钳作台强定仪

3月13日，国务院发布了《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》， 重点将实施设备更新、消费品以旧换新、回收循环利用、标准提升“四大行动”。在实施设备更新行动方面，聚焦于工业、农业、建筑、交通、教育、文旅、医疗等7个领域。其中，在教育领域，明确“推动符合条件的高校、职业院校(含技工院校)更新置换先进教学及科研技术设备，提升教学科研水平”。在政策东风吹拂下，科学仪器市场迎来了新一波采购大潮。分子互作仪作为高端生命科学仪器之一，在研究生物分子间相互作用中发挥着不可替代的作用。为帮助广大用户了解分子互作仪市场现状，并提供设备更新选型参考，仪器信息网特别整理了2023年分子互作仪中标信息，共有80台仪器，中标总金额约为1.81亿元。同比2022年，分子互作仪中标数量减少4台，总金额却增长11.73%。（2022年分子互作仪中标盘点，点击查看）中标时间（年）中标数量（台）中标金额（亿元）2022年841.622023年801.81对比-4.76%+11.73%（注：信息来源于网络公开招投标平台，工业领域尤其生物制药企业通常不采用招投标，不完全统计分析仅供参考) 进口品牌主导市场，品牌集中度较高 在品牌分析中，2023年中标盘点中共统计到9个分子互作仪品牌，包括7个进口品牌和2个国产品牌，分别是Cytiva（SPR技术，美国）、Sartorius（BLI技术+SPR技术，德国）、NanoTemper（Spectral Shift技术+MST技术，德国）、Nicoya（SPR技术，加拿大）、Gator Bio（BLI技术，中国）、Malvern Panalytical（GCI技术+ITC技术，英国）、英柏（SPR技术，中国）、Reichert（SPR技术，美国）和TA（ITC技术，美国）。2023年分子互作仪各品牌中标金额占比 SPR技术vsBLI技术，孰强孰弱？当前，分子互作分析技术多元，涉及的仪器品类繁多，根据原理划分主要包括表面等离子共振技术(SPR)、生物膜干涉技术(BLI)、光栅耦合干涉技术(GCI)、微量热泳动技术(MST)及等温滴定量热技术(ITC)等。从近两年中标统计分析发现，SPR技术和BLI技术占据主流地位，其中SPR技术凭借50.66%（2022年）和46.29%（2023年）的市场占有率连续两年稳居榜首位置。BLI技术则在2023年取得了较为明显的市场份额增长，由2022年36%的市占增长至44.59%，几乎与SPR技术平分秋色。2022-2023年不同技术路线分子互作仪市场占比 2023年分子互作仪中标热门型号Top5 长期以来，分子互作仪市场一直由1-2个品牌占据主导地位。然而，随着科学技术不断创新突破和市场需求日益增长，新兴的仪器品牌如同雨后春笋般涌现，为市场注入了新鲜活力，使用户在采购分子互作仪时有了更多选择。在本次统计的中标热门型号Top5中，最受用户欢迎的仪器型号为Sartorius Octet R8，其次是Octet R2，Cytiva Biacore 1K排名第三。另外，Cytiva Biacore X100 和Nicoya OpenSPR并列第四名，Cytiva Biacore 8K和NanoTemper Monolith并列第五名。表1 2023年分子互作仪中标热门型号Top5排序品牌型号中标均价（万元）1SartoriusOctet R8（仪器详情）305.682SartoriusOctet R2（仪器详情）164.003CytivaBiacore 1K（仪器详情）306.144CytivaBiacore X100（仪器详情）136.67NicoyaOpenSPR60.165CytivaBiacore 8K（仪器详情）528.78NanoTemperMonolith（仪器详情）178.10更多分子互作仪，请查看仪器优选—分子互作仪专场（科学仪器行业专业导购平台，旨在帮助仪器用户快速找到需要的仪器设备） 七成采购源自高校，150-200万分子互作仪更受欢迎 本次中标统计主要为高校、科研院所和医院等政府采购平台信息汇总，不涉及生物制药企业订单。