中国基因测序行业研究报告.docx

1、中国基因测序行业研究报告饨险投资I天使投资http:/www.goldcarpet.c n/中国基因测序行业研究报告1.基因测序技术的概念基因测序是对目标 DNAS行碱基的序列测定，并进行各种相关分析。是现代生物学的重要手段 之一，同时也是生物学迅猛发展的重要动力。它推动了生物学的发展，它促使生物学从 DNA水平上进行各种研究。基因(Gene,Mendelian factor )是指携带有遗传信息的 DNA或 RNA序列，也称为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制 生物个体的性状表现。基因有控制遗传性状和活性调节的功能。基因通过复制把

2、遗传信息传递给下 一代，并通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的个体性状表现。基因还可以通过控制 结构蛋白的成分，直接控制生物性状。因此对生物从分子生物学水平上进行研究，在医学上对某种 遗传疾病的研究等都离不开对 DNA或 RNA的序列进行测定。基因测序也成为生物学研究的重要手段。在基础生物学研究中，和在众多的应用领域，如诊断，生物技术，法医生物学，生物系统学中，DNA序列知识已成为不可缺少的知识。具有现代的 DNA测序技术的快速测序速度已经有助于达到测序完整的DNA序列，或多种类型的基因组测序和生命物种，包括人类基因组和其他许多动物，植物 和微生物物种的完整 DNA序列。RNA测序则

3、通常将 RNA提取后，反转录为 DNA后使用DNA1序的方 法进行测序。应用最广泛的是由弗雷德里克桑格发明的 Sanger双脱氧链终止法(ChainTermination Method )。新的测序方法，例如 454生物科学的方法和焦磷酸测序法。2.基因测序行业的发展环境与历史2.1早期的无序发展20世纪90年代以前，基因测序技术仅在实验室内用于科学研究，并未应用到医疗甚至临床上 来。直到21世纪初期，随着第二代基因测序技术的逐渐成熟，第三代基因测序技术被发现，以及 部分基因与人类疾病之间关系的确定，全人类基因组测试成本下降到 1000美元，局部致病基因的检测仅仅需要几百美元，基因测序技术进入

4、了产业化发展阶段。个体基因测序从实验室走入临床， 风靡全球，大量商业公司为追逐利润进行商业宣传，而广大受试群体对这项检测则一知半解。在国 内，大量国外基因检测设备纷纷打着科研的旗号进入中国市场，实际上却在进行临床、商业经营。 因此，早期基因测序行业处于严重缺乏监管、合理的运营规范与质量标准的监管真空区。2.2严格的监管时期2013年11月22日，美国国家食品药品管理局发函要求“ 23andMe”公司停止健康有关的个人基因组检测及数据解读服务，认为该项服务没有获得 FDA的批准，违反了联邦法律。2014年2月9日，中国国家食品药品监管总局、国家卫生与计划生育委员会联合发布临床 使用基因测序相关产

5、品和技术管理的通知，通知要求立即停止包括产前基因检测在内的所有医疗 技术需要应用的检测仪器、诊断试剂和相关医用。突然间国内的所有基因检测行业被叫停，进入了 严格的监管期。2.3逐渐走向成长2014年7月2日，CFDA准了华大基因 BGISEQ-1000基因测序仪、BGISEQ-100基因测序仪和_ 胎儿染色体非整倍体（T21、T18、T13）检测试剂盒（联合探针锚定连接测序法）、胎儿染色体非 整倍体（T21、T18、T13）检测试剂盒（半导体测序法）医疗器械注册。这是 CFDAt次批准注册的第二代基因测序诊断产品。之后一直到 2015年3月，CFDA击续批准了部分检验过关的二代基因测序诊断产品

