原标题：DeepTech公告《2023试验室自愿化行业寻求申报》给科研插上党羽

　　随着多组学时刻的到来，性命科学逐渐生长为大数据科学，许多新的记号通谈、转录因子、药物分子的觉察仰仗于高通量筛选。

　　但现在性命科学的坐蓐效用已不能舒服生物学家的必要，组学光阴反复、繁琐、高强度实验把握使科研人员疲倦不堪，384 孔板“人工高通量”，既费时劳苦又方便犯错。性命科学行业急切供应一场财产革命，实施室自愿化的革新即将为性命科学行业带来曙光。

　　实践室主动化（Lab Automation），是指哄骗当代本事和配置来自动化推行室的种种把握和过程，解放人力、简化实习经过、智能安插试验、低落酬报舛误，以及普及履行通量、速度、确实性和可几次性等。

　　试验室自愿化包括样品刑罚、仪器掌握、数据网罗和明白等方面。践诺室自动化的完成提供仰赖各类自动化摆设和软件，如自愿进样器、液体惩处编制、死板人系统、温度担负编制、主动化了解仪器、数据处罚软件等。这些配置和软件没合系笼络任务，完工施行室中的各式使命，从而实实践验室的自愿化。

　　DeepTech 正式发表《2023 施行室自动化行业搜求报告》，浸点关怀在性命科学场景利用的实践室自愿化法子，磋议实验室自愿化的发再现状、束缚身分、产品方式、应用场景、末了用户、生意模式、他日生长前景等紧要标题。

　　推行室自愿化的中央技巧开头于产业自愿化。财富自愿化于 20 世纪 60 年头就已发展出当代综合自愿化工厂的雏形，在创造家产中涌现了许多自动临蓐线。而推行室自愿化是在财产自愿化的根蒂上发展起来的，变化到性命科学范围有其通用性，无外乎要做少少视觉、武断和反馈，以及消歇的通讯和搜罗，从而让悉数责任履行无妨有序落成。但也有其卓殊性，即要更好地相宜客户周旋生物法子的极少异常需求，比如预防溶液试剂的损耗、实行耗材的大通量惩罚、按照耗材形状做质量选型等。

　　海外实行室自愿化已滋长 40 多年，板滞臂和职责站率先出现。各异的实验室场景处在自愿化的各异阶段。

　　依照自愿化的秤谌和周围，试验室自动化可分为四个阶段：单一设备格局的自动化、职责站体例的主动化、流水线格局的主动化和智能化体例的自动化。它们并非粗略的详细替换演进合系，而是根据本钱必要、通量必要，寻找和临床须要的客户境况，成亲不同产品体例。践诺室自愿化全体是从补助人到更换人的偏向发展，终末理思是抵达无人值守的“黑灯试验室”。

　　中原实施室自愿化的振兴，源于人命科学上游行业国产替换的需求，叠加中国财富主动化的人才供给的才智。它的中央代价体此刻，执行室自动化让实施人员仔细于科学搜求自身而非屡次性实验驾御。

　　但方今也有诸多成分制约其成长，首要包罗投资回报率亏空、产品难以惬心需要、必要非法式化、商场教育不够丰裕等。

　　从物业链条和交易模式来看，践诺室主动化厂商可大约分为产品商、编制集成商和细分场景操纵商，目前国内自动化范围主要的创业公司大多属于体系集成商模式。

　　看待产品商而言，中心比赛力是性价比；对付系统集成商来道，则提供比拼中心装备的认真技能和数量；细分场景使用商则要比拼客户群体数量。

　　试验室自动化行业的卑鄙是收场利用场景，搜求型用户重要囊括高校和科研机构、CRO 公司、合成生物学公司和药企，检验检测型用户席卷医院、第三方检测中间、疾控中央、海合等。

