病理诊断行业深度报告：追本溯源长期被忽略的“医学之本”.pdf

追本溯源，长期被忽略的“医学之本”病理诊断行业深度报告证券研究报告分析师： 孙媛媛（ S0190515090001）徐佳熹（ S0190513080003）报告发布日期： 2021年 6月 7日医药生物 推荐（维持） 病理诊断通过组织学 、 细胞学 检查 ， 融合免疫诊断 、 分子诊断等技术手段 ， 对疾病的发生发展规律进行研究 ， 阐明疾病本质 ， 是绝大部分疾病尤其是肿瘤疾病的诊断 “ 金标准 ” ， 然而长期以来一直处于相对边缘化的地位 ， 与其临床重要性并不相匹配 。 本篇报告主要从病理诊断介绍 、 上游仪器 /试剂产品市场 、 终端服务市场 三个视角出发 ， 对我国病理诊断行业发展现状及未来的发展趋势进行探讨分析 。 从上游仪器 /试剂市场来看 ， 整体发展趋势为国产品牌逐步崛起 ，在部分领域已逼近甚至超越外资品牌 ， 国产替代是持续不变的主旋律 。 得益于我国两癌筛查的大力普及推广 ， 细胞病理市场成长空间巨大；免疫组化病理 、 分子病理的驱动力则主要来源于逐年上升的肿瘤发病率以及各类靶向药带来的伴随诊断需求 。 从终端服务市场来看 ， 近年来 随着政策端的逐步开放 ， 第三方医学实验室 /独立病理诊断中心 进入快速成长阶段 ， 对我国病理诊断行业发展有明显推动作用 ， 我们认为第三方外包模式天然契合病理诊断固有属性 ， 未来病理诊断业务在第三方机构中的重要性将进一步提升 ， 成为兵家必争之地 。 风险提示：第三方新建实验室盈利不及预期 、 行业政策变动风险 、市场竞争加剧风险引言Introduction目 录 CATALOGUE病理诊断简介01病理诊断产业链上游分析02病理诊断终端服务市场分析0301 病理诊断简介1.1 病理诊断：医学之本，临床指导意义显著1.2 病理诊断技术分类及原理51.1 病理诊断：医学之本，临床指导意义显著 病理诊断指通过手术切除、内镜活检、细针穿刺等方式获取人体组织或细胞，借助显微镜等工具对样本进行一系列处理和观察，研究疾病病因、发病机制、形态结构、功能和代谢等方面的改变，揭示疾病的发生发展规律，从而阐明疾病本质的医学科学，是绝大部分疾病，尤其是肿瘤疾病的诊断“金标准”。数据来源： WHO，兴业证券经济与金融研究院整理病理诊断是肿瘤诊断的金标准图、组织学样本（以肝组织为例）肝癌组织切片： 组织机构紊乱，细胞大小、形态异常正常肝组织切片： 肝小叶正常结构存在，细胞形态大小一致图、细胞学样本（以宫颈细胞为例）正常子宫颈阴道部：正常表层嗜酸性细胞浸润性鳞状细胞癌： 多形性恶性细胞，单个散在或成群，其中有显著的非典型或增大的核61.1 病理诊断：医学之本，临床指导意义显著数据来源：公开资料，兴业证券经济与金融研究院整理病理诊断是肿瘤诊断的金标准工作流程 组织学检查 细胞学检查石蜡切片 术中冰冻切片 传统涂片（巴氏涂片） 液基细胞学检查取样 开放式活检（手术）、内镜活检（活检钳）、经 皮穿刺活检（活检针） 体液（胸水、腹水等）、拉网（食管、胃等拉网细胞）、 细针穿刺、脱落细胞（子宫内膜、宫颈脱落细胞等）制片 固定、脱水、透明、浸蜡、 包埋、切片 快速冰冻、固定、切 片 涂片、固定 膜式 /沉降式制片染色 通常先进行 HE（苏木精 -伊红染色）染色，必要时可进行特殊染色诊断 病理医师借助显微镜阅片，分析病变特征，确定诊断结果报告 上级病理医师审核病理报告后签发 病理诊断流程主要包含取样、制片、诊断、报告四个步骤，根据样本类型可分为组织学检查、细胞学检查两类。 二者取样方式并不相同，组织学样本一般通过开放手术、内镜检查或经皮穿刺活检获取，而细胞学样本一般通过体液、拉网、细针穿刺、脱落细胞等途径获取。表、病理诊断主要流程71.2 病理诊断技术分类及原理组织病理 细胞病理免疫组化病理 分子病理形态学观察蛋白、分子层面检测结合免疫诊断 结合分子诊断 组织学检查和细胞学检查是病理诊断的两类基本方式，通常称为组织病理和细胞病理，主要进行的是形态学观察。通过分别与免疫诊断、分子诊断相结合，病理诊断形成了另外两个重要分支：免疫病理和分子病理，将病理诊断从组织、细胞水平的形态学观察深入到蛋白与分子水平。 需要注意的是，免疫病理、分子病理同样需要基于人体组织学或细胞学样本开展。组织、细胞水平的形态学观察 + 蛋白、分子水平的检测 = 现代病理诊断图、病理诊断四种基本分类病理诊断的基本载体病理诊断的重要分支8 组织学检查一般可分为石蜡切片和术中冰冻切片两种制片方式，二者应用场景不同，各有优劣。 