6、，为基因测序行业今后的健康发展奠定了基础，并逐步以批准试点的方式开展基因测序 临床应用，整个行业开始进入健康的发展轨道。2.4行业加速发展2016年3月8日，中国科技部发布国家重点研发计划中将“精准医学研究”列入首位国家重 点研发计划。同月，十三五规划纲要将生物技术与精准医疗列入战略性新兴产业发展规划中。 2016年5月，国家发改委战略性新兴产业众多新增长点正在形成一文中提到随着高通量基因 测序技术的突破以及基因测序成本的大幅下降，我国基因检测产业步入高速发展的快车道，无创产 前基因检测以及疾病筛查等服务快速发展，新型创新型企业正在成倍的增长。3.行业现状3.1市场环境促进基因测序的发展政策环

7、境：政策利好，临床级产品监管逐步规范化2016年3月，科技部发布关于发布国家重点研发计划精准医学研究等重点专项 2016年度项目申报指南的通知，将“精准医学研究”列为 2016年优先启动的重点专项之一。政府鼓励和支持以基因测序为基础的精准医疗，行业迎来政策红利。政府在鼓励行业发展的同时，也逐步加强临床级基因测序产品的监管。 2014年，卫计委和食品药品监管总局加强基因测序行业监管，规定基因检测仪器、诊断试剂和相关医用软件等产品，需 经CFDA审批注册，并经卫计委批准技术准入方可临床应用。此后分别批准了华大基因、达安基因、 贝瑞和康等企业的基因测序诊断 NIPT产品，无创产检和肿瘤测序等临床级别

8、的基因测序产品和服务逐步走向规范化。经济环境：医疗支出呈增长趋势，提升行业机会世界银行数据显示，除中低收入国家外，其余各类收入类型国家人均医疗支出占人均 GDP的比重均呈现逐年上升趋势。医疗保健人均支出占比的提高，一方面来自医疗费用的上涨，另一方面则 来自人们对于健康的重视程度的提高。金地毯大数据中心认为，随着人均收入的增长，人们越来越重视自己的健康状况，因而人均医 疗支出占比也呈现逐步上升的趋势。人们健康意识的提高，将有利于提高用户或病患对于基因测序 产品和服务的接受度和付费意愿。1995-2013年各收入类型国家人均医疔支出占人均(3DP比夏中善收入国赢(%)离收入国麻(%)中低枚入国家(

9、%) 中面等收入囲凉(%) 低收入国家(%)注释：人均医疗卫生支出为公共和与私营卫生支出之和与总人口的比率，涵盖医疗卫生服务(预防 和治疗)、计划生育、营养项目、紧急医疗救助，但是不包括饮用水和卫生设施提供。数据按现价 美元计。社会环境：复杂疾病死亡率咼，催生精准医疗需求2013年城市居民主要疾病死亡率前三分别为恶性肿瘤、心脏病和冠心病，这组数据表明肿瘤 等复杂疾病在我国具有较高的死亡率。而传统治疗方案在治疗肿瘤等复杂疾病时，治疗效果不佳。 数据显示，传统治疗方案在肿瘤治疗上的用药无效率高达 75%在老年痴呆症治疗上的用药无效率为70%在糖尿病治疗上的用药无效率为 43%传统医学在治疗复杂疾病

10、时的效果并不佳，同时人们也逐渐意识到大多数复杂疾病是自身基因 同外界环境和个人生活习惯等因素共同作用的结果，迫切需求在治疗上的个性化，从而促生了精准 医疗的需求。传统医疗在复杂疾病治疗上的用药无效率3.2总体市场规模以及增速公开数据显示，全球基因测序市场规模呈逐年增长的趋势， 2007年全球基因测序市场规模为7.9亿美元，到2014年市场规模为54.5亿美元，预计2018年全球基因测序市场规模将超过 110亿美元，年复合增长率为 21.1%，市场增长迅速。中国基因测序市场增长率超 20%为增长最快国家之一。2007 - 202 2全球基因测序行业市场规模2012017全球幕因测序市儒11氏溯金