总体来看，国内高校仍是采购主力，2023年来自高校采购分子互作仪的比例高达69.23%，约占七成，其中复旦大学共采购5台分子互作仪，成为“2023年度采购大户”，同济大学、西湖大学、厦门大学、中国海洋大学、上海大学和华南理工大学等单位均采购2台及以上的分子互作仪。来自科研院校和医院的采购占比则分别为11.54%和8.97%。2023年分子互作仪采购用户单位类型分布从招标采购的分子互作仪价格区间来看,150-200万区间范围内的分子互作仪中标数量最多，占比为21.62%，其次是250-300万和100-150万，占比分别为17.57%和16.22%。300万以上价格区间的仪器数量占比超过四分之一，一定程度上说明高端分子互作仪的市场需求是可观的。2023年分子互作仪中标价格区间分布 2023年回归“常态化”，Q1和Q4需求相对旺盛 2022年分子互作仪市场走势先抑后扬，前五个月市场需求萎缩，而从6月开始，分子互作仪采购需求逐渐得到释放。2022年9月底，国家“贴息贷款”政策重磅发布，瞬间点燃了科学仪器市场，分子互作仪市场也迎来了“井喷式”爆发，创造了单月中标23台分子互作仪的历史新高。2023年，分子互作仪采购需求逐渐回归“常态化”，Q1季度和Q4季度采购需求相对旺盛，平均每月采购9台仪器。Q2季度仪器采购数量最少，平均每月采购3台仪器。2023年分子互作仪中标时间分布 北上广仍是用户聚集地 从中标单位地域分布可知，2023年全年分子互作分析仪中标用户在全国各市均有分布，其中上海采购量位居全国榜首，其次是广东和北京。这三个地区经济实力雄厚，也是高校、科研院所与医院分布较为密集的地区。【拓展阅读】1.更多分子互作仪行业相关资讯请查看《“百舸争流”，谁将成为下一代金标准？——分子互作技术与应用进展》专题（点击查看）2.更多分子互作主题网络研讨会，尽在仪器信息网3i讲堂：“第一届分子互作创新技术与前沿应用”网络研讨会、“精准捕捉：从小分子到大分子的BLI垂钓策略”网络研讨会、“SPR技术在药物研发中的应用”网络研讨会 （点击观看）3.分子互作主题约稿活动&分子互作交流平台KOL 投稿邮箱：zhaoyw@instrument.com.cn，关于征稿内容要求也可邮件咨询或电话联系：13331136682（同微信）。

近年来，分子互作分析仪市场涌现出很多新品牌、新产品参与市场竞争，技术多元化，“百花齐放”。目前国内外分子互作分析仪厂商已涌现近20余家，为帮助广大科研工作者了解前沿分子互作分析技术、增强业界相关人员之间的信息交流，同时也为用户提供更丰富的分子互作分析产品与技术解决方案，仪器信息网特别策划了《“百舸争流”，谁将成为下一代金标准？——分子互作技术与应用进展》专题，特向相关仪器企业约稿。本篇为Cytiva供稿，Cytiva旗下Biacore在基础研究和医药、临床、食品等多个应用领域均表现不俗。在生命体内，所有的细胞功能从本质上讲都涉及到分子间相互作用，分子间相互作用是维持正常生理功能的基础。许多疾病如神经退行性疾病、癌症和感染性疾病，都与分子间异常的相互作用密切相关。分子间相互作用的形式各不相同，细胞外的分子与其表面不同的受体相互作用将不同的胞外信号传递到细胞内。细胞内不同蛋白之间、蛋白与小分子之间的相互作用，逐步将信号传递到细胞核，最终通过转录因子与DNA、DNA与RNA之间的相互作用将信号释放出来。因此，发现并确认分子间相互作用的特异性、关键的结合结构域、结合性状如作用强弱以及分子间结合的动态过程对于阐明研究细胞信号转导、免疫反应、配体与受体结合、基因调控、翻译后修饰、功能蛋白质组学、小分子药物以及生物技术药物如单克隆抗体、疫苗等设计和开发具有重要的指导意义。