前言
一个领先于时代的技术注定是孤独的，没有成熟的应用市场可以直接切入，也没有完整的商业模式可以直接套用。从目标市场定位，到客户需求分析，再到产品设计，几乎所有的规划都得从零开始。创新不易，凭借领先于时代的技术创新更为不易。
一、格局至上
Quanterix与Singulex的生死之别
2019年6月28日，笔者从行业大佬得知Singulex宣布倒闭了，震惊的无以复加。讽刺的是某搜索引擎将Singulex于2017年4月完成的5000万美元债务融资的信息与倒闭的信息放在了一起。
Singulex公司成立于2003年，致力于单分子水平检测技术（SMC）的开发。
公司于2006年提交SMC核心专利，并于2011年前后正式推出第一代单分子免疫检测设备Errena，以流式形式扫描通过微米级检测窗口的单分子荧光信号以实现单分子水平生物标志物的检测。因其超高灵敏度水平的检测性能，Errena系统面世后即受到生命科学领域的广泛关注。
2015年，Merck Millipore收购Singulex公司SMC技术在生命科学领域业务。
2016年1月，Singulex公司获得德国Qiagen公司5000万美元投资稀释20%股权。
2017年，Merck推出SMC新一代科研级产品SMCxPro，以解决Errena系统不稳定和假阳性问题。同年初Singulex公司推出全自动SMC检测平台Clarity并寻求合伙人以完成Clarity在FDA注册工作，并于年末公告提交Clarity设备和超敏肌钙蛋白（是的，你没看错）检测项目的510（k）申请。
遗憾的是直到2019年年中，Singulex在获得合计2.27亿美元融资后，依然没有获得FDA批准，正式于6月倒闭。
Singulex的倒闭是其完全不符合产品特征（包括技术特征和成本特征）的市场定位，模糊的产品规划以及混乱的公司管理的必然结果。
一面地狱一面天堂，与Singulex相比，Quanterix无疑是单分子免疫检测领域成功吃到螃蟹的公司。
Quanterix公司诞生于2007年，由顶尖科学家Illumina创始人之一David Walt博士及其团队创立。公司成立后，自带光环的Quanterix公司陆续获得Bain Capital、生物梅里埃、ARCH Venture等顶级机构或产业公司投资。
2010年，David Walt与David Duffy于Nature Biotechnology发表SiMoA技术相关论文，首次提出Digital Elisa的技术概念。
2012年，Quanterix公司将医疗诊断业务独家授权给生物梅里埃，联合开发诊断产品。
2013年，在经历了5年艰难的研发周期后，Quanterix公司正式推出其全自动单分子免疫检测平台——HD-1系统。
2014年5月，传奇经理人Kevin Hrusovsky辞去PerkinElmer高级副总裁兼生命科学与技术部门总裁的职务加入Quanterix公司成为公司董事会执行主席，并于2015年成为公司总经理。Kevin Hrusovsky加入Quanterix后为公司梳理了更为合适的发展规划，制定了后来的上市计划及Quanterix在神经科学领域的重要战略布局。
2017年，Quanterix在纳斯达克上市，概念销售收入达到2287万美元。
2018年，公司实现销售收入3763万美元，实现了近65%的收入增长，其中有过半收入来自于药厂。该年Quanterix公司为了确保其在医疗诊断市场的自主权利，从生物梅里埃回购了SiMoA技术在医疗诊断领域的业务权利，为其后续神经科学（特别是阿尔茨海默症相关）诊断领域的市场布局做好准备。
