貝殼社，國內領先的醫療健康創新創業平臺
來源丨九鼎投資
作者丨樂偉
核心觀點
｜行業概覽
（一）現有市場發展迅速、競爭激烈
基因測序行業受益於第二代高通量測序儀的上市，行業在2012年後蓬勃發展，國內企業的NIPT產品相繼獲批推動行業在2015年迅速發展，目前已有華大基因和貝瑞基因兩家A股上市公司。但是目前市場狀況表明，華大基因等所處的生育健康領域測序市場已成紅海，國內基因測序企業面臨競爭日趨激烈的局面。根據我們對行業未來五年內可達到百億市場規模的預測，未擁有核心技術的企業將面臨極大的生存壓力。
（二）未來機會在技術突破、差異化競爭
我們認為基因測序行業未來機會在於兩個方面：（1）通過發現新的標誌物，開發並滿足對應臨床科室在分子診斷領域的檢測需求；（2）收集的足夠多的有效樣本，建立細分病種的臨床資料庫，研發新的產品線。
目前以腫瘤、慢性病為主的臨床病種的標誌物的篩選是基因測序行業的重點研究領域，有望出現臨床產品，成為行業新的增長點。
此外，行業內企業還通過收集足夠的臨床數據建立基因測序資料庫，在此基礎上進行臨床數據分析和診斷產品成果轉化，正在開發的類似NIPT、PGD的診斷檢測項目，一兩年內有望出現獲批產品。
｜投資策略
1、基於對於未來機會的判斷，我們認為基因測序行業的投資機會主要集中在：
（1）有能力去通過發現新的標誌物進而研發出新產品的企業；
（2）具有基因測序資料庫等醫學資源，有基礎去開發新的產品線的企業。
2、我們通過市場研究，認為目前具備上述兩種特徵的企業有三類：
（1）已有成熟產品和一定市場規模的上市企業，目前有能力、有基礎進行新產品開發的企業，新產品陸續研發出來，具備一定成長性，比如華大基因、貝瑞基因、達安基因（達瑞生物）等。這類企業基本已經上市，因此投資機會主要集中在二級市場。對這類企業投資的核心工作是判斷成長性與估值的匹配性；
（2）發展到一定市場規模的未上市企業，產品已經上市但市場份額較低，但是有一定的開發能力和數據資源基礎，如：安諾優達、燃石醫學和世和基因等。這類企業目前投資機會和風險主要在於如果產品核心競爭力很強，那麼未來具有很大的成長性；如果產品競爭力不強，那麼未來面臨被淘汰的風險；所以核心是判斷企業核心競爭力的優劣；
（3）目前處於初創階段的研髮型企業，重磅產品尚未獲批上市銷售，但是有一定的開發能力，數據資源處於變現爆發前，如：吉因加、思路迪等。這類企業收入規模較小，適合於A、B輪及更早期投資。對這類企業投資的核心工作是判斷其是否具備真正的研發能力，以及具有差異化優勢或進一步搶佔市場的能力。
此外，可重點關注產業鏈上遊的國產設備供應商：如深圳華大智造科技有限公司、賽納生物科技(北京)有限公司和成都瀚辰光翼科技有限責任公司等。
名詞釋義
目錄
1、行業概述
1.1 行業背景
1.2 行業細分情況
1.3 行業商業模式
1.4 行業特徵
1.5 市場空間
1.6 監管部門及政策
2、產業鏈
2.1 上遊
2.2 中遊
2.2 下遊
3、行業發展狀況
3.1 國際發展現狀
3.2 國內發展現狀
4、市場規模
4.2 全球市場規模
4.2 國內市場規模
5、行業競爭情況
5.1 行業競爭要素
5.2 行業競爭格局
5.3 行業主要企業
5.4 中美基因測序代表企業對比
1
行業概述
進入21世紀，生物產業出現以分子設計、基因操作和基因組學為核心的技術突破，推動了以生命科學為支撐的生物產業深刻改革，全球生物產業進入了一個飛速發展的新時期，對解決人類面臨的人口、健康、糧食、能源、環境等主要問題具有重大戰略意義。