取精弃粕 市场现多种分子互作新技术角逐生命活动的基础就是分子间的相互作用，如何认识和表征不同分子间的相互作用，一直是生物科学研究的论题。因此诞生了很多经典的、传统的分子间相互作用的研究方法，如酶联免疫吸附法（ELISA），蛋白质印迹法（Western blotting）、酵母双杂交（Yeast-2-Hybrid）、免疫共沉淀（Co-IP）、GST-pull down、荧光共振能量转移（FRET）/双分子荧光互补（BiFC）、以及质谱鉴定等技术；检测蛋白与核酸之间互作的凝胶阻滞（EMSA）、染色质免疫共沉淀（ChIP）技术；以及基于同位素、生物素、地高辛等标记的检测小分子、糖类、脂类等分子间互作的技术等。这些方法虽然可以实现基本的相互作用分析，然而它们都存在明显的不足之处。首先就是大部分经典方法都是一种间接的研究互作的方法，而且基本都需要标记，如ELISA需要使用标记的酶或者荧光素分子进行检测。这些用于检测的标记物分子本身可能对相互作用造成影响；其次，操作繁琐且对分子本身影响较大。如常用的Western blotting技术一般需要先经过变性SDS-PAGE，这会对发生相互作用的分子构想造成破坏。免疫共沉淀虽然可以结合电泳或质谱鉴定相互作用的分子，然而不仅过程冗长复杂，而且只能发现那些较强结合的相互作用分子，对于很多信号转导相关的瞬间和弱的相互作用无法进行分析；再者，假阳性偏高，如酵母双杂交技术最大的问题就是假阳性率较高，需要多种方法相互辅助相互交叉确认。以上常用方法还有一点更为重要，它们都属于终点方法（End-point），即无法了解分子互作的全过程，只有通过最终显色或者荧光方法判断互作的情况。随着科学研究的深入，每一位科研工作者对生命活动中不同分子间相互作用的认识和理解有了新的要求，非标记、实时动态检测分子间互作的新一代检测分析仪器随之诞生。非标记、实时互作分析系统不仅可以定量分析、筛选目标分子结合，研究分子构效关系，定向设计，发现分子活性组分等。同时还能够提供丰富结合信息、高可信度的结合数据：靶点结合验证、分子库筛选、特异性、选择性、结合动力学、结合亲和力、功能复合体形成机制、药物在靶时间评估、结合表位、抗体亚型鉴定、ADME、药物代谢浓度（PK）、生物标志物浓度（PD），抗药抗体ADA（生物药物免疫原性）等诸多方面数据，满足基础科研与药物开发各个阶段的不同要求，在药物发现和开发领域具有广泛的应用。无需借助探针、酶类等标记分子的互作检测技术，可反映真实的分子间相互作用，且由于可以反映分子结合与解离过程中每一秒的信号变化，因此应用该技术能获取利用其他方法难以得到的数据。近年来，生物传感技术的发展也带动了分子相互作用检测技术的进步。基于表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）技术或SPR成像（SPR Imaging）技术的分析仪，基于热量变化的等温滴定量热分析仪（Isothermal Titration Calorimetry，ITC），以及基于测量荧光标记分子信号的微量热泳动仪（microscale thermophoresis ，MST）等。而直接、无标记的对生命现象中动态的分子间相互作用进行定性的确认和定量的亲和力与动力学分析，已经成为很多高水平期刊对生物学功能研究的要求，越来越多的高级研究学府已经将这样的数据作为之分子间相互作用的直接证据。Biacore的亮眼“成绩”而基于表面等离子共振（SPR）技术的Biacore被广泛应用于分子相互作用研究相关的各个领域，从基础医学研究、疾病机理、肿瘤发生与凋亡过程、治疗性药物筛选到药物分子结构优化，如分析瞬间互作、弱亲合力结合、先导化合物筛选和优化、疫苗开发、蛋白质复合物的组装以及复杂的蛋白质互作网络等。