石蜡切片应用最为广泛，但制片过程较为繁琐，耗时较长，一般需要 3-5天才能出具结果，但清晰度较高，并且可以长期保存使用；冰冻切片一般用于手术中快速诊断，通过低温将组织快速冷却硬化，仅需半小时左右即可出具诊断结果，但制片质量不如石蜡切片，存在一定误诊率，对病理医师要求较高。根据 2009年 病理科建设与管理指南（试行 要求，出具一般病理诊断报告的医师需具备初级以上病理学专业技术职务任职资格，且经过病理诊断专业知识培训或专科进修学习 1-3年，而快速病理诊断医师应当具有中级以上病理学专业技术任职资格，并有 5年以上病理阅片诊断经历。 HE染色为最常见、最基本的切片染色方法，其中苏木精染液为碱性 ，主要使细胞核内的染色质与胞质内的核酸着紫蓝色 ；伊红为酸性染料 ，主要使细胞质和细胞外基质中的成分着红色 。1.2 病理诊断技术分类及原理石蜡切片 冰冻切片主要制片流程 取材 固定：凝固组织中的物质成分，尽可能保持结构，同时使组织硬化 脱水：使用从低到高浓度顺序递增的酒精进行脱水 透明：利用二甲苯替换组织内的酒精 浸蜡、包埋：将组织材料块置于熔化石蜡，然后置于速冻台，使石蜡固定 切片：利用切片机对蜡块进行切片 脱蜡、水化：利用二甲苯脱蜡，然后依次使用从高到低浓度酒精进行水化 染色：普通 HE染色或特殊染色 封片 取材 固定：凝固组织中物质成分，保持组织结构 冰冻：将组织块放入恒冷箱 /液氮中进行冰冻，使组织快速冷却硬化 切片：利用冷冻切片机对冷冻后的组织块进行切片 染色：普通 HE染色或特殊染色 封片出具报告时间 3-5天 30分钟清晰度 较高 相对较低保存时间 可长期保存 无法长期保存阅片医师要求 初级以上病理学专业技术职务任职资格、 专业知识培训或专科进修学习 1-3年 中级以上病理学专业技术任职资格、 5年以上病理阅片诊断经历临床收费 较低 较高应用场景 常规病理诊断 术中快速诊断组织病理简介 表、石蜡切片与冰冻切片制片流程及特点对比9 目前细胞病理常用制片技术分为巴氏涂片及液基薄层细胞学制片技术。 巴氏涂片法利用刮板从宫颈处刮取脱落细胞，然后直接在玻片上涂抹，进而完成固定、染色。由于巴氏涂片存在细胞丢失、制片质量差等问题，其逐步被液基薄层细胞学制片方式替代，液基薄层细胞学制片主要可分为膜式制片（ TCT ）、沉降式制片（ LCT/LBP）两类，一般习惯统称为 TCT，不做具体区分。 TCT： 利用将宫颈脱落细胞洗入细胞保存液瓶中，刮片毛刷在小瓶内搅拌，通过高精密度过滤膜过滤将标本中的杂质分离，取滤后的上皮细胞制成直径为 20 mm薄层细胞于载玻片上，而后进行固定、染色、封片。 LCT/LBP： 采用两次离心及独立染色，在自动化、标准化等方面具有较大优势，可以实现对病理诊断质量的良好控制，目前已成为我国主流细胞学制片方式。除主要应用于宫颈细胞学检测以外，在痰、胸腹水、尿液、肺泡灌洗液等非妇科样本检测方面更具优势。制片方式 首次出现时间 优势 劣势巴氏涂片 1941年 操作简单；无需设备；收费低、适用于经济条件差地区 涂片质量差（不均匀或过厚、杂质掩盖不正常细胞、细胞重叠等）；取材时容易丢失细胞造成假阴性膜式液基薄层细胞学检测（ TCT） 1996年单个标本可以随时制片处理，时效性好；细胞平整，阅片时不用反复微调丢失病变细胞固有三维结构，多种病变容易混淆；不具备机器自动染色功能，不利于质控沉降式液基薄层细胞学检测（ LCT/LBP）1998年样本全部收集，制片细胞集中，观察视野小，阅片效率提高；保留细胞固有三维结构，利于诊断；机器自动化染色，滴染技术杜绝交叉污染配套设备较多，成本相对较高；阅片时需不断调整焦距，阅片速度较慢；机器批量制片，对于单个样本或一次制片数量较少时，制片效率受到影响1.2 病理诊断技术分类及原理细胞病理简介表、细胞病理三类制片方式对比10 免疫组织化学（ Immunohistochemistry, IHC）指利用抗原与抗体间的特异性结合原理和标记于抗体上的显色剂（酶、荧光素、同位素、金属离子等），对组织内特定抗原或抗体进行定位、定性或定量检测。 IHC具有特异性强、敏感性高、定位准确、形态与功能相结合等特点，有利于病理学领域的深入研究，在现代病理诊断中起重要作用。 