2019年，Quanterix推出与美国Meso Scale Discovery多指标电化学发光系统对标的SP-X系统以进一步推进其在药物研发领域的市场份额，全年预计可实现营收5500万美元。
至2019年末，Quanterix公司已实现全球近400台的设备装机量，平均每台设备的试剂消耗量预计可以超过6万美元，作为科研领域的免疫检测设备，考虑到其高昂的销售价格，已经能算是战绩显赫。
与Singulex相比，Quanterix除了创始人自带的光环外，更重要的是它日益清晰更高层次的战略格局。从公司神经科学领域的独树一帜，到纳斯达克上市，再到从生物梅里埃回购诊断领域的业务权利及阿尔茨海默症早筛项目的布局，笔者能看到的是一家在生命科学领域日益崛起，并在新型生物标志物诊断市场具有巨大潜力的科技型公司的光明前景。
有人问笔者单分子免疫检测技术发展前景在哪——立足于科研市场，向临床诊断市场发展。Quanterix给出了一个最适合他们技术路径发展的答案。当然， Quanterix公司的发展并非无懈可击。SiMoA复杂的技术路径导致的高昂试剂耗材成本将会是该公司进入临床诊断市场的一道难以逾越的鸿沟。在Quanterix高速增长的年营收额的阴影下，隐藏的是接近于等比例扩大的年亏损额度。
二、量体裁衣
应用场景决定产品特征
一般而言，生物检测技术市场按照市场份额和应用场景的不同，可主要分为科研市场和临床诊断市场两个主要方向。具体而言，科研市场主要包括高校、研究所等一线科研机构、药厂药物研发以及在临床条件下的科研应用等。临床诊断市场主要包括体检中心、科室内应用以及检验科、第三方临检中心等中大型中心实验室等。
科研市场与临床诊断市场客户属性不同，因此对技术和产品的实际需求通常是大相径庭的。下表对各个细分市场的需求和特征做具体分析。
高校、研究所：一般而言，课题组都能承受数万至数十万的设备采购成本。百万以上设备通常以高效或研究所设备平台形式进行采购。由于高校和研究所科研应用场景通常为前沿科学领域，例如低丰度新型生物标志物检测、单细胞水平分析、单分子级别相互作用等，通常有极高的检测灵敏度需求。需要注意的是，由于经常涉及材料合成和新方法学的开发，高校和研究所的市场通常倾向于使用开放性试剂盒和设备平台。
临床科研市场：细分市场，主要为临床医师的科研需求市场，与临床应用关系密切，作为科研市场与临床诊断市场的交叉部分，对于新型生物检测技术的市场布局有特殊意义。该市场兼具高校科研和临床诊断市场的特点，自动化需求较高以弥补研发人员短缺的问题，是新型生物标志物开发和临床测试的重点布局市场。
科室应用：特化细分市场，不同科室有不同的检测需求。目前对于免疫检测市场空间较大的主要为急诊、心内等涉及急症的科室，POCT活跃的胸痛中心、心衰中心，以及免疫相关的免疫、过敏等科室细分市场。这部分市场对检测系统通量需求低，灵敏度需求低，够用即可。准确性需求高，设备试剂成本敏感。
中心实验室：IVD核心市场，主要试剂消耗终端。三级医院检验科中心实验室免疫诊断市场长期被罗氏雅培等龙头企业垄断。通量需求高，必须实现全自动化，多种检测呈现流水线平台发展趋势。不同层级检验科中心实验室按流量从高到低，需求的检测通量逐层降低。检测灵敏度需求较科研市场低，检测项目灵敏度够用即可。检测精确度要求高，对设备试剂稳定性要求高。
单分子免疫检测技术由于使用数字化检测策略，具有更高的检测灵敏度和更宽的检测范围，检测性能远超目前市场上主流的化学发光技术。Quanterix公司的SiMoA技术平台极高的检测灵敏度带动了包括血液神经标志物检测、低丰度炎症因子检测、以及一系列药物研究的新兴市场发展。
HD-1结构布局图