11、地毯大数据中心分析认为，基因测序服务和上游基因测序耗材和试剂是带动市场规模快速增 长的主要因素。随着基因测序技术的成熟，基因测序成本呈逐年下降趋势，测序成本的下降，将提 高基因测序服务的渗透率，进而推动市场快速发展。基因测序需求增长的同时，也增加了对基因测 序耗材和试剂的需求，因此在基因测序服务增长的同时，也带动了测序耗材和试剂的增长。3.3全产业链发展现状基因测序产业链具体的划分方式为：上游测序仪器、中上游捕获耗材和测序耗材 （其中测序耗材与测序仪器配合使用）、中游测序服务、中下游测序数据分析和云平台 ，下游是检测中心（包括解读测序数据和输出诊断报告）。因此，相关的有形产品主要包括测序仪与试

12、剂耗材。上游：测序设备与耗材被国外厂商垄断基因测序的产业上游目前是整个产业毛利率最高的部分，并且因为仪器精确度等要求相应技术壁垒较高，而全球测序行业巨头 Illumina 和Life Technologies （2013年被Thermo Fisher 收购）经过多年深耕已经牢牢把握上游仪器生产和配套试剂耗材的销售，呈现出寡头垄断的市场格局。目 前共有7389台基因测序设备，分布在 60多个国家中，大多分布在美国，其次是中国和欧洲。各国 基于测序仪存量的排名中美国大大超过其他国家，而中国以稍多于德国的存量排名第二。色圆圈为数量较多，黄色圆圈代表数量一般，蓝色圆圈为数量较少的地区。现有二代测序仪国

13、家存量风险投贲丨天餐投资金地毯大数据中心http:/www.qoldcarpet.c n/主：美国是基因检测最大市场，亚洲、欧洲发展迅速目前市场上主流新一代测序平台主要由美国 lllumi na 、Ion Torre nt/Life Tech no logies（2014 年被 Thermo Fisher 收购）、454 Roche、Pacific Biosciences 这四大生产商制造。lllum ina 已经成长为基因测序行业的寡头，垄断了全球设备市场三分之二以上的市场份额，其生产的下一代高通量测序仪 HiSeq系列一直是市场上最为畅销的产品。Bta flVJfEt 胆 Hr tnijr

14、it miiw.* - dniiAf 4M.14 i|J kl felAM Jt 1*I.mHir hum? imria jauk Illumi na 股价走势（月线）尽管基因测序设备目前仍由国外垄断，但国内企业已经通过各种方式研发和生产基因测序设备。 基因测序设备国产化主要有三种方式： 1）自主研发方式，如紫鑫药业同中科院合作开发的二代测序设备BIGIS系列产品，华因康开发的基因测序仪 HYK-PSTAR-IIA； 2）收购国外企业的方式，如华大基因于2013年收购美国Complete Genomics公司，获取CG公司基因测序设备知识产权； 3）合作开发的方式，如贝瑞和康和 川umi na

15、 合作开发的基因测序仪 NextSeqCN500b国产设备突围之路自主研发收购国夕卜企业合作幵发Bi p 11 . um紫祿药业同中国科学 院合作幵发第二代高 通量测序仪B1GISS5IJ 产品华因康基因Tl AA HYK GEWE 华康因发布了一款自 主研发、获匚FDA注 册的基因测序仪HYK- PSTAR-IIA华大基因(BGI)于2013年收购了美国CompleteGenomics公司(简称相U基因测序设备知 识产权，并将具测序 仪更名为BGISEQIllumina和贝瑞和屢 双方已经合作开发了 适用于中国临床的基 因测序仪N extSeq CN500 f这款测序仪 在中国的贝瑞和蹟自

16、有医疗设备制造工厂 生产,并且只在中国 市场逬行销售国产测序仪nt准名彌二以測馳庄威注;唯肿15剔沏汨I rT；1T2)l4i402l7l刚1肿因潯邯囚柚用秤限公司Lz；4i201534M305|哉弊料捱洼舷M二他盹:20“塑羿口 112斫此期夫星囚生極 学工屈刊厢忙:“丨M肯巧II?啼广百:T 34QX1卫了三氏犀睪闵扌梅灯丁薛音隔金司二*网审対剥|闻曲麵主麟:慣.驗二心磁岗庁中中严与和肝煦嗣丁軒曲点石限公e二z旳削方中芒圳韦呉曲电子 畛-肖限在基因测序的上游,其商业模式主要是封闭式系统提供利润空间保障。一方面在技术革新空档期仪器的增长相对不快，根据 Markets&Markets的预测，从

