根据观研报告网发布的《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》显示,基因修饰动物模型包括定制化模型和标准化模型。根据物种不同,基因修饰动物模型可分为基因修饰小鼠模型、基因修饰大鼠模型、基因修饰线虫模型和基因修饰斑马鱼模型。
基因修饰动物模型物种分类
模式生物 | 主要特点 |
啮齿类 | 包括大鼠、小鼠;成熟早,繁殖能力强,组织器官结构和细胞功能与人类相似,有高级神经活动,容易进行基因编辑; |
斑马鱼 | 体外受精和发育,繁殖能力强,性成熟周期短;个体小,易养殖;既具有体外实验快速、高效、经济的优势,又具有体内动物实验预测性强、可比性高等优点; |
线虫 | 有明确的器官和组织结构;生命力强劲,能像细菌一样在-80度条件下长期冻存,需要时可随时复苏 |
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
而根据模型构建方式的不同,可分为转基因、普通敲除、条件敲除、基因点突变、基因敲入等类别,以小鼠为例,构建方式具体如下:
构建方式 | 原理及应用 |
转基因(随机插入) | 采用受精卵雄原核显微注射方法,将目的DNA片段随机整合到小鼠基因组中。如将引发人唾液腺瘤的致癌基因PLAG1DNA片段整合到小鼠中,使其过表达人的致癌基因,模拟人类肿瘤的发生。 |
普通敲除 | 用ES细胞打靶或基因编辑技术,将小鼠内源目的基因全部或部分序列用无关序列替换或删除,使目的基因在小鼠所有组织器官细胞中功能缺失。如将小鼠凝血因子VIII敲除,小鼠可表现出人A型血友病的凝血功能障碍症状。 |
条件敲除 | 用ES细胞打靶或基因编辑技术,将小鼠内源目的基因全部或部分序列两侧插入重组酶识别序列,如loxp位点,该序列不影响目的基因的正常表达;通过在小鼠特定组织器官中专一性表达对应的重组酶,如和loxP位点对应的Cre重组酶,从而将目的基因功能的缺失限制的特定组织细胞内,达到条件敲除的目的。如只在小鼠肝脏中特定地将自噬相关基因Atg5功能缺失,而不波及其它组织细胞,用于研究该基因在肝脏中的作用。 |
基因点突变 | 用ES细胞打靶或基因编辑技术,将小鼠内源目的基因的某个碱基或者某几个碱基进行特异性突变,常用于模拟在临床病人中发现的潜在致病突变,如模拟人类肺癌中常见的KRAS(G12D)基因突变,构建Kras(G12D)点突变小鼠模型,研究肿瘤的发生。 |
基因敲入 | 用ES细胞打靶或基因编辑技术,将一段特定DNA片段精确地整合到小鼠基因组的某个碱基位置,如将一个荧光蛋白基因整合到小鼠内源目的基因的起始翻译位置,利用该目的基因启动子驱动荧光蛋白基因表达,实现在小鼠体内对目的基因表达的可视化跟踪。 |
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
在产业链方面,基因修饰动物模型行业上游为生命科学工具行业,包括实验动物、实验设备、实验试剂、生物信息等领域;下游为生命科学和医学研究行业,包括科所院校、医药公司、CRO公司等研发活动实施主体。
基因修饰动物模型行业产业链
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
1、全球基因修饰动物模型行业发展现状
目前,北美等发达地区是全球最大的动物模型市场,并且随着新药研发、药物临床试验活动逐年增加,动物模型的使用需求保持着较高增长速度。根据数据显示,2019年,全球医药研发支出规模达到1824亿美元,2015-2019年的CAGR为5.0%,预计2024年将会达到2270亿美元。其中,药物发现阶段、临床前阶段、临床阶段的研发投入为381亿美元、206亿美元和1236亿美元。
2015-2024年全球医药研发支出规模预测情况
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
2015-2024年全球药物发现、临床前阶段和临床阶段研发支出规模预测情况
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
因此,2015-2019年,全球基因修饰动物模型行业市场规模稳步增长。根据GMI数据,2019年全球动物模型市场规模约为149亿美元,预计2023年将增至209亿美元,2015-2023年CAGR约为9.25%。
2015-2023年全球基因修饰动物模型行业市场规模预测情况
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
2、中国基因修饰动物模型行业市场现状
在国内市场,基因修饰动物模型行业属于新兴产业,应用前景广阔,市场空间潜力巨大。近年来,随着国内创新药市场需求的提升、政策支持力度的加大、医药研发投入及相关CRO服务规模迅速扩大,我国基因修饰动物模型行业关注度逐渐提高,市场规模也将持续保持增长。根据数据显示,2019年,我国医药研发支出达到211亿美元,预计2024年将达476亿美元,2019-2024年的CAGR高达17.7%。
2015-2024年我国医药研发支出规模预测情况
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
2015-2024年我国药物发现、临床前阶段和临床阶段研发支出规模预测情况
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
同时,根据数据显示,2019年,我国CRO市场规模增至68亿美元,预计2024年将达到222亿美元。
2015-2024年我国CRO市场规模预测情况
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
2015-2024年我国药物发现、临床前阶段和临床阶段CRO市场规模预测情况
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》
综上所述,随着国内生物医药研发支出持续增加以及CRO行业规模快速增长,我国基因修饰动物模型的市场需求预计将大幅上升,市场规模将持续扩大。根据GMI数据,2019年,我国动物模型市场规模约为100亿美元,预计2023年将增至141亿美元。
2015-2023年我国基因修饰动物模型行业市场规模预测情况
数据来源:观研报告网《2021年中国基因修饰动物模型产品市场分析报告-产业发展现状与发展动向前瞻》(WYD)
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