Biacore 8K/8K+生物分子相互作用分析系统Biacore凭借其独特的生物分子互作分析技术在基础科研、药物开发及临床检查等领域已形成庞大的客户群：• 据2020版中国市场监管总局数据显示，Biacore在分子互作领域的市场份额超50%，为市场第一品牌；• Biacore数据的高度重复性和准确性已被美国FDA、欧盟EMA作为药物开发唯一认可技术；• 被2016版美国、日本药典及2020版中国药典收录，全球已上市生物药，其中80%均采用Biacore在研发与生产过程中各阶段实验；• 被国际权威组织AOAC认证为食品中营养成分维生素检测的标准方法。直接、无标记的对生命现象中动态的分子间相互作用进行定性的确认和定量的亲和力与动力学分析，已经成为很多高水平期刊对生物学功能研究的要求，越来越多的高级研究学府已经将SPR数据作为之分子间相互作用的直接证据。• 截至2021年，全球发表文章数已超50000篇，仅2015-2021年中国文章发表超5000篇；• 高分期刊发表文章数量：Nature: 131； Science: 91； Cell: 146； PNAS: 708；• 全球Biacore仪器已近7200台，中国已装机超过700台；；• 全球Top 20的制药公司都拥有50台以上不同型号的Biacore设备。“金标准”Biacore的广泛应用基于表面等离子共振（SPR）技术的Biacore，作为分子互作市场的“金标准”， 主要应用于（不限于）如下领域：• 疾病机理与入侵机制。结合结构生物学相关知识，Biacore通过亲和力与动力学数据从分子层面验证、解读疾病的发生与侵染过程。同时为后续治疗性药物开发做方向指引；• 疫苗开发。从早期疫苗设计，到免疫反应检测，佐剂筛选，生产质控和批次方向，应用贯穿疫苗研发全流程；• 临床样本及特定蛋白浓度测定。能够对疫苗接种后免疫得到的抗体进行直接的活性浓度定量；能够对复杂样品中的有效成分进行直接定量等，以及药物在体内的吸收、代谢、分布等；• 小分子药物的筛选。Biacore 极低噪音和高灵敏度（信噪比）的特点保证了研究者可以快速、准确的筛选与靶分子（蛋白、核酸等）相互作用的小分子药物。目前，全球Top20的制药公司和药物筛选研究院都使用Biacore进行药物筛选工作；• 抗体药物的筛选。由于Biacore技术具有实时、快速、无标记检测的特点，其得到的动力学数据可以应用于抗体库中抗体的筛选、多克隆抗体的表位作图、抗体结构优化、亲合力成熟等几乎整个抗体研发和生产的全过程；同时，Biacore 的高灵敏度允许芯片表面更低的偶联密度，减少抗体分析中干扰判断的avidity效应（经常被形象的称为“舞蹈效应”），尤其是针对具有极高亲和力的抗体的优选；• 药理研究。针对不同药靶筛选药物分子，如筛选与已知靶点相互作用的药物分子，或者寻找不同药物的作用靶点和受体等，以及对他们之间的亲和力、动力学等互作信息进行综合表征；• 药代研究。Biacore可应用于药物分子的转运及代谢，早期ADME的分析如小分子与血浆蛋白的互作等；• 新药研发。复杂组分中活性成分的筛选及鉴定；检测生物分子间的瞬时结合, 以及小分子化合物互作的检测、分级与结构优化。检测不同的药物分子与不同靶点的相互作用，并对这些药物分子进行分级和结构优化等；• 结构生物学。蛋白质结构与功能的关系研究，寻找关键作用为点；多分子复合物的结构和组装顺序的分析；• 信号传导。确认蛋白质与蛋白质的结合特异性研究，对蛋白质相互作用的亲和力的强弱、结合的动力学进行全面动态的分析；• 组学研究。筛选能和靶蛋白结合的活性分子，探究其机理；• 浓度测定。能够对中药等天然产物中的药物小分子进行直接的活性浓度测定；能够对复杂样品中的有效成分进行直接定量等，以及药物在体内的吸收、代谢、分布等。结 语总而言之，基于表面等离子体共振（SPR）技术的Biacore是生命科学研究中的一个不可或缺的工具，它为解决目前传统分子相互作用方法的一些缺陷和问题带来更为直接、定量的证据和答案，同时揭示出分子互作过程中更加深入的机制，为功能生物学分析指明了方向。