相关术语还包括免疫细胞化学（ Immunocytochemistry, ICC）和免疫荧光（ Immunofluorescence, IF）， IHC、 ICC指通过标记酶进行显色，临床上一般统称为 IHC，不作严格区分，； IF利用荧光素而非酶来进行显色，有时也称为荧光法 IHC，在本报告中亦统一归类为免疫组化病理的范畴。1.2 病理诊断技术分类及原理免疫组化病理简介图、免疫组化与免疫荧光染色结果示意图免疫组化免疫荧光11 IF是最早建立的免疫组织学技术。 将已知抗体标上荧光素，以此作为探针，检查细胞或组织内的相应抗原。当抗原抗体复合物中的荧光素受激发光的照射后会发出一定波长的荧光，从而对组织中的抗原进行定位或定量，需配合使用荧光显微镜进行观察。 IHC/ICC技术出现在 IF之后，目前在临床上应用最为广泛。 IHC/ICC先以酶标抗体作用于组织或细胞，然后加入底物，在酶的催化下生成有色的不溶性物质，从而对细胞内抗原进行定位，只需使用普通光学显微镜即可进行观察。免疫组化（ IHC/ICC） 免疫荧光（ IF）共同点 用于蛋白质定位检测，都属于免疫组化病理范畴显色原理 呈色反应 荧光反应标记物 HRP（辣根过氧化物酶）/AP（碱性磷酸酶） 荧光素（如异硫氰酸等）对观察显微镜要求 普通光学显微镜荧光显微镜、激光共聚焦显微镜切片保存时间 可长期保存 仅可保存 7天左右（存在荧光衰退现象）操作步骤 慢 快最早出现时间 1966年 1941年图、 IHC与 IF显色原理（左： IHC，右： IF） 表、 IHC/ICC与 IF特点对比1.2 病理诊断技术分类及原理免疫组化病理简介121.2 病理诊断技术分类及原理 免疫组化在病理诊断工作中应用广泛，可提供蛋白表达层面的客观证据，在肿瘤良恶性判断、确定肿瘤细胞来源、鉴别诊断肿瘤类型或亚型、肿瘤分化方向、肿瘤分级、预后判断、靶向治疗、微小转移灶的发现和确定等方向有广泛应用。 对于感染性疾病，通过免疫组化技术识别特定的细菌、病毒等微生物，提高感染性疾病病理诊断的准确性。 此外，免疫组化还能用于靶向药物肿瘤靶标的测定、肿瘤化学性药物治疗反应的预测以及肿瘤预后判断的综合性评估，达到和实现伴随诊断意义。临床应用 说明肿瘤良恶性判断 可用免疫球蛋白的轻链抗体检测 B淋巴细胞增生的单克隆或多克隆性，区别反应性增生和肿瘤性增生确定肿瘤分期 判断肿瘤是否浸润、有无淋巴管或血管侵袭，对判断预后有重要参考意义细胞属性判定 通过特定抗体标记出细胞内相应的抗原成分，来判定细胞的属性，帮助确定肿瘤的来源，判断转移瘤的原发部位，如角蛋白抗体 (CK20)在胃肠道癌、胆管癌、胰腺癌中阳性，而在肺癌、乳腺癌、肾癌中阴性未分化恶性肿瘤分类 未分化恶性肿瘤包括癌或肉瘤，在 HE切片上由于肿瘤未分化而缺少肿瘤细胞的起源特征不能分类，初步区分组织学类型用非特异性抗体，在其基础上再选用特异性抗体做进一步鉴定发现微小转移灶 在常规组织切片中，辨别单个或几个转移性肿瘤细胞很难，淋巴结内窦性组织细胞增生与某些癌的早期转移有时也不易区别，而免疫组化技术有助于及时准确的发现微小 (癌 )转移灶。诊断感染性疾病 应用抗病毒、细菌、真菌和寄生虫抗原的特异性抗体进行免疫组化染色，可以检测和诊断感染性疾病病原微生物，如乙型肝炎病毒 (HBV)、巨细胞病毒 (CMV)、人乳头状瘤病毒 (HPV)等肿瘤伴随诊断 测定靶向药物对应肿瘤靶标，帮助对化学性药物治疗反应的预测以及肿瘤预后判断的综合性评估表、免疫组化技术临床应用场景免疫组化病理：广泛应用于肿瘤鉴别、伴随诊断、感染性疾病诊断等多个场景131.2 病理诊断技术分类及原理数据来源： Affbiotech，兴业证券经济与金融研究院整理 烤片： 将带有蜡的组织切片黏在载玻片上，以免染色过程中切片脱落 脱蜡和水化： 通过二甲苯进行脱蜡，然后使用下行梯度乙醇将组织中二甲苯替代出来 抗原修复： 部分抗原肽链经过此前步骤处理后发生扭曲，无法在免疫组化染色过程中显示，因而需利用化学试剂或热作用将被封闭抗原重新暴露 细胞膜打孔： 使用脂溶性试剂将细胞膜穿孔，增加细胞膜对抗体的渗透性（检测细胞膜抗原时可免去此步骤） 灭活内源性酶及封闭内源性生物素： 防止底物 H202分解， DAB沉淀 非免疫血清封闭： 利用与二抗种属相同的非免疫血清封闭电荷，阻止一抗与之结合，抑制非特异性背景着色，防止抗体被组织切片中富有电荷的胶原和结缔组织成分吸附 一抗孵育： 按照推荐浓度做梯度稀释，确定最适浓度 二抗孵育： 加入选择与一抗种属匹配的二抗进行孵育 显色： 滴加显色剂，一般选用 DAB或 AEC 复染： 使用苏木精等普通染料对切片进行复染，使切片清晰显示组织结构，便于准确定位 封片免疫组化病理：染色制片过程图、免疫组化染色操作流程示意图141.2 病理诊断技术分类及原理 免疫组化染色中使用的抗体主要分为一抗、二抗。 