　　从产品情势来谈，今朝硬件领域液体职责站和板滞臂整合体例是主流，软件范围与外洋差距较大。

　　中国践诺室自愿化厂商大局部在 2016-2020 年创办，目前产品初具雏形，仍提供足够的期间继续打磨产品，在运行安宁性、收效周备性、系统怒放性等本质的交付和利用经验上与浸淀了几十年的进口厂商仍有坚信差距。中国硬件本领相对成熟，在软件界限仍与进口厂商有较大差距。

　　国产厂商优势在于国产替代的计谋导向、价钱优势（价值约为进口主动化配置的一半）和售后办事（工程师可随时上门），现在更多献艺着客户安置操持计议和行业领路人的角色，交付落地仍提供厂商在人才构造和收拾法式化上悉力。

　　从行使场景来谈，分子和细胞层面的实行环节自动化相比照较成熟，动物层面践诺的主动化依旧空白。

　　从产品角度看，国内镁伽科技、奔曜科技、汇像科技等普及企业，可能针对施行合节可能叙某些场景供给定制化照料策画，综关价格、性能、渠道等因素来挑选国产或许进口产品来集成系统。如今来说大控制具有圭臬化进程、高屡屡性的执行要害也曾有自动化管束企图。

　　具有高通量筛选需要的药物研发公司和关成生物学公司是近期可能较快贸易化的发力目标。推行室自动化束缚盘算在具有高通量药物筛选必要的药企、CRO 企业、具有高通量细胞株筛选需要的关成生物学研发机构中，已有实施室自愿化利用案例。

　　履行室自愿化最速能够落地的倾向在于实践历程模范化的检查检测和科研端的高通量筛选必要。在检验检测用户中，医院基本已经完成了自动化流水线的布局，国产替换是其紧急逻辑，而疾控中央、企业质检药监局部、海关、法令讯断中心等检查检测单位另有很大的机缘点。

　　在科研用户中，药物分子筛选、菌株筛选等高通量筛选会率先利用主动化门径，如上海药物所已修设了药物筛选的自动化平台，深圳先辈院在搭修闭成生物学自动化大方法，利物浦大学寻找团队 2019 年发觉的 AI 死板人化学家，也是利用在催化剂的高通量筛选中——2022 年初它初次经历高通量筛选自主发现了一种高活性的催化剂。

　　因而，不思考医学检查场景，方今兼具刚需和支付本领的生命科学类履行室主要齐集在多组学测序任事公司、大型 CRO、药企、平台类闭成生物学公司、限定举行高通量药物筛选和关成生物学研究的科研机构、快控中心、质监药监等部分以及局部政府买单的标杆实验室项目等。

　　改日，在微量响应体系的高通量履行室自愿化经过中，微流控芯片手法的提高和利用是沉要趋势。

　　基于微流控芯片的自愿化需求仍未被丰饶如意，多步法微流控技巧是微流控主动化大范围应用的瓶颈。当前主流的微流控本事是一步法，而本质上控制履行的复杂性导致了一步法微流控本事无法顺心须要。

　　方今纷乱纪律的微流控要领仅有少量公司没合系财产化，比方中原已有公司在液滴微流控手段根底上进行更始，创始四步法的微流控芯片操控方法，可对微液滴举行天资、注射、分选、协调驾驭，在芯片上自动完工秩序更加纷乱的履行，如微生物单细胞测序的筑库实行等，达成了移液使命站的奏效。

　　▲图丨液滴融合:两个平行液滴履历压力和异常的流讲宗旨进行谐和（开端：墨卓生物）

　　在合成生物学、抗体开垦等践诺室主动化须要危急的周围，也亟待微流控办法赋能。

　　合成生物学的 DBTL 循环需要构建工程化平台以惬心高通量施行需求。关成生物学需要高通量的造物本领。欺骗各式生物元件对底盘细胞基因组实行转移的元件工程、线路工程、基因组工程以及后续的代谢工程等，都对平凡产物的量产至关紧急。履历基因扩增、DNA 浸组、质粒构筑、细胞培育、辅导剖明、单克隆筛选、产物鉴定等一系列门径进行研发、测验、临蓐职责，完毕 DBTL（布置-构建-考试-进筑）循环，经工程化的海量试错，优化工艺经过，末了竣工工程化平台的筑设。