17、2014年到2020年，测序仪市场的CAGR是 15.4%，低于测序行业平均增速，主要是仪器的使用和研发周期较长，一次性投放后一般需 要多年才可能更新换代。另一方面，仪器本身通常不是企业的盈利点，由于 IVD仪器的技术壁垒较高，尤其是封闭式仪器必须依靠配套捆绑的试剂、耗材才能完美运行，这就给仪器供应商带来了额 外丰厚的利润来源，从两大测序仪龙头的收入结构也可以看出，试剂耗材收入占比均超过一半，是 其收入贡献的主要来源。国内的三大家华大基因、达安基因、贝瑞和康和仪器供应商合作，已经在仪器和试剂层面均获 得注册证。从盈利模式角度看，仪器未来不排除出现免费赠送，主要赢利点从试剂耗材及服务端获 得，因

18、此国内企业在试剂和服务端突破的可能性最大。测序试剂、耗材、检测项目的开发，国内企业已经开始有所布局。 2014年7月，华大基因的新一代测序产品也获得了 CFDA的批准，包括 BGISEQ-100 BGISEQ-1000,以及胎儿染色体非整倍体（T21、T18和T13）检测试剂盒。2014年11月5日国家食品药品监督管理总局批准了达安基 因的基因测序仪和胎儿染色体非整倍体 21三体、18三体和13三体检测试剂盒（半导体测序法）医疗器械注册。2015年4月，贝瑞和康的基因测序仪（ NextSeq CN500），以及胎儿染色体非整倍体（T13/T18/T21 ）检测试剂盒已通过国家食品药品监督管理总

19、局（ CFDA的批准。NextSeq CN500 基因测序仪是贝瑞和康与 lllumi na 公司合作，为满足中国临床需求而设计制造的一款新型高通量的基因测序仪。中游：国内测序服务竞争趋于白热化基因测序上游设备制造环节目前处于国外垄断状态，且进入技术门槛非常高，一般企业难以从 上游设备制造环节切入市场。相较于上游设备制造环节，中游的基因测序服务在技术门槛上相对要 低一些。近几年，尽管卫计委和药监局对基因测序临床应用市场加强了管理，但消费级基因测序服 务企业层出不穷。2015年，不仅成立了数量众多的基因公司，并且，发生了多起收购事件，收购 的目的主要是切入基因行业或抢占地盘。其中比较重大的收购包

20、括药明康德、千山药机、迪安诊断、 绿叶集团、汤臣倍健、万润股份、安科生物、誉衡药业。这些公司中，很多都是转型到基因产业， 玩家众多表明各方十分看好基因产业的发展前景。目前已有超过 150家企业和机构从事基因测序相关业务国内提供基因测序服务的机构呈现逐年增长的趋势，随着测序服务机构数的增长，测序服务市 场的竞争也将趋于白热化。而整个测序服务行业的竞争加剧，在一定程度上也将驱动测序服务价格 下降。北某 37 诺禾致源*安诺优氐 贝瑞和康、事谷罔创、慨鬼生物、百边客生扭 康習轧薦宝仁和、源宜荃因、博竝物、箋庭豪团*中美拳和* 华牛生物，槪蜃熬因.基云惠康.蠹普益、憂基诺荃因*址化僮康.诺赛基因、假務