一抗是可与抗原特异性结合的抗体。一抗种类包括单克隆抗体和多克隆抗体，主要作用在于识别出试验所需检测的物质；二抗可与一抗特异性结合，即抗体的抗体。二抗针对某一特定物种产生的所有抗体均具有特异性，二抗上通常标记酶、荧光基团等物质用于后续显色或发光。二抗的作用在于检测一抗的存在、放大一抗的信号。 根据是否选用二抗以及二抗标记物类型可形成多种不同的检测系统，目前生物素法以及酶标聚合物法使用较为广泛。 显色系统： 亦包含多种类型，其中 HRP-DAB应用最为广泛。免疫组化病理：检测及显色系统分类 方法 优点 缺点常规 HRP、 AKP标记 HRP/AP法 简单、便宜 灵敏度不高生物素法ABC法 三步、灵敏 非特异性，需要封闭S-P/SABC法 灵敏度高 内源性生物素干扰CSA法 灵敏度高 步骤繁琐，内源性物质干 扰酶标聚合物法法 灵敏度高 空间位阻相对较大PowerVision法 灵敏度高于EnVision法价格较高，对一些经基因工程改造的特殊抗体有局限性酶 色原体 沉淀物颜色 是否溶于乙醇HRPAEC 红色 是DAB 棕褐色 否CN 蓝色 是AP久红 红色 是久蓝 蓝色 是新品红 红色 否BCIP-NBT 蓝色 否表、免疫组化各类检测系统对比表、免疫组化各类显色系统对比图、免疫组化各类检测系统原理示意图151.2 病理诊断技术分类及原理免疫组化病理：临床应用（以 NSCLC为例）免疫组化技术广泛应用于各类肿瘤的诊断，以非小细胞肺癌（ NSCLC）为例， NSCLC占所有肺癌的 80%，可以分为不同的组织学类型，主要包括腺癌（ 40%）和鳞癌（ 30%），以及较为少见的大细胞癌（ LCC）（ 10%）。随着肺腺癌和鳞癌个体化治疗方案的日趋不同，临床强烈要求对不同组织学类型的 NSCLC 进行明确诊断。分类 常用免疫组化标志物肺腺癌 TTF-1： 75%-85% 的肺腺癌表达 TTF-1，且常呈弥漫一致性的强阳性，约 20% 的肺腺癌不表达 TTF-1， TTF-1 在肺腺癌中的表达与分化程度和组织学类型有关。 Napsin A： 70%-90% 的肺腺癌表达 Napsin A，其敏感度和特异度均优于 TTF-1， TTF-1 和 Napsin A 是目前诊断肺腺癌最优秀的抗体组合之一， Napsin A 在肺腺癌中表达也与组织学类型、分化程度具有相关性。 CK7：几乎 100% 的肺腺癌均表达 CK7，极高的敏感度使 CK7 成为肺腺癌诊断和鉴别诊断最常用的抗体之一，特别是在鉴别肺原发性腺癌和转移性结直肠腺癌时， CK7 常作为首选的抗体组合成员。 肺泡表面糖蛋白（ SP-A、 SP-B）： SP-A、 SP-B 仅表达于约 50% 的肺腺癌。其表达的组织学谱系较窄，主要见于分化程度较高的具有 型肺泡上皮细胞 /Calar 细胞分化特征的腺癌，在差分化肺腺癌常常表达缺失，对于起源于较大支气管、具有杯状细胞特征的腺癌（浸润性黏液腺癌、胶样腺癌等），肺泡表面糖蛋白几乎无诊断价值。 Cam5.2：几乎 100% 的肺腺癌表达 Cam5.2，约 35% 的肺鳞癌和 20% 的肺 LCC 也表达 Cam5.2。此外， Cam5.2 可表达于人体几乎所有类型的腺癌，特异性较低使 Cam5.2 在肺腺癌诊断和鉴别诊断中的应用价值均非常有限。肺鳞癌 p63及 p40：高于 90% 的肺鳞癌 p63 呈强烈核表达；高达 96.8% 的肺鳞癌均强表达 p40。 CK5/6： 75%-100% 的肺鳞癌表达 CK5/6， 75%-100% 的胸膜上皮样恶性间皮瘤也表达 CK5/6，联合应用其他特异性间皮瘤标志物有助于二者的鉴别诊断。 CK32E12：几乎 100% 的肺鳞癌均表达 CK34E12，但高达 89% 的肺腺癌同样表达 CK34E12，与 p63、 p40 比较， CK34E12 特异性低且敏感性并无优势，因此不作为一线抗体使用。肺 NETs（除 SCLC） CgA、 Syn、 CD56：最常用的神经内分泌标志物组合，其中 CgA 的特异性最强。 Ki-67增殖指数：对肺 NETs 具有诊断和分级双重意义。表、非小细胞肺癌常用免疫组化标志物16分子病理简介 分子诊断是应用分子生物学方法，通过检测受检个体或其携带病毒、病原体的遗传物质的结构或含量的变化而做出诊断的技术，被广泛应用于传染性疾病、血液筛查、遗传性疾病、肿瘤伴随诊断等领域。 