文|動脈網

縱觀整個科學技術發展史，最硬核的技術創新幾乎都來自于科研實驗室。而基于創新技術推出的新產品，往往能開辟出一個新的市場，并改變人們的生活。如我們身邊的互聯網就來自于歐洲核子物理實驗室。

在“投早、投小、投創新”的投資人眼里，當前的市場上暗藏許多“偽創新”。為了尋覓到真正的創新項目、發掘具有價值的創新技術，越來越多的投資人把目光投向了上游，投向了科研實驗室。

聚焦科技最前沿，投資人們挖掘到了一系列具有顛覆性的項目以及革命性的創新技術，如空間組學。2022年，國際頂級學術期刊《Nature》將空間組學技術評為年度七大顛覆性技術；2023年，世界經濟論壇發布《2023年十大新興技術報告》，空間組學與柔性電池、生成式人工智能、可持續航空燃料等人們熟知的創新技術共同上榜。

不僅是投資人，產業界也一同看好空間組學。根據DeciBio和摩根大通的市場報告，空間組學在2022年的全球市場空間可達150億美元。行業方面，羅氏診斷、丹納赫等全球性巨頭、單細胞測序領域頭部企業10x Genomics等均在布局空間組學，且空間組學行業近兩年的收購和融資金額已累計超過10億美元。

空間組學是什么？為什么能被評為顛覆性技術？其將帶來多大的藍海市場？請看下文。

空間組學，探查人體最核心秘密的新武器

空間組學是生命科學領域的新技術，能夠將分子機制與組織原位關聯，觀察到組織中不同區域細胞構成和原始基因表達，揭示組學信息的空間異質性，幫助解析細胞間的相互作用，使科研工作者進一步理解組織微環境和組織的生長。

通俗來說，空間多組學技術主要通過對組織微環境中不同類型細胞的核酸或蛋白進行標記，以獲取復雜細胞表型、細胞功能狀態以及細胞與組織微環境空間結構關系，實現生物標志物可視化并建立相應數據分析模型。空間組學產生的數據信息對腫瘤研究、免疫研究、發育生物學、神經科學、病理研究等有巨大幫助。

以腫瘤研究為例，腫瘤病灶的高維單細胞數據可以揭示決定樣本生物差異的轉錄模式以及差異背后的基因。這些信息能夠為科研工作者提供線索，幫助其了解樣本中正常細胞和癌細胞之間的狀態轉換。以這些模式為鏡頭，可評估其他轉錄數據集，包括在腫瘤不同階段采集的數據集，并為預測癌變和治療干預提供途徑。

以往，生命科學領域研究者使用bulk測序，能夠快速獲取特定細胞或組織在特定情況下的信息。但是，bulk測序是將樣本混勻測序，得到的信息是所有細胞混勻后的平均值，而不同類別的細胞存在較大異質性，平均的表達量隱藏了細胞個體間的差異，丟失了細胞和組織的異質性。

之后，單細胞組學技術出現，使研究者可以測量單個細胞的遺傳學、轉錄組學、表觀遺傳學和蛋白質組學等全部信息，揭示細胞和組織的異質性。不過，單細胞組學技術無法捕捉細胞的空間信息，不能揭示細胞間通訊的局部網絡，使得樣本從原始環境中剝離，丟失部分關鍵信息。

在生物學領域，空間信息至關重要，空間會影響細胞的表型、狀態和功能。例如，人體內的一個細胞相對于周圍其他細胞的位置決定了它能接收到什么信號。這些信號可能是細胞間相互作用、可溶的信使分子或是治療分子。當人體內的細胞間相互作用受到破壞時，會引發重大疾病。因此，科研工作者在研究人體發育和疾病背后的生物機制時，需要仔細評估某個細胞的環境如何影響其功能或功能失調。

正因為空間信息的重要性，此前有大量科學家使用不同的技術、儀器對生物分子進行空間解析。可惜的是，傳統的技術方法只能在低分辨率下捕獲有限目標，價值感不強。

努力是有價值的。在科學家們的不斷改進下，能夠提供組織和細胞之間空間關系信息的空間組學終于在2016年爆發，相關技術和各類配套儀器井噴式發展。空間組學由于可以幫助研究者深入理解生物體內復雜的細胞相互作用、信號通路、調控機制等生物學問題，更是在近兩年被看作生命科學領域的下一個風口。

如今，空間組學被應用于生命科學領域基礎研究、轉化研究、病理研究、新藥研發等諸多科研場景。同時，空間組學可以在組織樣本上檢測目標分子特征，將有望革新病理學技術，應用于臨床診斷、精準診療等更廣闊的場景。