同时Biacore拥有经过工业级认证（Certified）芯片和试剂盒，并提供适用于Biacore系统的优化条件，市场上最低的信号噪音，最灵活的软件设置，既能照顾到几乎所有常用的样品，如提取蛋白、标签蛋白、血清、细胞裂解液，又能实现全程实时、动态的观察分子间相互作用的全过程，实现准确、可靠的定性和定量分析。借助Biacore系统，生物科研工作者必将将其研究带向一个新的高度。此外，SPR技术在国内外拥有业界最高的认可度，通过掌握该技术、掌握Biacore，也可以帮助科研单位、药企、CRO/ CDMO、体外诊断等培养一批市场上最具竞争力的技术型人才。如有技术干货、科研成果、仪器使用心得、生命科学领域热点事件观点等内容，欢迎相关行业朋友投稿。投稿邮箱：lizk@instrument.com.cn

研究背景Nature：清北团队合作发现CRISPR免疫增效子，建立Cas9核酸酶生长进化模型CRISPR-Cas系统是一种强大的基因编辑工具，但Cas9核酸酶活性仍需提高。现有的方法存在着种种局限性，例如优化序列可能破坏结构、改变表达方式可能导致副作用、使用辅助蛋白会增加复杂性等。因此，开发新的方法来增强Cas9核酸酶的活性仍是CRISPR-Cas系统研究中的一个重要课题。2024年5月29日，来自清华大学和北京大学的研究团队在Nature上合作发表了题为：Pro-CRISPR PcrIIC1-associated Cas9 system for enhanced bacterial immunity的研究论文研究团队通过生物信息学分析、结构生长轨迹分析、生化实验、冷冻电镜解析和大肠杆菌抗噬菌体实验等手段，发现了一类新型CRISPR免疫增效子PcrIIC1，可以显著增强Cas9核酸酶的活性。研究团队还建立了Cas9核酸酶生长进化模型，揭示了Cas9蛋白结构和功能的演变规律，并阐明了PcrIIC1增强Cas9活性的分子机制。这项研究为我们进一步理解CRISPR系统的进化历程，以及开发基于CRISPR免疫增效子的高效基因编辑工具奠定了基础。研究思路通过生物信息学分析，研究团队观察到一类新型关联基因（Novel-associated genes, NAGs），显著富集存在于较大蛋白体积的II-C型Cas9的基因簇中，并推测这些NAGs可能参与到Cas9介导的细菌免疫过程。图1. 结构生长轨迹分析方法（左）和II-C型Cas9的生长轨迹图（右）通过生化实验和冷冻电镜解析复合体结构表明，来自金黄色细菌属（Chryseobacterium sp.）的CbCas9生长出了一个全新的增强Cas9活性的β-REC2结构域，以及一个全新的能够与其关联基因PcrIIC1互作的CTH结构域。通过蛋白间相互作用，2个CbCas9蛋白和2个PcrIIC1蛋白能够形成异源四聚体复合物。图2. 冷冻电镜分析CbCas9和PcrIIC1结合的三个阶段蛋白质与核酸的分子互作实验表明，与单独的CbCas9相比，CbCas9-PcrIC1复合物表现出增强的DNA结合进而体现出切割活性，对原间隔区相邻基序序列的兼容性更广，对错配的耐受性更强，抗噬菌体免疫性增强。研究利用溶液中标记的分子互作方式获得亲和力，得出与单独的CbCas9相比，CbCas9-PcrIC1复合物表现出增强的DNA结合（图3a）进而体现出切割活性，对原间隔区相邻基序序列的兼容性更广，对错配的耐受性更强，抗噬菌体免疫性增强。图3. PcrIIC1增强CbCas9的DNA结合(a)、切割(b)、PAM兼容性(c)、DNA解旋 (d) 和错配容忍 (e) 能力最后，为了检验CRISPR免疫增效子PcrIIC1对CbCas9抗噬菌体免疫能力的影响，研究人员在大肠杆菌中进行了抗噬菌体实验。以上结果说明CbCas9-PcrIIC1复合体的形成对整个CRISPR-Cas系统的免疫增强至关重要。