基因組學是研究生物基因組的組成，組內各基因的精確結構、相互關係及表達調控的科學。基因組學的應用領域包括基因測序、輔助診斷和基因治療等。
基因測序及診斷屬於精準醫療範疇。基因測序及診斷通過新型的基因測序儀分析組織、細胞、血液樣本等生物樣本的基因組信息，並將這些信息用於臨床醫學診斷、個體化用藥指導、疾病發病機理研究、生命調控機制研究、臨床應用和科學研究等領域。
1.1 行業背景
1.1.1宏觀背景
21世紀被稱為生命科學的時代，生物技術在醫療衛生、農業、環保、輕化工、食品保健等重要領域對改善人類健康狀況及生存環境、提高農牧業以及工業的產量與質量正在發揮著越來越重要的作用。國務院2012年12月29日印發了《生物產業發展規劃》，文件指出「生物產業是國家確定的一項戰略性新興產業，預計到2020年生物產業將成為我國經濟的支柱產業之一」。
2015年，中國科技部召開了「國家精準醫療戰略專家會議」，成立了中國精準醫療戰略專家組，共19位專家組成了國家精準醫療戰略專家委員會，並計劃2030年前在基礎研究和應用研究方面投入600億元，至此，精準醫療在中國已經上升為了「國家戰略」。
2016年12月，國家發展改革委印發的《「十三五」生物產業發展規劃》指出，「十二五」以來，我國生物產業複合增長率達到15%以上，2015年產業規模超過3.50萬億元。到2020年，生物產業規模達到8-10萬億元，生物產業增加值佔GDP的比重超過4%，成為國民經濟的主導產業。
1.1.2技術背景
基因檢測（DNA sequencing，或稱DNA 定序）是指分析特定DNA 片段的鹼基序列，而每個鹼基包含4種成分——腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）與鳥嘌呤的（G），基因測序即如何解讀這四個編碼的含義及其排列方式，典型的識別技術包括全基因組關聯分析（GWAS）。
簡單來說，基因測序行業在人體上的應用就是利用儀器對人體樣本的基因進行DNA測序，通過基因組學和臨床醫學的綜合性高科技體檢來預測患某種病的風險，從而提前採取措施。它被譽為防治遺傳病最好的技術，只需採集幾毫升血液或唾液，就可以預測其患癌症、白血病等疾病的風險，並提出相應治療對策。
圖表1：精準醫療行業的發展歷程
基因測序行業主要提供基礎測序服務以及測序數據的處理和解答等深度服務，代表公司為Illumina、Thermo Fisher、深圳華大基因股份有限公司（300676.SZ）（以下簡稱「華大基因」）、成都市貝瑞和康基因技術股份有限公司（000710.SZ）（以下簡稱「貝瑞基因」）等。
從醫療診斷行業分類來看，基因測序屬於體外診斷行業（IVD），即通過對體液、細胞、組織等人體樣本進行體外檢測，用於防治疾病、預測遺傳性疾病等。IVD包括生化診斷、免疫診斷、分子診斷三個主要方式，以及微生物診斷、尿液診斷、凝血診斷、組織診斷、血液學和流式細胞診斷等其他方式，其中分子診斷細分行業增長最快、市場驅動新技術推出最快，主要是指應用分子生物學的方法，檢測受檢個體的遺傳物質或病毒、病原體的基因結構與類型，進而檢測診斷基因與遺傳病、傳染病、腫瘤等不同臨床疾病的關係。分子診斷目前主流技術是體外核酸擴增技術(PCR)，而基因測序是體外核酸擴增技術的成熟發展方向之一併逐漸為市場所接受。
中國基因測序技術起步較早，但前期發展緩慢，近年來發展迅速。從20世紀80年代發展至今已有30多年，經歷了三個階段：
（1）80年代，利用DNA分子雜交技術進行遺傳病的基因診斷，最早報導的是1983年，中國醫學科學院等單位完成對地中海貧血的產前基因診斷，僅停留在大學和研究所階段，沒有進入臨床實驗室；