有投資人表示：“空間組學是創新組學工具中關注度最高的賽道之一，潛在市場空間大、技術壁壘高，在全球范圍內增長快速，有望在未來幾年迎來從科研市場向臨床市場轉化的關鍵拐點。”

根據DeciBio和摩根大通的市場報告，空間組學在2022年的全球市場空間可達150億美元。預計空間組學在未來幾年應用于臨床市場后，其空間將呈爆炸式增長。

或許是基于空間組學的市場顛覆性及未來成長性，元禾原點、杏澤資本、險峰旗云、真格基金、龍磐投資、前海長城基金等諸多投資機構齊齊在2023年押注這一領域，賽陸醫療、德運康瑞、源星智造、格物致和等布局空間組學的創新企業均于被稱為資本寒冬期的上半年完成新一輪融資。

瘋狂收購，只為領先布局

隨著空間組學的潛力逐漸顯露，各大全球性龍頭及創新企業均開始布局空間組學。

其中，單細胞測序行業龍頭10x Genomics表現得最為急迫，其于2018年收購了空間基因組學領域領先企業Spatial Tranomics，又于2020年以3.5億美元的現金和股票收購空間多組學平臺ReadCoor、以4120萬美元收購原位RNA分析技術開發商Cartana，強勢入局空間組學賽道。

或許是感覺到機遇難得，全球生命科學試劑龍頭Bio-Techne也選擇以收購的方式快速布局。2023年4月，Bio-Techne先是與自動化空間生物學解決方案開發商Lunaphore達成戰略合作，利用Lunaphore的儀器產品、抗體面板以及Bio-Techne自身的RNAscope HiPlex技術，合作開發自動化空間多組學工作流程。Bio-Techne預計，該工作流程將實現在同一載玻片上以單細胞分辨率對蛋白質和RNA生物標記物同時進行超復合檢測。在戰略合作2個月后（2023年6月），Bio-Techne直接將Lunaphore收購，以加快其空間組學布局。

除了10x Genomics與Bio-Techne，目前還有羅氏診斷、丹納赫、華大智造、Nanostring、AKOYA Bioscience等知名企業及Vizgen、格物致和、賽陸醫療、德運康瑞、菲諾維康、源星智造等創新企業也在布局空間組學。

出貨量增長強勁，空間組學市場即將爆發

截至目前，市場上出現了多種差異化的空間組學技術。其中，10x Genomics、Nanostring、華大智造、Vizgen等企業的技術平臺備受行業關注。

● 10x Genomics最新推出Xenium組織原位分析平臺

10x Genomics作為最早重押空間組學的企業之一，于2022年底推出了新的空間組學技術平臺——Xenium組織原位分析平臺。該平臺包含Xenium分析儀、試劑耗材和分析軟件，可將單分子RNA和蛋白檢測的功能與光學元件、數據采集和解碼技術結合，能夠實現亞細胞分辨率的靶向基因和蛋白表達原位分析。

據介紹，Xenium組織原位分析平臺是在此前收購的ReadCoor和Cartana基礎之上做出大量優化后的新平臺，可以兼容新鮮冷凍(FF)組織、福爾馬林固定石蠟包埋(FFPE)組織等多種樣品類型，具有起始樣本靈活的優勢。

同時，Xenium平臺還具有超大通量、應用可拓展、全面數據分析等優勢。

具體來說，在通量上，Xenium平臺載玻片的成像區域是12mm×24mm,且每次試驗時可將兩張載玻片同時放入分析儀內，儀器運行約需要兩天時間。

在應用方面，Xenium平臺的靶向panel可針對不同組織類型和應用進行拓展。目前，10x Genomics可以實現400個RNA轉錄本的檢測，預計未來將實現1000個分析物的同時檢測。另外，10x Genomics還可人工定制Panel，客戶可在其商業化panel的基礎上再定制100個基因。

在數據分析方面，10x Genomics提供的分析軟件具有強大且全面的功能，可用于數據分析和再分析，以及數據可視化分析。

另外，Xenium技術可與單細胞和空間發現技術結合，帶來更高的原位分辨率。憑借Xenium技術的原位空間高分辨率特性，其將幫助科研工作者更深入地了解腫瘤微環境、細胞特異性、生物發育等方面。

有業內人士評價道：“這種更具靶向性的分析特別適合基于單細胞測序或無偏倚的空間轉錄組研究之后鑒定出感興趣的目標基因再進行深入研究。”