HD-1设备的结构布局图如上图所示，其核心工作区域主要可以分为两个部分，包括全自动ELISA工作站部分和基于微流控的单分子信号检测部分。其中，全自动ELISA工作站采用了多孔板的上样方式，并使用了我们熟知的自动上杯系统、温育环、清洗站等核心部件。信号检测部分则主要包括Simoa芯片（24通道）及其控制组件和核心光学组件，该光学组件支持多光路系统，支持图像拼接功能。HD-1检测通量峰值为每小时68个样本，兼容时载入288个样本（三块96孔板），单个样本检测时间根据不同项目不超过2.5小时。2019年Quanterix公司推出了HD-1升级设备HD-X，主要解决了HD-1原有的一些系统不稳定的问题。SR-X为HD-1的半自动版本，主要功能为Simoa芯片单分子数据的读取与分析。
笔者认为，Quanterix公司基于SiMoA技术开发的HD-1（上图所示），HD-X以及SR-X等全自动或半自动单分子免疫检测设备是一类针对科研市场需求定制化的免疫检测设备，关键依据在于该系列设备均采用了科研市场所习惯的多孔板上样方式，而非目前医院常见的采血管上样方式。SiMoA优异的平台性能和符合科研市场用户习惯的设计，使得该系列产品在科研市场，尤其是药厂的药物研发市场获得广泛认可，并取得销售额的快速增长。然而，如需进入医疗诊断市场，无论是样本稀释流程、上样方式或是设备通量，HD-X系统依然有较大的优化空间。
与传统化学发光技术不同，单分子免疫检测技术在面临市场选择问题时，通常具有更大的选择范围，这得益于单分子免疫检测技术在科研领域的显著技术优势和在临床诊断领域的强大发展潜力。优先选择科研还是优先选择临床？对于这个问题没有最正确的答案，不同技术路径的单分子检测技术有着不同的技术特征，有着不同应用场景的适应能力。所以要做的只有明确核心应用场景，针对该场景对技术做最合适的定制化。
三、开疆辟土
单分子免疫检测在新型生物标志物检测市场的潜力
工欲善其事必先利其器，有了最符合应用场景需求的单分子免疫检测技术，自然应当考虑怎么去解决当前技术手段解决不了的问题。目前临床上基于化学发光技术真正广泛使用的生物标志物超过100种。而在化学发光技术兴起之前性能较差的酶联免疫盛行的时代，在临床领域有效应用的生物标志物仅有不到30种。化学发光技术凭借远超酶联免疫方法的检测性能，极大的促进了免疫诊断市场的发展，实现了包括十余项疾病相关生物标志物的有效应用。然而科研领域通过蛋白组学分析手段获得的生物标志物种类已达到数千种，这些生物标志物除了部分因为特异性较差或调控机制尚未研究透彻未能有效利用，还有众多生物标志物因为当前检测技术性能的限制难以实现精准定量检测。其中主要包括两种形式的原因：
（1）生物标志物因为在有利于实施临床样本采集的部位丰度太低，现有检测技术灵敏度有限，难以实现有效定量检测。
（2）生物标志物所处环境样本采集困难，获得的有效样本体积过小，导致稀释到有效检测体积后浓度过低，现有检测技术手段难以实现有效定量检测。
单分子免疫检测技术凭借远远超化学发光技术的检测灵敏度，是解决上述问题的关键检测技术。对此，笔者分别从科研市场需求和临床诊断市场需求分别对部分细分应用场景举例进行分析。
科研市场
（1）单细胞水平分析：随着研究的延展和深入以及技术的发展，细胞的异质性逐渐成为无法忽略的研究重点。单细胞水平分析包括单细胞基因水平的异质性到单细胞蛋白组学分析，是当前最为火热的科研领域之一。单细胞表达蛋白量低，需要超高灵敏度免疫检测手段才有可能实现准确定量检测。
