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二十年磨一剑-生物梅里埃FilmArray多重PCR分析仪的成功之路

作者：星哥

生物梅里埃(BioMerieux)近日发布了其第四季度及2018财年财务营收状况。2018财年营收高达24.2亿欧元，同比增长6%，业绩还是不错的。

但细看你会发现，营收增长额的1.37亿欧元中，80%的增长（1.08亿欧元）来自于分子生物学业务，或者更准确的说，来自FilmArray多重PCR分析系统。凑巧的是，星哥在两年前就分析过FilmArray多重PCR分析系统的前世今生，且随我一览这个明星产品的前世今生。

先来看看FilmArray的庐山真面目：

校友创业

FilmArray是生物梅里埃旗下Biofire公司的旗舰产品，Biofire公司由Kirk Ririe， RandyRasmussen和Dr. Carl T. Wittwer 成立于1990年。

该公司三位创始人均与犹他大学颇有渊源，Kirk Ririe是该校化学学士，Randy Rasmussen的专业是生物化学，并取得哲学博士学位，而Dr. Carl T. Wittwer在犹他州立大学取得生物化学博士后，在犹他大学病理学系从事研究工作，其间发明了一种用于PCR扩增的仪器，三个小伙伴就此踏上长达二十多年的创业旅程。

BioFire最早称作Idaho技术公司，工厂和研发中心位于联合创始人Kirk Ririe家的土豆收割机商店，真是英雄莫问出处！

发展历程

从BioFire的发展史可以看出，该公司保持了一个非常好的产品开发节奏，基本上2-3年会出一款新产品，特别是最近10年，基本上每年都有新品发布。而BioFire与罗氏的授权合作既为公司提供了稳定的现金流，也提高了自身的声誉。

Figure.1 LightScanner系统

投资助力

相对于其他创业公司，Biore无疑很幸运，因为创业第一年开始就有产品发布，并且每隔2-3年就发布新产品，拥有持续的现金流，特别是伴上罗氏这棵大树以后，基本能自给自足。

同时FilmArray系统的开发是基于美国卫生及公共服务部和美国国防部的赞助，其中国防部提供了330万美元的经费，因为FilmArray可以在1小时内检测呼吸道感染病原体，军方认为可以应用在军队的紧急事件中。

2011年FilmArray系统和呼吸道感染检测试剂通过FDA，对于BioFire公司具有里程碑式的意义，标志着公司开始从科研市场向临床诊断市场进军。公司上下大受鼓舞，士气高昂，但是问题来了，公司急需资金以实现FilmArray的商业化，同时开发新的检测试剂。

没钱当然要去融资，但是三位创始人从1990年开始，白手起家建立起BioFire公司，不愿意稀释太多股份，也比较反感投资基金对公司管理的介入。又要拿钱，又要尽可能少的稀释股份，又要投资者当甩手掌柜，这些条件让不少投资基金摇头叹息。

但是在2012年9月，Athyrium机会基金经过仔细斟酌，决定下注在BioFire，投资金额2500万美元，该笔资金是一项结构化的财务方案，包括一项5年的期终偿还贷款方案，一系列保证条款，比较少的股权，并且没有董事会席位。

2500万美元非常及时，FilmArray及其试剂大受欢迎，甚至超过公司的预期。不久BioFire又缺钱了。2013年3月，Athyrium锦上添花，又为BioFIre提供了2000万美元的资金，和之前的条款相同。

计划赶不上变化，仅过了半年，2013年9月，生物梅里埃宣布以4.5亿美元收购BioFire，收购最终在2014年1月完成。BioFire偿还了Athyrium的所有投资贷款，两方皆大欢喜。

设计精妙

Figure.2 FilmArray机器

Figure.3 上呼吸道感染检测卡

与GeneXpert类似，FilmArray多重 PCR 系统也集样品制备、扩增、检测和分析功能于一体，但是FilmArray系统是真正的POCT产品（CLIA waived），主要有以下特点：

易用：手工操作仅耗时5分钟

精巧：仪器小巧，结果准确

快速：运行时间仅为约1小时

全面：可检测能够引发呼吸道感染、血流感染和胃肠道感染的多种病原体靶标以及抗生素耐药基因。

一般诊断产品在设计之初，都是先确定一个靶标，再去想尽办法去检测该靶标。但FilmArray的产品设计理念却很独特，是从患者的临床症状出发，对于引发某一临床症状的最常见的病原体靶标（细菌、病毒、真菌或寄生虫）进行同时检测，缩短了检测时间，为准确判断疾病，及时控制疫情争取了时间。

为了实现这一目标，FilmArray采用了巢式多重PCR技术。多重PCR 可以在一个反应体系中同时扩增多个目的片段的PCR 技术, 具有高特异性、高灵敏度、高效率、低成本的特点。

来看看三种常见的临床感染症状和FilmArray与之对应的测试卡。

呼吸道感染

呼吸道感染是生病和死亡的常见原因，而不同微生物造成的临床表现比较相似，使得只基于临床症状来准确预测病因非常困难。而不同病因对应的是完全不同的治疗方案，如果是由细菌引起的，那么病人需要抗生素；如果是病毒引起的，那么需要用抗病毒药物。若是由鼻病毒引起的感染，抗生素是没有效果的，反而会破坏病人体内的正常微生物菌群。