图4. PcrIIC1显著增强了CbCas9系统的细菌免疫活性FIDA如何更好复现Nature蛋白与核酸互作发文思路流体动力分散技术（FIDA）通过第一性物理原理直接获取分子的绝对流体动力学半径（Rh），通过追踪分子微妙的变化来表征生物分子的行为、特征以及功能。Fida Neo分子互作仪涵盖亲和力表征、亲和动力学表征、分子质量表征三大功能，一次实验即可获得互作与分子质控的数据，让互作的数据有“法”可依。FIDA技术无需固定、无需加热，甚至无需标记，可兼容所有缓冲液，是对现有分子互作技术是一次不一样的升级。FIDA技术可用于CbCas9-PcrIIC1复合物冷冻电镜前样品质控，CbCas9-PcrIC1复合物与DNA的亲和力实验以及动力学实验，以及CRISPR- cas以及核酸复合物的大小和定量表征等方面，具体如下:FIDA多维蛋白复合体表征，快速无稀释优化冷冻电镜样品，丰富您的蛋白质表征数据。FIDA所获得的Rh为绝对的粒径大小，可以直接与后期的电镜数据做比较。此外FIDA内置的 PDB 关联程序，可以将实际获得的 Rh 与数据库中的结构信息进行比较，有助于结构的精细解析。FIDA技术单次运行只需要40 nL 蛋白质在 4 分钟内获得的完整蛋白质 QC 图，包括冷冻电镜样品QC的关键参数表征，例如多分散性指数（PDI），聚集（Agg），粘度（Viscosity），粘附性（Stickiness），完整性（Rh）等指标，FIDA是一种非常有效的支持所有生物物理学和结构生物学的基本工具。图5. FIDA单次测试的得到8个蛋白表征数据冷冻电镜应用：FIDA：4分钟给您无稀释的冷冻电镜样品优化解决方案FIDA和本篇研究中应用的分子互作技术都是一种在溶液状态下通过荧光分子标记表征分子互作的技术。对于蛋白可能需要形成多聚体，在溶液环境下，更能有效的体现蛋白与蛋白或蛋白与核酸互作的真实情况。FIDA 可以使用含盐和洗涤剂的缓冲液条件，具有不同环境中（类体内环境）进行测试的灵活性。这使得研究者能够分析不受缓冲液成分限制的核苷酸，以确保其数据的准确性和可靠性。FIDA 这种在溶液内检测分子互作技术，是理想的结合能力检测，因为它不依赖于潜在的阻碍性表面固定，不受结合域空间方向影响的表征。图6. FIDA实验原理示意图FIDA不仅可以表征互作亲和力，也同时无标记检测CRISPR核酸酶与gDNA相互作用的热力学、亲和力、和结合动力学，全面表征蛋白与核酸互作。FIDA不仅可以完成本研究中得到的CbCas9-PcrIC1复合物表现出增强的DNA结合亲和力，还可在无标记下表征蛋白与核酸的热力学参数与结合动力学，甚至表征结合时蛋白构象变化与获得有关基因编辑过程的分子细节的定量表征。FIDA技术可以处理带负电荷分析物和带正电荷配体，使利用FIDA能够深入了解CRISPR- cas组分之间的结合相互作用，并以更高的准确性和效率表征和优化CRISPR系统。FIDA是一种序列无关的技术-不需要事先了解序列。FIDA的序列独立性质可对未知或未表征的基因组区域进行研究，同时简化工作流程。图7.(A) FIDA实验示意图。ReporterRNA用于识别RNP的大小和饱和点(上)，用其报告RNP结构作为竞争分析的起点(下) (B)正向结合(上)和反向滴定(下)期间获得的原始FIDA数据 本研究在分子层面直观的揭示了免疫增效子PcrIIC1的作用。首次发现了一类新型的CRISPR免疫增效子可以通过二聚化Cas9效应器提升Cas9活性，这些结果不仅有助于我们进一步理解CRISPR系统的进化历程，还为未来基于CRISPR免疫增效子的高效基因编辑工具的开发奠定了基础。FIDA对于蛋白质复合体的多维表征和对蛋白与核酸互作亲和力与动力学的的检测，不依赖于分子量变化，样本用量少（仅需40nL），是一种在溶液状态下且不受缓冲液成分影响的多维表征技术。对于在本研究中相似的蛋白可能需要形成多聚体，在溶液环境下，更能有效的体现互作的真实情况。