（2）外泌体检测：外泌体（exosomes）是一种机体内大多数细胞分泌的直径大约为 30 ~ 150 nm 的具有脂质双层膜的微小囊泡，具有体积小，内容物丰富的特点。外泌体影响细胞的生理状态并与多种疾病的发生与进程密切相关，在基础研究和临床诊断治疗等方向均展现出了极大的潜力。由于外泌体内容物总量含量低，分离纯化难度大，定量分析困难。要实现外泌体表面或内容物，甚至实现少数几个外泌体内容物的准确定量分析，需要实现极高免疫检测灵敏度。
（3）药物研发：药物研发，特别是单抗药物、重组蛋白等新型药物的开发研究中，蛋白标志物差异表达的意义重大，对于药物引发的细微差别或个性化差异的灵敏检测能够帮助研发人员评估方案，发现问题。此外，对于新型蛋白/抗体类药物的免疫原性检测也是研发重要的一环，免疫原性指的是抗原激发免疫反应的能力，在生物治疗过程中，对治疗性抗原（重组蛋白，单抗）的免疫反应是非常不利的，会产生细胞因子释放综合症或者是抗药性抗体产生，削弱治疗效果，对治疗产生反作用。单分子免疫检测技术超高检测灵敏度有利于药物研发过程中，多种低丰度炎症因子进行有效检测，也可以针对治疗过程中产生的治疗性抗原免疫反应的程度进行更早期的评估。
（4）神经科学研究：血脑屏障的存在导致在脑脊液中含量相对较高的标志物在外周血中的丰度降低数百倍。对于神经领域的常规研究来说，能够运用超灵敏的检测方法，直接从较易获得的外周血中检测丰度极低的已知标志物的水平或探索未知的神经标志物，能够极大地提高研究效率。此外，研究人员还能够根据需求，测定脑部及外周血中标志物的含量差异，获得关于疾病本身以及血脑屏障相关的更有意义的研究成果。
医疗诊断市场
（1）神经疾病诊断：血脑屏障的存在限制了脑组织中的特定神经系统相关标志物进入外周血，使其在外周血中的丰度极低，用传统方法难以对其进行精确检测。而越来越多的研究成果表明，多种相关蛋白标志物（如Aβ40、Tau、Nfl、GFAP等）在外周血中的含量能够一定程度上反应多种神经系统疾病，如阿尔兹海默病(AD)、帕金森病(PD)、缺血性脑卒中(IS)、多发性硬化病(MS)等的病程进展，甚至能够在早期症状发生前对疾病发生进行预判。具有超高检测灵敏优势的单分子免疫检测技术为血清/血浆中实时监控这些标志物提供了技术支撑，为脑损伤和神经退行性疾病的更简便诊断方法提供了可行性。
（2）眼科疾病诊断：眼科疾病，特别是眼底病变的诊断，目前主要依赖于眼科成像设备以及医生根据成像结果给出的经验判断，缺少一系列基于疾病标志物精准的定量诊断手段。受限于采样难度及采样量，能够用于标志物检测的眼科样本主要有泪液、房水、玻璃体等，该类样本的采样量在几微升到几十微升之间，而疾病相关的标志物蛋白则有十数种，传统方法显然无法覆盖该类样本的检测需求。因此，灵敏度极高的单分子免疫检测手段能够从降低样品需求量的角度，独占性地满足眼科疾病诊断的特殊需求。
（3）肿瘤生物标志物：肿瘤标志物包括蛋白质、核酸、代谢小分子等功能生物分子，可以客观地、特异性地反映肿瘤的发生和发展进程，其精准和高灵敏的定量检测对于临床诊断、治疗过程和预后评价具有重要意义。血液肿瘤标志物在临床的应用主要包括肿瘤的早期筛查、辅助诊断、预后及疗效预测，目前常用的如AFP、CEA、PSA等均作为参考指标参与上述临床应用。但由于肿瘤发生的复杂性，没有任何指标具有100%特异性，且大部分标志物在非肿瘤疾病下亦可以检出，所以其实际的临床筛查应用面临诸多困难。
因此，应在现有肿瘤标志物研究临床应用的基础上，综合运用高灵敏的检测手段，解决低丰度肿瘤标志物检测的关键问题；设计多元肿瘤标志物检测体系，探索重要生物分子在肿瘤发生发展进程中的分子作用机制，解决当前单一标志物可信度低的问题。此外，还可以对检测结果进行差异化分析，以进一步推进肿瘤的临床个性化诊疗指导。