2017年1月国内爆发的H7N9流感清楚表明，对于患者和公共卫生部门来说，准确快速诊断由病毒引起的呼吸道感染十分重要。

与之对应，FilmArrayRP Panel 上呼吸道感染测试，可全面检测一系列共20种导致上呼吸道感染的常见病毒和细菌靶。

血液感染

血液感染能引发全身炎症反应综合症，并可能发展为重度脓毒症和感染性休克，导致血液感染患者死亡率大大增加。此外，为了防止出现耐药性，临床医师必须尽早开始有效治疗且避免让患者过度接触广谱抗生素。因此，实验室快速鉴定病原菌以及耐药机制,对于选择合适疗法上极其关键。常规培养和药敏试验可能需要72小时才能出结果。

而FilmArray BCID Panel 血流感染测试可全面检测与血流感染相关的 24 种病原体靶标以及 3 种抗生素耐药基因，在血液培养标记为阳性（使用血液培养设备）后1小时内出结果。

胃肠道感染

感染性腹泻可由细菌、病毒或寄生虫引起。虽然大多数胃肠道感染（Gastrointestinal infection，GI）感染是自限性的，但依然可能造成严重后果，在幼儿、老年人和免疫系统受损的人中甚至会致命。

由于不能通过临床表现来确定病原体，临床医师通常进行细菌培养，同时对来自腹泻患者的粪便样本进行虫卵和寄生虫（O&P）检测。

然而，这种常规检测方法至少有三个诊断局限性：

首先，粪便中细菌性病原体的培养和鉴定是劳动密集型的，需要3-5天或更长的时间才能得到结果；

其次，O&P检测灵敏度不高、太耗费时间，且需要训练有素的人员来进行有意义地解读和检测引起腹泻的寄生虫；

第三，尽管病毒感染是GI疾病爆发的一个重要原因，但大多数实验室并不进行病毒培养或抗原检测，因此这种感染不为人注意，容易传播。

与之对应，FilmArrayGI Panel 胃肠道感染测试可检测 22种常见的胃肠道病原体靶标，包括能够引发感染性腹泻的病毒、细菌和寄生虫。

工作原理

Figure.4 FilmArray检测卡反应原理

FilmArray试剂卡中包含冻干形式的样本预处理试剂、逆转录试剂、PCR扩增试剂和荧光染料。

在仪器运行前，操作人员只需在测试条两端分别加入试剂缓冲液和样本混合液，其余步骤将全部由FilmArray系统自动完成：

第1步，从样本中提取并纯化核酸；
第2步，完成第一阶段多重PCR，初步扩增DNA片段；
第3步，在第一阶段PCR扩增产物的基础上，完成第二阶段巢氏PCR；
第4步，利用熔解曲线分析数据，与内置数据库比对，生成结果分析报告。

Figure.5 FilmArray系统检测步骤

委身梅家

2013年9月，生物梅里埃宣布以4.5亿美元收购BioFire，收购最终在2014年1月完成。

生物梅里埃公司创建于1963年，主要有工业和临床诊断两大产品线，在微生物诊断方面位居世界领先地位，公司总部位于法国Marcy l'Étoile，在全球拥有41个分公司，150个分支机构，雇员超过9000人，2016年销售额达到21亿欧元(约22亿美元)。

收购FilmArray，让生物梅里埃一举完善了POCT分子诊断产品线，巩固了其作为微生物诊断行业领导者的地位。

对于FilmArray，生物梅里埃看起来也是极佳的归宿，在欧美，创新性的中小企业被巨头收购是常有之事。

如鱼得水

让我们看看FilmArray嫁入豪门梅里埃后的表现：

2013年，Biofire销售额约7000万美元，其中FilmArray系统及其测试卡销售额4200万美元，FilmArray全球装机600台；

2014年，BioFire销售额达到1.4亿美元，FilmArray销售额超过8000万美元，全球装机1200台；

2015年，FilmArray销售额持续高增长，相比2014年增长80%，约为1.4亿美元；

2016年，FilmArray销售额达到2.6亿美元（财报数据为2.5亿欧元），全球装机达到4000台。

这无疑是一份靓丽的成绩单，收购后短短三年内，FilmArray销售额的年均复合增长率达到80%，全球装机量翻了6倍！

截止2016底，FilmArray的装机量是4000台，对应的销售额2.6亿美元，对比分子诊断精品第一篇介绍的GeneXpert，截止2015年底其装机量约为11000台，销售额是5.3亿美元，表明每台FilmArray的试剂卡产出是非常可观的。

对于众多被巨头收购的中小企业来说，未来的命运有几种可能，被雪藏，或是整合不力，惨淡经营，或者比收购前发展更好。FilmArray幸运的属于最后一类，被生物梅里埃收购以后，焕发出更加夺目的光辉。笔者觉得这很像一位美女在嫁入豪门以后，不但能纵横商场，为家族出力，还能到处T台走秀，风光无限。

成功之道

一个公司和产品的成功，必定是诸多因素共同作用的结果：

优秀的研发型创始人团队，上市之后每隔2-3年就出一款新产品，保持了非常好的发展节奏；
专注，26年如一日，聚焦于PCR分析技术，终成杀器FillmArray；
持续的现金流，拥有良好的造血功能，即使在需要外部投资时，也可以获得比较好的融资条款，不必过多的稀释创始人的股权；
协同效应，FilmArray与生物梅里埃现有产品线互补性强，而生物梅里埃又是微生物诊断方面世界领先的企业，利用其强大的营销渠道迅速打开了市场。

谨以此文，向BioFire的三位创始人Kirk Ririe，Randy Rasmussen和Dr. Carl T. Wittwer致敬！

参考：

1.生物梅里埃年报 2013-2016

2.BioFire官网

3.One Sample, Multiple Results.The Use of Multiplex PCR for Diagnosis of Infectious Syndromes.Elizabeth Palavecino,APR.1.2015,Clinical Laboratory News