21、 兴业.博晅生物.百養华康.华性恒业.路用达.檯诺美迪.中科紫探、海克 堆乳 瑞幅百典*英木利溯源桶覘 华弭生林 與维瓶 在斯凰 信店佰世. 碾河舉因、华诺时代铮上海 51 药明贋痢.云健8L派幕诺主物.品屁生物、黄吉生物*宝膳生物.凡迪主?如 佰夏生物.雨方皐風 朝冰科技.生工生物*别/生物*現露只因.取易生物、 轉字生物、泛亚基因*尤尼壘、取舍基目，古玛生物.康成生物再慕安生物、 吉凯墓E1.上海敏芯、阿趣生物、博苑生物、丰樓信息，生咨生物.英拜生物. 苗科生物、黑眛生物、卓立生物一诙迈生物*耳因科技、摹芷生物*薄奇生如 農优生級希匹吉生物、吉凯基因*百世恳瀝航生物、TAAG Geneti

22、cs. B 路迪埃提赋餵習生物*恿昭概磊因生闕L允英医疗一虹拜注檄婕易生 物*样音坐粧伯緊生物*【llumi曲屮闺零1深堀1 _1华大基因*千年基因.博大威序.易基因*海普洛斯.離海搓因、裕策生物.菸蘭為因.普元科狡、 奧康It华阂康拇因萼早知诸科（ We Gene ）.英马若生觇 恒创基因.满广州12达安基因.拓晋型Ek 牧L姜格生物.金域椅逆博生瓶燃石科技.务迪宾生物，永诺生纵坤闔生1:验、瑞科S3.赛哲生物.洪样生物等杭W13贝达药业.谷禾生抽*浙江天科*中鞘金诺，杭州英毎青摞金、然钠生物*矗佰生槪联川牛拥劉紹牛物，艾询馬匪学谐安迤新.博卒牛物盘）.團I厘因（帳沙）目前国内厂商在基因测序

23、中游的竞争主要集中在渠道的竞争，这是因为一方面，国内相关政策 对于医学检验所有所限制，即不能直接对接患者，需从医疗机构处收集样本进行检测并出具相关报 告；另一方面，国家当前开放的试点单位有限，截至目前获批高通量基因测序临床试点的单位包括 医疗机构和独立实验室一共才 100多家，其中独立实验室仅 7家（华大基因、达安基因、博奥生物、安诺优达、爱普益、迪安、湘雅）。因此，在政策监管下，已获批的试点单位成为其他各路二代测 序服务商争相抢夺的“香饽饽”。面对同一家医院入口，市场中同类的基因测序应用商的数量，远 远高于有实力的渠道商数量，因此在下游采购者方面的议价能力也显得不那么强，据悉，医疗机构 渠道

24、会拿去30%左右的收入。表：国内获批NGS临床试点的第三方独立实验室汇总p血 片李瞬母烤再华丸茲班VV7/ JV VVVV #池井辰甞性验所77冬诲直达迪年谐斷V北忒爱#益V图：NGS临床试点政策下的测序服务公司商业模式纂三方送桧非试点测序处司 独立实脸室试点医抒机构自建独立实越重申诵试点为打破医疗机构的垄断状态，一些公司开始直接面向消费者，市面上也陆续出现了诸如基因商 城、基因检测 APP等应用，但与医疗机构渠道相比，至少目前直接面对消费者的检测数量难以保证, 虽然其利润相对较高。持有价格战策略的公司也往往以贴近消费者的方式实现收入，因为其抛弃了 医疗机构的渠道策略，这降低了渠道分成费用。下

25、游：科研机构为基因测序主要应用机构2015年上半年华大基因 Top5客户中，科研机构占了 3个，来自这三个科研机构的销售收入为5563.9万元，在总销售收入中的占比为 6.8%，说明华大基因的大客户主要来自中国科学院等科研机构。此外，目前科研机构是基因测序服务的主要应用机构，占比为 64.0%，其次是生物科技公司,占比为17.0%。基因测序下游主要应用机构科硏矶构r ffi 校以及疾病控 制中心 64.0%2015年上半年华大基因To p 5客户中国科学院基础科研服务1510.02.67%University of Oxford基础科研服务1269.6225%RadboudUniversity