分子病理则是将分子诊断技术应用于病理诊断中，以组织学 /细胞学标本为载体，从基因水平上检测细胞和组织的分子遗传学变化，以协助病理诊断和分型、指导靶向治疗、预测治疗反应及判断预后。 目前分子病理技术路线主要包括聚合酶链式反应（ PCR）、荧光原位杂交（ FISH）以及高通量测序（ NGS），不同技术路线各有优劣，其中 PCR与 FISH技术平台发展相对较为成熟。1.2 病理诊断技术分类及原理技术 原理 点突变 插入 /缺失 拷贝数变异 染色体重排 优势 劣势聚合酶链式反应（ PCR）利用碱基互补配对原理，特异性依赖于目标序列两端预设引物进行扩增，以定性或定量检测目标序列已知突变 已知突变 是 否可检测痕量核酸、病原体亚型、小片段的精细异常（如小片段插入 /缺失、 SNP等）检测位点单一，仅能检测已知突变；对实验条件要求高，容易造成污染荧光原位杂交（ FISH）利用荧光特定标记的已知序列的核酸为探针，与细胞或组织切片中核酸进行杂交，从而对特定核酸序列进行精准定量定位- - 是 是灵敏度高，特异性强，可在组织上实现原位检测只能检测几十 kb以上片段的异常，不能检测精细异常（如小片段插入 /缺失、 SNP等）高通量测序（ NGS）通过模板 DNA 分子的化学修饰，将其锚定在纳米孔或微载体芯片上，利用碱基互补配对原理，通过采集荧光标记信号或化学反应信号，实现碱基序列的解读是 是 是 是 通量大，灵敏度高，能检测多种突变 试验操作复杂，成本高，存在一定错误率表、分子病理相关主要技术路线对比17分子病理：技术路线 PCR 聚合酶链式反应（ PCR）是指在 DNA聚合酶催化下，以母链 DNA为模板，以特定引物为延伸起点，通过变性、退火、延伸等步骤，体外复制出与母链模板 DNA互补的子链 DNA的过程。 自上世纪 80年代问世至今， PCR技术已经迭代至第三代： 第一代定性 PCR：通过琼脂糖凝胶电泳对 PCR产物进行分析，分析仅停留在定性或半定量层面，且检测时间长、有交叉感染风险。 第二代 qPCR（实时荧光定量 PCR） ：在 PCR反应体系中加入可与 DNA产物特异性结合的荧光基团，利用荧光信号积累实时监测整个 PCR进程，通过标准曲线实现定量分析，数据采集可在 PCR扩增过程中完成。 第三代 dPCR（数字 PCR） ：基于芯片式液滴微流控技术，将一个样本分成几万到几百万份，分配到不同的反应单元，每个单元包含一个或多个拷贝的目标分子 ( DNA 模板 ) ，在每个反应单元中分别对目标分子进行 PCR 扩增，扩增结束后对各个反应单元的荧光信号进行统计学分析，可以对实现绝对定量检测。定性 PCR分析 qPCR dPCR1.2 病理诊断技术分类及原理18分子病理： qPCR技术延伸 -突变扩增阻滞系统（ ARMS） ARMS技术：在反应体系内加入针对检测目标的“突变型”引物，利用野生型核酸模板不能与“突变型”引物的 3端碱基互补配对而无法被 Taq酶延伸的原理，实现对野生型核酸模板的扩增阻滞。而突变型核酸模板能够与“突变型”引物的 3端碱基互补配对，通过 PCR反应放大“突变”信号并最终被 qPCR仪检测出来。 利用 ARMS技术合并荧光探针，在实时荧光 PCR平台上对样本 DNA进行一个或多个位点的基因突变检测，是目前应用最成熟、临床应用最广泛的技术平台。该技术优点包括（ 1）检测灵敏度高，可检测肿瘤细胞中突变比例为 1%甚至更低的突变基因；（ 2）适用于片段化 DNA，利于开展分子病理诊断（由于甲醛的固定处理，石蜡包埋标本组织的 DNA大部分片段化）；（ 3）结合 qPCR实现闭管操作，可减少污染的可能性。图、 ARMS技术平台示意图1.2 病理诊断技术分类及原理19分子病理：技术路线 FISH 荧光原位杂交（ FISH）是依据碱基互补原理，应用荧光素直接或间接标记的核酸探针，在组织切片、细胞涂片、染色体铺片上检测间期细胞核染色质数量及结构变化，进行定性和相对定量的分析检测技术。由于 DNA分子在染色体上沿纵轴呈线性排列，因此可以使用探针直接与染色体进行杂交从而在染色体上定位特定的基因。通过用半抗原标记 DNA或 RNA探针与目标序列互补配对，通过带有荧光基团的抗体识别半抗原进行检测，或直接用荧光基团对探针进行标记并与目标序列结合， 最后利用荧光显微镜直接观察目标序列在细胞核、染色体或切片组织中的分布情况。 