（2）90年代以來，基於核酸擴增技術（PCR）的基因診斷，用定量PCR和實時PCR來檢測多種DNA 和RNA 病原體載量，開始進入臨床實驗室；
（3）1999年中國參與國際人類基因組計劃至今，以第二代高通量測序（NGS）為主，基因測序公司、第三方醫檢所及部分醫院已採用基因測序，開始進行臨床研究和診斷工作。
1.1.3應用背景
近年來，全球癌症發病和死亡人數有增無減，發病人數從2002年的1,086.50萬人增加到2010年的1,303.40萬人，預計2020年全球癌症發病人數將達到1,650.50萬人，2050年將有2,702.20萬人發病、1,750.30萬人死亡。
基因測序可用於腫瘤及先天缺陷疾病的篩查以儘早預防，指導腫瘤等疾病的精準治療，以大幅減少治療費用。預計到2020年全球基因測序市場規模將達到87億美元，2022年的全球市場規模將迅速上升至300億美元左右。美國、中國、德國、英國、法國等參與人類基因組計劃（Human Genome Project，HGP）的國家正引領全球基因測序快速增長。
中國作為HGP計劃參與國之一，是亞洲市場發展的主要驅動力之一。我國基因測序行業在2014年前處於無序發展階段，市場需求巨大，但相關監管政策缺失，導致行業內企業無序發展。自2014年起，我國先後發布了13條相關法規政策，行業進入政策引導發展階段。
2014年02月，國家食品藥品監督管理總局（CFDA）與國家衛計委聯合發文《關於加強臨床使用基因測序相關產品和技術管理的通知》，規定所有基於高通量測序技術的檢測儀器、診斷試劑和相關醫用軟體等產品，需經CFDA審批註冊，並經國家衛計委批准技術準入後方可應用。
2015年政策逐漸轉暖，衛計委陸續審批108家醫療機構開展高通量基因測序產前篩查與診斷（NIPT）臨床試點，審批通過13家醫療機構開通高通量基因測序植入前胚胎遺傳學診斷（PGD）臨床應用試點，通過了13家醫院和7家第三方檢驗中心作為第一批腫瘤診斷與治療專業高通量基因測序技術臨床應用試點單位。
期間，CFDA相繼批准華大基因、貝瑞基因、中山大學達安基因股份有限公司（002030.SZ）（以下簡稱「達安基因」）的二代基因測序診斷NIPT產品上市。
2018年下半年，CFDA相繼批准了燃石醫學、諾禾致源、世和基因和艾德生物四家公司各一款腫瘤NGS檢測試劑盒產品上市。
1.2 行業細分情況
精準醫療行業廣義上分為精準診斷和精準治療，精準診斷主要是指通過基因檢測等現代生物學技術分析疾病發生的機理，臨床患者的不同基因組數據與疾病的關聯關係，提供精確的個體信息，為疾病預測、治療，藥物開發等提供依據。精準醫療是指基於精準診斷條件下，對於患者的腫瘤、慢性病等疾病進行個體化治療，實現「同病異治」，使治療最有效化、經濟化、副作用最小。基因測序屬於精準診斷範疇。
圖表2：精準醫療行業細分領域
1.3 行業商業模式
基因測序企業的銷售採取直接面向客戶的直銷模式，首先是獲取客戶的同意對其進行個體基因測序，針對客戶的檢測或治療等不同臨床需求，提供標準化測序服務或者設計不同的測序方案並預收費用，獲取客戶血液、體液或組織等樣本，完成檢測、分析、報告等基因測序服務，將分析結果作為產品供給客戶。
基因測序企業一般提供的收費項目為上機測試、樣品處理和數據分析等。行業內大部分企業的上機測試收入佔比相對較高，上機測試主要是對設備的依賴性較高；而樣品處理和數據分析對技術和操作人員的專業素質要求較高，能夠體現企業的綜合技術實力。