26、Nymegen基础科硏服务1064.01.88%北京圣华康达基因 科技有限公司生育健康类服务1015.71.80%Pfizer Global Research and药物硏发类眼务70.61,23%Development金地毯大数据中心分析认为，目前基因测序的应用主要还是以基础研究为主，临床及健康管理 方向还未得到广泛应用。一方面，基因数据分析和解读上仍有较大限制，基因数据的解读目前很大 程度还停留在基因水平，而不是精确的基因突变水平，同时基因数据未能同病患生理体征、生活习 惯检测和微观环境等多维度数据进行综合分析；另一方面，目前测序技术周期较长（以周为单位） 成本较贵（以万为单位）。随着基因

27、测序技术的更新迭代和医疗大数据的兴起，未来基因测序将在 临床和个人健康管理上得到广泛应用。风险投贲丨天翟投资4行业发展前景4.1发展规律基EJ测序技术发展历程m m m m 1940 MQ SI01 3C0:少吋 :I忖凋曲洪处技术迭代速度变快从1986年第一台商用基因测序设备出现，到第二代测序设备出现，中间间隔 19年；而第二代设备到第三代设备只用了 5年，基因测序设备更新迭代的速度正在加快。目前二代测序设备在通量、 准确度上都有了较大的提高，同时测序成本也随之大幅度下降，已成为商用测序的主流；三代测序 设备在DNA序列片段读长上优于二代设备，但在准确度上较二代设备差，未来随着技术的改善，

28、三代测序设备也将更为稳定和成熟。技术进步带动基因测序成本大幅下降公开数据显示，基因测序成本呈现大幅度下降趋势， 2001年平均每兆数据量基因测序成本是5292.4美元，单人类基因组测序成本是 9526.3万美元，至2006年新一代测序技术推出，平均每兆数据量基因测序成本下降至 581.9美元，单人类基因组测序成本下降至 1047.5万美元，此后基因测序成本以超“摩尔定律”的速度不断下降，从单个人类基因组 1000万美元下降到2013年的5000美元；2014年1月川umina 推出HiSeq X Ten 更是将单人类基因组测序成本降至 1000美元以下。伴随基因测序技术的更新换代，基因测序的成

29、本不断下降的趋势仍将继续。基因测序成本的 进一步下降，将为基因测序技术的广泛使用提供良好的经济基础，也将推动医疗行业的大变革。2001-2016年平均每兆数据甲基因测序成本2001-9 2003-10 2005-11 2007-12 2010-1 2012-2 2014-3-护每兆数据星测序成本(Cost per Mb )2001-9 2003-10 2005-11 2007-12 2010-1 2012-2 2014-3基因组测序成本(Cost per Genome )二代测序在5-10年内仍然是基因测序的主流方法目前基因测序技术已经发展到第三代（也有把纳米孔外切酶测序成为第四代）。第一代

30、DNA测序技术用的主要是 1975年由桑格（San ger）和考尔森（Coulson ）开创的链终止法。第二代 DNA测 序技术（NGS目前使用最为广泛，以 Roche公司的454技术、川umina 公司的Solexa，Hiseq技术和Life 公司的Solid 技术为标志。第三代_DNA技术（TGS以PacBio公司的SMR和Oxford Nan opore Tech no logies 的纳米孔单分子测序技术为代表，测序过程无需进行 PCR扩增。二代测序技术凭借其高通量、低成本和高准确度取代第一代测序技术成为测序市场的主流。由于第三代 DNA测序技术目前面临测序成本高和测序结果准确度相对较低的市场化瓶颈，因此 TGS仪器大规模商业化仍然需要较长的时间。4.2行业发展面临的问题基因数据到知识的滞后，阻碍基因测序临床上的广泛应用随着高通量测序技术的出现及应用，人类基因组的测序成本从 1000万美元下降至1000美元以下，同时基因数据也呈指数增长。尽管当前基因测序成本大幅下降，但是基因测序的应用仍主要 集中在医疗领域，且主要集中在生殖健康和肿瘤诊断治疗两个领域，在临床上的应用范围并不广泛。限制基因测序临床上大规模应用的主要原因有： 1）从基因数据到知识的滞后，复杂疾病是由于心理因素、生活习惯、自然环境、居住环境和