性的情況。隨著技術的革新，目前的基因芯片可以快速高效地獲取空前規模的生命信息，應用場景更加豐富，高質量高密度的基因芯片層出不窮。圖 | 基因芯片與其它分子診斷平臺對比（來源：公開資料，CB Insights 中國整理）單細胞分析技術（Single Cell Analysis ，SCA）是近年來發展迅速、廣受資本關注的又一項可以應用于分子診斷領域的技術。其主要目的在于通過對單個細胞的研究，更好地認識到細胞異質性，并對疾病進行更為全面的解讀。已應用到的基礎研究型場景包括癌癥、免疫學、神經病學、干細胞等；臨床應用包括無創產前診斷、體外受精、循環腫瘤細胞（CTCs）等。除分子診斷外，單細胞分析在新藥開發領域也值得期待。
單細胞測序技術早在 2011 年就被《自然方法》雜志列為年度值得期待的技術之一，在 2013 年被《科學》雜志列為年度最值得關注的六大領域之首。從 2013 年到 2019 年 Pubmed 發表的有關于單細胞分析技術文獻數量來看，呈逐步上升的趨勢。圖 | 2013-2020 年 Pubmed 單細胞分析技術文獻數量（來源：Pubmed，CB Insights 中國整理）單細胞測序是基于高通量測序（NGS）方法，檢測單細胞基因組、單細胞轉錄組、單細胞表觀基因組及單細胞蛋白組，提供細胞間差異的高分辨率視圖，從分子水平揭示細胞奧秘。其中，單細胞轉錄組測序（Single-cell
RNA-sequencing,
scRNA-seq）是目前應用最為廣泛且相對成熟的單細胞測序方法之一。單細胞測序的主要流程包括單細胞制備、單細胞分離和文庫制備、測序和初級分析，以及數據可視化和解讀。圖 | 單細胞測序流程（來源：Illumina，CB Insights 中國整理）目前，在全球單細胞基因測序領域技術較為領先的公司是
10x genomic 公司。在 2016 年公司推出的 10x Chromium Single Cell Gene Expression
Solution 平臺整合了儀器、試劑盒以及信息學軟件，全面對接了 Illumina
測序儀，可實現大量單細胞的快速標記、測序和分析，獲得單細胞水平的基因表達圖譜以及差異情況，成為了單細胞測序的一個里程碑。該公司在 2019
年于美國納斯達克上市，首日股價漲逾 40%，目前市值為 121 億美元。圖 | 單細胞測序試劑輸送系統（來源：10x Genomics 官網）
除單細胞測序以外，質譜流式細胞技術也可以通過定量檢測單細胞表面的蛋白標志物，用于單細胞層面上的分析。其繼承了傳統流式細胞儀高速分析的特點，同時具有質譜檢測的高分辨能力，是流式細胞技術的一個新的發展方向。除了檢測常規蛋白外，質譜流式細胞技術還可用于蛋白翻譯后修飾、蛋白降解產物、細胞存活率、細胞大小、mRNA
轉錄子表達量、DNA 合成速率以及蛋白酶活性等的測定。 圖 | 單細胞分析中不同模塊下的不同分析方法（來源：Nature Reviews Genetics）總體來說，單細胞分析技術目前還處于從科研向臨床轉化的階段，也是迅速發展的階段，在未來具有很強的潛力。由于需要和傳統的分子診斷方法進行同臺競爭，單細胞分析公司除了在技術上的優化以外，技術平臺選擇落地的應用場景以及最終產品成本的控制也將是企業需要考慮的問題。