（4）呼吸道疾病检测：常见的呼吸道疾病，比如流感、支原体、衣原体感染以及最近疯狂蔓延的冠状病毒感染等由于抗原的复杂性以及特异性抗体较高的制备难度，通常只能通过人体产生的IgM和IgG进行间接检测。对于传统检测方法，IgM与IgG检测窗口时间长，通常需要达到7天左右人体才能生成足以被传统检测方法检测到的IgM。单分子免疫检测技术由于具有绝对领先的灵敏度优势，将有希望将这些检测项目的窗口期显著缩短。
四、降维打击
单分子免疫检测技术对传统免疫诊断市场的冲击
“降维打击”，笔者在上一篇文章中也提到了这个词。单分子免疫检测技术作为下一代免疫检测技术，核心优势在于检测灵敏度的绝对领先。然而领先的不代表就是最合适的，就好比二维平面无法容纳三维空间的存在。三维空间的事物要进入二维世界就要学会投影。
对于单分子免疫检测技术而言，现存的临床诊断市场就是一个高度保守的二维平面市场，对新技术和新生物标志物存在天然排斥。在现存的临床诊断市场，检测性能，特别是检测灵敏度性能点到即止，在灵敏度够用的前提下，终端客户会根据具体应用场景更多的考虑准确性、检测通量、使用友好程度等因素。对于传统免疫诊断市场广泛使用的生物标志物而言，过度富余的检测灵敏度除了会造成数据冗余分析困难的问题，还有导致假阳性的风险。
因此，单分子免疫检测技术进入传统免疫诊断市场，需要求变。必须强调的是，单分子免疫检测技术使用的是数字化检测逻辑，检测灵敏度提高是通过信号输出和检测方式及算法实现的，并不依赖于免疫反应的结合效率的提升（当然更高的结合效率可以进一步提高检测灵敏度），因此在信号检测端灵敏度接近于极限高水平的前提下，富余的检测灵敏度完全可以转化形成更符合传统免疫诊断市场需求的细分应用场景下的差异化优势。幸运的是，对于单分子免疫检测技术而言，临床应用领域几乎所有的关键技术参数都可以由富余的检测灵敏度反应而来，根据不同的应用场景，选择合适的差异化优势进行转化，是单分子免疫检测技术在传统免疫诊断市场的生存之道。
（1）反应时间。现有的化学发光技术是一种基于反应溶液整体光信号强度信背比检测的定量检测方式，要提高检测灵敏度，需要提高反应体系整体的信背比。因此为了提高检测灵敏度，化学发光技术通常会选择抗原抗体结合效率较高或接近于达到饱和值时进行发光信号检测。然而与化学发光技术相比，单分子免疫检测技术可以直接对单分子水平的光信号进行检测，分辨率远超化学发光技术。因此，对于单分子免疫检测技术而言，在达到相同检测灵敏度需求的前提下，抗原抗体仅需较低的结合效率即可实现有效的定量检测。这一结论为单分子免疫技术带来的最直接的优势，即在检测灵敏度相同水平的前提下，单分子免疫检测技术可以大幅度缩短免疫反应时间。
（2）设备检测通量。免疫诊断设备的检测通量通常由几个因素决定，包括设备时序设计、免疫反应时间（主要耗时步骤）、机械组件速度、温育盘容量（特定型号设备通量上限决定性因素）、光学系统检测单位时间（系统通量理论上限决定性因素）。考虑到设备成本因素，在当前光学系统检测单位时间富余的前提下，缩短免疫反应时间将可以显著提升检测设备的通量（需缩短时序基本单位时间），以实现更低成本更高通量的检测设备设计。
（3）CV%值控制。雅培心肌肌钙蛋白I在99%分位10%以内的CV%值控制一直是该项目的主要卖点，能够实现10-20 pg/mL浓度的精密检测，与该项目检测灵敏度的显著提高密不可分。对于在检测灵敏度方面具有绝对优势的单分子免疫检测技术而言，低浓度范围的CV%值控制可以轻易通过富余的检测灵敏度的调整来实现。
（4）宽动态检测范围。现有的单分子免疫检测体系都具有4个数量级以上的动态检测范围，其上限可达到5个数量级，这个优势主要是由数字化信号检测方式带来的。这样的的动态检测范围几乎可以覆盖传统免疫诊断市场主流的所有免疫检测项目的需求，以避免稀释流程造成的额外成本支出。