　　在 DBTL 循环中的大规模构建完工后，尝试成为一个限疾次第。比如一个 100 个氨基酸的蛋白，有 20 的 100 次方种能够，而尝试每一个样品需要 30 分钟，一周最多测几百个，以这个快度长期是测不完的。人命的高度纷乱性使其相似于黑箱，很多期间都需要高通量的方式先求解，再阅历逆向工程去寻求意想。

　　当下合成生物学规模火热的“生物铸造厂（BioFoundry）”，以及 SDL 推行室（self-driving laboratoy）等全自动无人化实施室相干概思，正是为了得意高通量的实施需求，将笨拙主动化与微流控芯片自动化相联贯，而建造成的大型工程化平台。

　　微流控权谋亦可用于高通量抗体筛选，普及筛选效率。抗体开拓市场遍及，宏壮应用于诊断试剂以及抗体药物等筑造规模，如 IVD 抗原检测以及抗体药物筛选。自 1986 年第一个鼠源单克隆抗体药物 OKT3 上市从此，FDA 共承诺了凌驾 100 款抗体药物，每年准许的抗体药物约占领允诺新药的 1/5。据医疗数据盛开平台 Insight 布告的《2022 年举世药品出卖额 TOP100》的数据出现，在贩卖额排名的前 10 种药品中，4 种为抗体药（个中 3 种为单克隆抗体）。另外，2022 年环球单抗药物墟市周围超 2000 亿美元，国内墟市放大至 890 亿，这证实单克隆抗体墟市领域强盛，开发意义巨大。

　　守旧抗体筛选手法周期长达数月、筛选功用低。高通量且高效的抗体筛选没关系加速抬高抗体开拓的顺遂率。在抗体启示经过中，杂交瘤办法、噬菌体/酵母展现手法是抗体筛选的紧张妙技，不过，这两种措施都具有周期长（2-3 个月）、感化低（如杂交瘤措施中，高效调和效用仅有 1/1000）的特质，抑制了抗体筛选的快度。于是抗体筛选效率低是抗体研发的痛点，急切供应高效筛选平台发扬。据调研，而今 85% 以上的抗体研发用户都意图升高抗体筛选感化，并表示如果表现较好的筛选平台，容许代替杂交瘤等传统方法。

　　单 B 细胞分选平台占领古板法子限度性，通过鉴别液滴中的荧光旗号，诈欺介电泳使液滴偏转到例外流讲，从而达成高效分选，具有通量高（通量可达 105-106）且筛选周期短（从数月缩短至 1 天）的特色，直接对单 B 细胞或分泌抗体举行领会，可宏壮利用于抗体筛选、酶的定向进化、细胞系开拓等范围。

　　芯片自愿化与呆滞主动化门径发生高效互补，目前利用液体处理滞板人使命站来主动化合成生物学试验的进程正在繁盛滋长，例如 Ginkgo Bioworks 或 Amyris 等公司运用这些使命站将其觉察进程自动化，有些公司以至对外提供自动化办事。

　　模范的分子生物学过程，如经过电穿孔举办细胞转变、菌落选取、板滞培育和发展，在液体处置工作站和其我仪器中虽然可行，但在全自愿执行室方面存储牵制，很难以全主动试验室所需的无缝体例将它们接连在一块。

　　液滴微流控妙技经验将细胞和试剂封装在液滴中并对其举行明确独揽，没关系告竣无缝集成。微流控平台已经被用于生物回声的小型化，席卷 DNA 合成和组装、变化、无细胞剖明，以及荧光和质谱法举办表型筛选。经历将这些成绩与嵌入在半导体芯片上的新型分子传感器、光学激活轻微传感器、始末荧光纳米钻石监测自由基、经验光遗传学医治代谢或阅历光操纵细胞等新权术相连结，没合系实目前单细胞准则上，对细胞举行分选、种植等职掌。来自生物响应器的微流控采样还可能告终细胞在其处境中细胞的实时传感和成像，达成连结的数据网罗。

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