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《2023年药物研发自动化实验室行业发展报告》丨|亿欧智库

晰数塔互联网快讯
2023-11-09 12:16

本报告梳理了第1-6代自动化实验室在药物研发领域发展的时代背景及相应的解决方案，探讨了在自动化实验室在药物研发过程中具有突出贡献的成功案例和里程碑事件，预测了自动化实验室在药物研发领域未来的发展趋势。

为更好地了解并推动自动化实验室在药物研发领域的应用，英矽智能与亿欧智库联合发布《2023年药物研发自动化实验室行业发展报告》，在该报告中，详细论述了自动化实验室在药物研发领域的发展历程、发挥的作用和价值，以及对未来自动化实验室在药物研发中的应用进行了展望。

据本报告介绍，自动化实验室在药物研发领域应用是指利用人工智能、云计算、大数据、生物信息学等技术，集成新一代测序仪、移液系统、成像系统、细胞培养器、自动化液体处理机和高内涵分析平台等先进仪器设备，实现药物研发过程中的靶点发现、化合物筛选、数据收集、结果分析等研发流程的自动化和智能化的实验室。自动化实验室在药物研发领域应用已经成为提高药物研发效率和质量的重要手段，可以缩短药物上市时间，降低药物开发成本，提高药物安全性和有效性，促进创新药物的产生。

目前，自动化实验室在药物研发领域应用已经发展到了第六代，本报告是一份对各代自动化实验室历史沿革、价值意义、布局理念、发展趋势和前景预测进行全面分析的报告。基于公开资料和相关调研，本报告对全球范围内促进自动化实验室在药物研发领域发展具有突出贡献的代表性公司、机构和研究院进行了案例分析，结合当下医疗科技发展方向和药物研发过程中的痛点及需求进行阐述。本报告还对未来自动化实验室的功能、结构、应用场景和市场规模进行了预测。自动化实验室在药物研发领域应用是药物研发领域的一次革命性的变革，将为人类健康和福祉带来巨大的贡献。本报告旨在全面分析自动化实验室在药物研发领域应用的技术和应用发展历程，以突出其在制药企业中发挥的重要价值以及生命科学领域的卓越贡献。

本报告的主要研究框架如下图所示：

医疗科技发展进入新阶段，自动化实验室拓宽应用领域

自动化实验室技术的发展源于20世纪60年代，那时，微处理器的诞生为实验室机械化开辟了新的可能。20世纪80年代起，计算机和软件技术的崛起，促进了实验室自动化技术的广泛应用。20世纪90年以来，物联网技术、人工智能和机器学习等技术的不断创新，使自动化实验室进入了新的发展阶段，从传统的单一功能向多功能、自适应、自主决策的方向发展。与此同时，药物研发领域也涌现出了许多新的技术方法，如高通量筛选、多组学研究和人工智能设计实验方案等等，为药物研发的思路提供了新视野。在此背景下，科技和医疗技术融合改变了传统药物研发的流程和速度。

随着全球人口老龄化、慢性病和罕见病的增加，以及个性化医疗和精准医疗的需求，全球对新药的需求持续增长。同时，传统的药物研发模式面临着效率低下、成本高昂、风险大、创新难等问题。因此，自动化实验室在药物研发领域应用作为一种新兴的技术解决方案，受到了医药市场越来越多的关注和投入。

减少人为误差和资源密集型劳动，自动化实验室助力药物研发概率大幅提升

药物研发是一个漫长而复杂的过程，从药物研发到上市通常需要10年以上的时间。在药物研发阶段，需要进行药物靶点的鉴定和验证、化合物的设计和合成、活性化合物的筛选和优化等步骤，这些步骤至少耗时2-3年。随着药物研发的难度不断提高，研发人员面临着时间和资金成本的巨大压力，因此迫切需要寻找更高效的研发方法和技术。

实验室生产效率的提升和药物研发成功率的增加是药物研发自动化实验室发展的核心驱动因素。应用自动化实验室，可以降低人工误差和样品操作时间，减少重复性劳动并提高准确性。同时，面对药物研发的难度和成本不断上升的挑战，自动化实验室也致力于药物研发的时间延长和投入过大等问题。数据化、信息化和智能化的技术进步也为自动化实验室提供了更强的支持和能力，通过高通量技术，提高分子多样性和合成路径的研究效率，优化实验参数，加快实验迭代周期，提高实验准确性和可重复性，从而加速先导化合物和候选药物的筛选和优化过程，大幅提高药物研发的效率和节省大量的资金成本。

例如，药物研发的 DMTA (Design、Make、Test、Analyze)每一轮合成大约需要一名化学家3到6周的时间来制造、纯化、量化和鉴定所需化合物，再进行一系列生物分析。自动化实验室中提供24小时处理，反应可以在任何时间进行，还有可能将合成时间从3到6周缩短到3到10天。

药物研发自动化不仅可以将技术人员从重复性操作中解放出来，将有限的精力投入到更有创造性的工作中，更重要的是从根本上避免了人为误差的发生，最大程度上提高了实验重复性。据公开报告及数据显示，当制药公司的研发实验室达到数字化实验室的水平后，药物化学的研发成本降低25％至45％，自动化微生物药物实验室潜在的研发成本降低15％至35％。此外，数字化和自动化还增强了药物质量控制实验室的灵活性和效率，使得药物交付周期缩短了60％到70％，并且让生产力至少提高了50%。

顺应时代科技浪潮聚焦研发痛点，自动化实验室历经六代转型升级

随着科技的发展，自动化实验室在药物研发领域已经历了六代迭代升级，每一代都具有不同的功能和特点；在不同的社会背景和科技背景下，每一代自动化实验室的产生都具有深刻的内涵意义，一定程度上解决了当时药物研发的痛点，为药物研发做出了相应的贡献。

·在早期的发展阶段（第一代和第二代），自动化实验室主要依赖于部分技术和仪器设备以缩短筛选化合物的时间（如高通量筛选）。

·在中期的发展阶段（第三代和第四代），自动化实验室开始实现一体化，大数据的应用也初步展现，但实验仍需要人类的参与和操作。

·在后期的发展阶段（第五代和第六代），自动化实验室已能完成实验全流程的自动化，并且开始积累高质量的数据，为实验室智慧化的发展奠定了基础。

未来，自动化实验室将进入未来阶段，即智慧+自动化实验室，其将充分利用人工智能在药物研发中的应用优势，朝着微型化的方向发展，拓宽应用场景。

微型化智能实验室下沉至临床场景，未来自动化实验室的市场规模打开上升空间

自动化实验室从第一代走到当下第六代，每一代的发展均由社会各方面因素驱动，其中节省药物研发过程时间，提高实验效率、准确度及成功率是贯穿自动化实验室完整发展的价值驱动主线。未来自动化实验室旨在基于其功能和系统进行微型化，并最终在不同场景中部署小型智能实验室。

通过这种小型智能实验室的应用，不同场景能够根据实际情况对有价值的个性化病例进行研究，以加强对具有特殊价值和意义的药物研发，并最终为研究者及临床的诊疗决策提供支持。同时，在多场景中，不同种类的患者呈现出多样性，而这些临床场景正是发现具有新价值靶点的“战场”。通过小型智能实验室的应用，可以积累更多的新价值靶点用于药物研发，从而反哺患者的治疗方案，加速患者早日康复。