從財務上看，10x Genomics在2023年第二季度營收1.468億美元，較去年同期同比增長28%。其中一個重要原因是Xenium平臺的出貨量增長強勁，且多個新策劃和可定制的基因面板，以及對板載軟件的重大更新，加速了Xenium的發展勢頭。

● Vizgen的MERSCOPE平臺第100臺安裝

空間組學創新企業Vizgen成立于2019年，在2020-2022三年內合計完成三輪融資，累計融資金額約1.36億美元。據介紹，Vizgen致力于開發下一代空間分辨單細胞轉錄組學解決方案，目前已根據哈佛大學的MERFISH技術推出MERSCOPE平臺。

Vizgen聯合創始人、哈佛大學David Walt教授指出：“MERFISH技術在基礎生物學和醫學領域有廣泛的應用，Vizgen的專利技術對于增強單分子檢測功能非常重要。”

據悉，Vizgen推出的MERSCOPE平臺包括定制靶向基因面板、試劑盒和耗材、MERSCOPE儀器、分析計算機、可視化與分析軟件等部分，提供從樣品制備到數據分析的技術支持。基于MERSCOPE平臺，Vizgen能夠將每個細胞的響應信號映射回組織樣本內的空間坐標，提供組織的詳細圖譜，并精確定義樣本中每個細胞經歷的細胞微環境。

在應用上，MERSCOPE平臺能夠分析新鮮或固定冷凍樣本、PBMC、貼壁或懸浮細胞等各類組織，可實現轉錄組進行空間分析，還可實現從組織切片整體到單細胞/亞細胞分辨率的成像分析。

這一空間組學技術平臺為神經科學、傳染病、癌癥研究、藥物開發、人腦圖譜、細胞和基因治療等領域的基礎研究和轉化醫學提供了創新工具，對藥物發現和開發有重要價值。

相較于其他空間組學技術，MERSCOPE平臺具有高通量、亞細胞級別分辨率、更高檢測靈敏度等優勢，還可表征低表達基因。

作為后起之秀，截至2023年7月底，Vizgen的MERSCOPE儀器已經安裝100臺。此前，還有數據分析提供商OMAPiX與Vizgen合作，利用Vizgen的MERSCOPE平臺技術為大型制藥和學術研究項目提供一整套定制的空間轉錄組和蛋白質組數據服務，以加速藥物開發和生命科學研究。

近幾年，空間組學大熱，基于空間組學的學術文章呈指數增長。預計空間組學的應用、研究愈加成熟，其將加速應用到臨床市場。

海外市場爆發，國內企業崛起

相較于海外空間組學的快速應用，國內空間組學行業還處于萌芽期。

不過，雖然海外競爭對手的實力極為強大，但國內空間組學企業也在通過差異化優勢切入市場。

例如，源星智造在工程設計和試劑開發上實現了多維度突破，其自主打造的單細胞空間多組學高端儀器可實現組織切片預處理、抗原修復、染色、成像和圖像預處理，并具備亞細胞分辨率、100+重高靈敏的蛋白+RNA同時檢測、高通量等優勢。結合試劑CFPTM技術，其空間組學平臺能全面兼容市場上已有的檢測抗體和核酸探針，使用戶可快速低成本實現技術升級換代。

源星智造表示：“這些工程設計和關鍵技術，使得公司在進入轉化研究和臨床診斷市場時具備獨特優勢。”

賽陸醫療推出了多款超分辨空間組學芯片，擁有超分辨解析和大組織承載能力。其組學芯片已經實現亞微米級別分辨率，能夠獲取組織內亞細胞器水平的轉錄組信息。目前，賽陸醫療已和多家知名研究機構合作，推動超分辨空間組學工具在科學研究和臨床診斷上應用。

與從科研切入、向臨床場景拓展的企業不同，菲諾維康直接瞄準臨床場景，選擇將空間可視化病理作為臨床落地的切入點。其致力于打造可在同一個設備同時實現DNA、RNA、蛋白等多組學空間信息的解決方案。

德運康瑞則在空間組學領域率先推出新型RNA原位測序技術。作為一種重要的空間組學技術，原位測序可以在組織原始位置上以亞細胞分辨率直接呈現基因表達，有望在組織來源標本的病理精準診斷、腫瘤免疫治療相關診斷和腫瘤微環境分析領域帶來顯著價值。

目前，德運康瑞已與領先的IVD企業戰略合作，利用Digital-seq單細胞組學技術切入臨床應用，并與頂尖三甲醫院合作，快速將空間組學技術進行臨床轉化。

如今，全球空間組學市場處于發展前期，國內企業還有機會從科研市場中殺出一條血路，為后續的臨床應用場景奠定基礎。