优点： 可多种荧光标记，显示 DNA 片段及基因之间的相对位置与方向，空间定位精确；灵敏、特异性好，可同时分析分裂期和间期的多个细胞，并进行定量；可以检测隐匿或微小的染色体畸变及复杂核型。 缺点： 不能达到 100%杂交，在应用较短的 cDNA探针时效率明显下降；对操作和判读技术要求较高；成本昂贵、通量低。1.2 病理诊断技术分类及原理图、 FISH原理 示意图20分子病理：技术路线 NGS 高通量测序（ NGS）是继 Sanger 测序的革命性进步，指通过模板 DNA分子的化学修饰，将其锚定在纳米孔或微载体芯片上，利用碱基互补配对原理，在 DNA聚合酶链反应或 DNA连接酶反应过程中，通过采集荧光标记信号或化学反应信号，实现碱基序列的解读。 NGS可以进行大规模平行测序，每次运行可同时对数百万个片段进行测序，提高速度和精确度，同时测序成本大幅降低。1.2 病理诊断技术分类及原理图、 NGS基因测序原理 示意图（以 Illumina为例 ）测序技术 优势 劣势Sanger测序 对少量靶点（ 120个）的测序快速经济 灵敏度低（检测限约为1520%） 探索能力弱 在测序大量靶点时不够经济（ 20个）可扩展性低，样本起始量要求高NGS 更高的测序深度带来更高的灵敏度（低至 1%） 探索能力更强 突变分辨率更高 相同的 DNA起始量产生更多数据 样本通量更高 对少量靶点（ 120个）的测序不够经济 对少量靶点（ 120个）的测序不够快速图、 NGS与 Sanger测序对比02 病理诊断产业链上游分析2.1 组织病理：产品种类繁多，进口品牌占据主导地位2.2 细胞病理：国产替代进行时，宫颈癌筛查打开市场天花板2.3 免疫组化病理：市场规模稳步增长，国产品牌逐步崛起2.4 分子病理：伴随诊断为主要应用场景22病理诊断产业链概览上游（仪器 /试剂厂商） 中游（第三方病理诊断机构） 下游（医疗终端） 第三方医学实验室（含病理诊断业务） 组织病理 细胞病理 免疫组化病理 分子病理 独立第三方病理诊断中心注：该产业链示意图仅列示部分代表性企业 /医疗机构，未包含所有相关机构 公立医院病理科 民营医院病理科 疾控中心232.1 组织病理：产品种类繁多，进口品牌占据主导地位 组织病理常用试剂包括福尔马林、乙醇、苏木素伊红染液等，价格较为低廉，市场空间整体较小。常用设备包括组织脱水机、组织包埋机、 冰冻切片机、石蜡切片机、自动染色机、自动封片机等，设备种类、型号众多。 根据 GlobalNewswire数据，全球组织病理设备规模 2017年约为 56.3亿美元，预计 2017-2025年复合增速为 4.37%。目前全球组织病理学设备市场由徕卡、赛默飞等外资厂商主导，外资品牌产品线一般较全，基本覆盖组织病理制片全环节。 目前国内公立医院病理科、第三方医学检验实验室所采购组织病理设备大部分为外资品牌，如金域医学 2017年组织病理设备购置预算中几乎均为徕卡、赛默飞等进口品牌。国内厂商如达科为等产品线较为齐全，产品已经逐步进入部分三级医院。制片流程 所需设备 示意图 *设备终端价固定、脱水、透明 组织脱水机 20-40万浸蜡、包埋 组织包埋机 8-15万切片、贴片 石蜡切片机、冷 冻切片机石蜡切片机： 8-15万冷冻切片机： 25-45万染色 全自动染色机 20-35万封片 全自动盖片机 28-35万注：示意图均以赛默飞对应产品为示例*设备终端价主要参考部分医院公示中标结果而得，价格范围涵盖主流品牌产品表、组织病理制片各环节对应设备及终端价情况242.2 细胞病理：国产替代进行时，宫颈癌筛查打开市场天花板国产液基薄层细胞制片仪器质量与进口品牌相当 细胞病理主要使用液基薄层细胞制片仪及相关配套试剂，配套试剂包括缓冲液、巴氏染色液、提取液、稀释液、细胞保存液等，种类较多，单个品类试剂销售单价较低，一般以打包组合形式销售。 根据 CAIVD蓝皮书数据，目前我国液基薄层细胞制片仪市场由外资品牌主导，主要外资品牌包括豪洛捷、 BD，主要国产品牌包括安必平、泰普生物、广州鸿琪、迈克生物等，部分国产仪器参数水平上已与进口品牌相当。 根据 2017年 24省市自治区及港澳地区年宫颈细胞学现状调查 数据，全国范围内的 1562个样本医院中， 73%使用国产仪器进行液基薄层细胞制片，其中以沉降式制片法居多，占比约为 59.9%。