（5）试剂成本控制。单分子免疫检测技术是基于数字式检测定量逻辑，通常需要的分割单元数量很少。举例而言，Quanterix一次只采集不到25万个的有效数据点。这意味着如果能实现有效的工程化控制，仅需不到25万个磁珠即可实现超高灵敏度定量检测。这与动辄0.5-1 mg/mL，反应体积在100-200微升的化学发光体系而言，磁珠用量几乎可以差到一个数量级。而磁珠用量及磁珠表面修饰的高浓度捕获抗体通常是试剂物料成本支出的一个重要组成部分。
因此理论上单分子免疫检测技术通过良好的工程化设计可以降低试剂成本。必须强调的是，这部分成本的缩减是否可以弥补因单分子信号检测需要额外引入的例如微流控芯片、耗材、试剂过滤等其他因素造成的额外成本，不同实施路径的单分子免疫检测方法需要独立评判。
当然，成本依然是单分子免疫检测技术进入传统免疫诊断市场最大的障碍。要实现单分子免疫检测技术在传统免疫诊断市场的生存，将检测成本降低至化学发光近似水平是必要条件。
五、独树一帜
单分子免疫检测技术商业模式的思考
Quanterix 2020年J.P.Morgan大会 告内容
与化学发光不同，现阶段的单分子免疫检测技术同时具备科研属性与临床应用价值，因此具有更多样化的商业模式选择范围。单分子免疫检测技术必须充分把握技术本身的特点去寻找最合适的发展模式。如果说Singulex的死亡是商业模式混乱的必然结果，那么Quanterix在科研领域的欣欣向荣则因其合理的战略规划顺理成章。
上图为Quanterix 2020年于J.P. Morgan健康大会所作 告内容，该图所描绘市场预期以及Quanterix公司近几年的发展路径，对于单分子免疫检测技术的发展模式可见一斑：在科研领域特定领域独树一帜，形成垄断市场；拓宽产品线介入药物研发领域创造现金流；最终进入临床诊断市场。是的，临床市场依然是每一个新型生物检测技术产业化发展的最终目标，毕竟这里有最大的市场份额和盈利空间。值得思考的是，具有良好的融资渠道和现金流支撑的Quanterix为什么没有开发类似于Clarity系统一样的针对临床诊断的全自动系统，直接切入临床市场？笔者认为原因有三：（1）成本；（2）成本；（3）还是成本。
不同于分子诊断的高收费高成本承受能力，免疫诊断发展至今已经变得对成本极为敏感。Quanterix因为复杂的技术路径导致的高试剂耗材成本支出使得其产品在价格竞争日益白热化的免疫诊断市场毫无竞争优势。
因此要进入临床诊断市场，对于Quanterix而言除了需要寻找可以承受其高成本劣势的高价值检测项目外，还应避免与化学发光市场的直接竞争，或者更合适的说法是：成为检验科中心实验室检测流水线上生化、免疫诊断的补充平台，完成化学发光设备实现不了的新型检测项目。因此，Quanterix早期在科研领域的布局就变得合理：一方面在科研市场形成良好的品牌信誉同时创造可以支撑企业融资和生存的现金流，另一方面通过科研合作积累新型生物标志物的研发与应用，最终完成科研到临床的转化。在这一点上，Quanterix在神经科学领域无疑是成功的。
然而，Quanterix所走过的商业模式和发展路径是未来每一家单分子免疫检测技术公司所必须经历的吗？答案显然是否定的。要跳过科研市场阶段的过渡直接进入临床诊断市场，单分子免疫检测技术必须彻底克服成本问题。Quanterix之后是否有公司可以做到后来者居上，我们可以拭目以待。
苏州宇测生物科技有限公司创始人，致力于单分子免疫检测技术研究与产业化。
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