公司名称 自动化程度 制片通量 制片效率BD 全自动制片染色 48片 /批 65分钟*豪洛捷 自动制片，手工染色 160片（样本处 理量） 8小时泰普生物 全自动制片染色 48片 /批 65分钟广州鸿琪 全自动制片染色 48片 /批 43分钟安必平 全自动制片染色 64片 /批 50分钟迈克生物 全自动制片染色 20片 /批 60分钟注：豪洛捷 160片（样本处理量）产品每次出片 20片， 160片完全出片历时约 8小时表、国内部分液基薄层细胞制片仪参数对比252.2 细胞病理：国产替代进行时，宫颈癌筛查打开市场天花板国产液基薄层细胞制片仪器质量与进口品牌相当 国产液基薄层细胞制片仪的制片质量较为理想，可以满足临床诊断及制片要求，且国产耗材成本远低于进口耗材，更适合于开展基层宫颈细胞学筛查。 根据深圳市龙岗中心医院数据，国产安必平 LBP制片法与豪洛捷 TCT制片法制片质量均较高，标本满意率均超过 90%；根据广州中医药大学第一附属医院病理科数据，国产安必平 LBP制片法与豪洛捷 TCT制片法进行宫颈细胞学筛查的阳性率水平差异无统计学意义，检查结果一致性为 98.4%， “不满意标本和重取材”比例均低于 5%，说明两种不同制片方法具有高度一致性。LBP法 TCT法 合计阳性 阴性阳性 70 2 72阴性 6 422 428合计 76 424 500表、国产与进口液基细胞学检查结果一致性比较制片法 标本满意 率 涂片直径 细胞数量 细胞分布 细胞片背景LBP法 93.2% 1.3cm 多 立体分布 背景干净、血液 及粘液少见TCT性 90.2% 2.0cm 相对少 平铺 背景干净、血液 及粘液少见表、国产与进口液基细胞学制片质量对比注： LBP法采用安必平仪器及试剂； TCT法采用豪洛捷仪器及耗材样本量 n=500，数据来源为深圳市龙岗中心医院注： LBP法采用安必平仪器及试剂； TCT法采用豪洛捷仪器及耗材样本量 n=500，数据来源为广州市中医药第一附属医院262.2 细胞病理：国产替代进行时，宫颈癌筛查打开市场天花板细胞病理诊断终端及试剂市场规模测算（宫颈癌筛查为最主要应用场景） 目前细胞病理学诊断大部分应用于宫颈癌筛查，根据 2018年美国预防服务工作组（ USPSTF）推荐指南， 21-65岁适龄女性应当定期接受宫颈癌筛查。其中，指南建议 21-29岁女性每 3年进行 1次细胞学检测；建议 30-65岁女性在每 3年进行 1次细胞学检测的基础上，每 5年进行 1次高危 HPV检测或细胞学 +高危 HPV联合检测。 根据第七次全国人口普查统计数据，我国 21-65岁适龄女性人数约为 4.58亿，假设每 3年进行一次宫颈癌筛查。按照健康中国行动的妇幼健康目标，假设全国适龄女性筛查渗透率达 80%，可推算出全国每年约 1.22人次进行宫颈癌筛查。 假设开展巴氏涂片检测的比例为 30%， TCT比例为 65%（其余 5%为 HPV检测），综合参考各地医疗服务收费标准，单次巴氏涂片和 TCT检测收费分别设定为 150元、 200元， 可推算出我国宫颈癌细胞学筛查终端市场容量约 214亿元。 参考安必平销售单价，假设液基细胞学试剂销售单价约 30元 /人份， 可推算得出我国液基细胞学试剂容量约为 23.8亿元（出厂口径）。全国 21-65岁女性数量（亿人） 4.58筛查频率（年 /次） 3渗透率（ %） 80%全国每年进行宫颈癌筛查人次（亿） 1.22巴氏涂片占比 30%巴氏涂片筛查人次（亿） 0.37TCT占比 65%TCT筛查人次（亿） 0.79巴氏涂片收费（元） 150TCT收费（元） 200宫颈癌细胞学筛查终端市场容量 214液基细胞学试剂单价（元 /人份） 30液基细胞学试剂市场容量（亿元） 23.8表、宫颈癌细胞学筛查终端市场规模测算272.3 免疫组化病理：市场规模稳步增长，国产品牌逐步崛起免疫组化病理市场规模稳步增长，进口品牌占据高地 根据 Market&Market数据， 2020年全球免疫组化市场规模约为 19亿美元，预计 2025年将增长至 27亿美元，复合年增长率为 6.6%。 根据智研咨询数据， 2012-2017年我国免疫组化市场规模从 9.2亿元增长至 18 亿元，复合年增长率为 14.27%，增速显著高于全球平均水平；免疫组化试剂需求量从 420万盒增长至约 1000 万盒，试剂单价总体呈现小幅平稳下降态势， 2017年试剂均价约为 180元 /盒。 从竞争格局来看，目前我国免疫组化病理市场主要由罗氏、徕卡、 Dako 等外资品牌主导，合计占据约 70%的市场份额。图、全球免疫组化市场规模及增速 图、我国免疫组化市场规模及增速 图、我国免疫组化试剂需求量及均价情况70%30%进口品牌 国产品牌图、我国免疫组化市场份额情况282.3 免疫组化病理：市场规模稳步增长，国产品牌逐步崛起全自动化为免疫组化病理主要发展方向 目前我国免疫组化染色多以人工操作为主，未来几个主要的技术发展方向为自动化、快速、多重染色等。 全自动免疫组化染色仪可实现从烤片直到最后复染的自动化操作，主要原理是通过条形码、二维码或数字芯片自动数字化识别切片及相关试剂，利用加热元件控制切片孵育 /修复温度，使用加样排液系统自动加样和排液，从而将免疫组化染色的部分或全部步骤转移到仪器上，从而实现自动化染色。制片烤片脱蜡和水化灭活过氧化氢酶 抗原修复血清封闭一抗孵育二抗孵育 显色复染封片人工操作 可实现全自动化 免疫组化自动化染色系统工作原理主要可分四类 :1) 毛细管虹吸原理： 将两张组织切片或一张组织切片和另一张盖片紧密靠近，使其形成能产生虹吸现象的间隙，实现组织覆盖。2) 液盖膜原理： 在每一步滴加试剂前先用油状液体铺满待测组织，然后将试剂滴在油状液体中央，利用试剂比油状液体的比重大而沉到底部的原理，使试剂覆盖组织。3) 通用系统： 高度模拟手工操作的一种设计。通用系统又可分为半自动化和全自动化两种方式，半自动化通用系统的脱蜡和抗原修复步骤并非仪器自动完成；全自动通用系统的脱蜡和抗原修复步骤由仪器自动完成。4) 固盖膜原理： 在玻片上方设计一种可运动的固盖板，固盖板在试剂孵育过程中会根据设计要求运动，带动玻片表面试剂运动，促进试剂混合均匀，同时也起到减少试剂蒸发和流失的作用。292.3部分国产免疫组化龙头企业逐步逼近进口品牌水平制造商 型号 放置方式 设计原理 切片容量（张 /批） 染色速度（ IHC） 试剂种类 IHC ISHVentana（罗氏）BenchMark Ultra 落地式 液盖膜 30 8h/90片 35 BenchMark GX 落地式 液盖膜 20 - 25 徕卡Bond-Max 台式 毛细管虹吸 30 - 36 Bond-III 落地式 毛细管虹吸 30 2.5h/30片 36 DAKO（安捷伦）Link48 台式 通用系统 48 3h/48片 42 Omnis 落地式 毛细管虹吸 60 2.5h/60片 60 Lumatas（迈新生物）Titan 落地式 通用系统 72 60%，阴性片判读准确率高于 99%，阳性病变检出率超过 99.9%，判读速度为人工判读 10倍其他病理诊断Comput Math Methods Med Albatah等将宫颈细胞分类为正常、低级鳞状上皮内瘤变（ LSIL）和高级别鳞状上皮内瘤变（ HSIL）判读 LSIL的准确性为 92.6%， HSIL的准确性为 93.7%，正常细胞达到最高准确度 97.3%AMIA Annu Symp Proc Ertosun等低级别胶质瘤（ LGG）与多形性胶质母细胞瘤（ GBM； 级胶质瘤）自动分类以及肿瘤分级对 GBM和 LGG分类准确率 96%；对 LGG的 2级和 3级分类准确率为 71%人工智能病理诊断准确率目前已达较高水平3.2表、近年人工智能病理诊断科研 /比赛成果概览数字病理：远程会诊 +AI辅助 诊断，有效填补 医师缺口50 传统的我国人工智能医学影像行业于 2015年开始逐步成形，市场规模从 2015的 10.9亿元增长至 2018年的 49.7亿元，年复合增长率达 65.8%，预计 2018-2023年将以 44.9%的年复合增长率继续高速增长， 2023年市场规模将达到 307亿元。 近十年来我国人工智能医疗领域发生的投融资规模变化情况与 AI医学影像规模大致匹配， 2015年 -2018年是市场热度较高，投融资规模增长较快，国内陆续涌现各类医疗 AI企业， 2019年以来投融资规模明显下降，市场逐步回归理性，医疗 AI行业进入稳步快速发展阶段。图、 2012-2020H1我国人工智能医疗领域投融资规模图、 2015-2023E我国人工智能医学影像市场规模医学影像 AI行业市场规模增长迅猛，医疗 AI领域行业总体投融资热度较高3.2 数字病理：远程会诊 +AI辅助 诊断，有效填补 医师缺口51 近年来我国病理诊断领域的人工智能技术发展迅猛，但仍然面临几个亟待解决的问题和挑战： 缺乏高质量训练样本集： 深度学习模型的训练往往需要大量的数据集，且使用的机器学习方式多为监督