圖表3：基因測序行業的商業模式
行業內企業一般都採取訂單式生產模式，企業根據客戶的訂單或合約按時為其提供測序和數據分析服務，為不同的客戶輸出不同類別的數據結果，例如科研客戶由於數據保密、自身具備數據分析能力等原因需要基因測序企業提供樣本的基礎測試數據；臨床客戶因為不具備醫學知識，需要基因測序服務企業提供具備臨床應用價值的產品報告。基因測序企業所檢測的樣本都是客戶籤訂協議後臨時提供的，因此企業無需備貨，也無法備貨。
圖表4：精準醫療行業的工藝流程
1.4 行業特徵
（一）市場高度分散、競爭激烈
基因測序行業按照業務性質可細分為提供測序服務和測序數據分析兩大類。隨著測序技術的逐步成熟和測序儀功能的不斷完善，目前測序服務行業準入門檻不高，市場競爭激烈。由於行業準入門檻低，測序服務的市場高度分散，與測序儀寡頭壟斷的格局相反。在國際市場上，前五大測序服務供應商僅佔據了20%左右的市場份額。
（二）技術驅動集中
基因測序行業中測序服務同質化嚴重，而測序數據分析主要依賴生物信息學、醫學大數據、雲平臺等技術。掌握數據分析能力可以快速實現測序數據的解讀，形成基因資料庫，進而優化數據分析能力，提升效率和準確度。隨著行業內具備真正核心競爭力的企業逐漸成長，無核心技術的企業將被淘汰，行業集中度逐漸提高，未來基因測序行業將從產品化階段邁向數據平臺階段。
（三）商業推廣核心是降低測序成本
1998年毛細管測序技術問世，使基因測序速度提速10倍，原計劃15年才能完成的人類基因組測序計劃進度大幅加快。2005年第二代測序儀誕生，測序儀逐步更新換代，2013年上市的高通量測序儀代表著目前二代測序的最高水平，已使測序時間大幅縮減、檢測成本大幅下降，形成「超摩爾定律」之勢（見圖表5）。未來基因測序成本有望進一步降低。
圖表5：基因測序成本變化
圖片來源：National Human Genome Research Institute(NIH)
1.5 市場空間
近幾年來基因測序市場飛速發展，從2007年的7.94億美元增長到2017年的 53億美元，預計未來幾年依舊會保持快速增長的勢頭。根據BCC Reasearch預測，全球基因測序市場2020年有望達到138億美元，年複合增長率為18.70%。
圖表6：中國基因測序市場規模
數據來源： BCC Reaserch
在可預見的未來，基因組學相關產業將在四大領域取得突破性的發展並產生商業價值:
（1）基因技術將被廣泛應用於複雜疾病、農業基因組學、微生物學和宏基因組學等研究領域，將對人類健康、農業和環境保護帶來巨大的變革；
（2）基因技術應用於生殖健康，將顯著降低出生缺陷，提高人類健康水平；
（3）腫瘤基因組研究將揭示腫瘤的發病機制，腫瘤基因組測序技術成為腫瘤的個體化治療的基礎；
（4）基因組技術與傳統臨床醫學的最新科研結果結合，形成精準醫療，為疾病診斷、治療、臨床決策帶來革命性的改變。
1.6 監管部門及政策
1.6.1 監管部門
整個基因檢測行業涉及細分行業眾多，包括醫院、臨檢中心、儀器試劑生產企業、商業公司、不同的技術平臺等，所以涉及的監管部門也較多。
（一）發改委
負責制定基因檢測產業的發展規劃。2015年6月，國家發改委發布《國家發展改革委關於實施新興產業重大工程包的通知》，其中提到要重點發展基因檢測等新型醫療技術，並將在3年時間內建設30個基因檢測技術應用示範中心，快速推進基因檢測臨床應用以及基因檢測儀器試劑的國產化。
地方發改委還參與基因檢測項目的定價，例如四川發改委定價無創DNA產前檢測項目的收費標準為2400元/次。
（二）衛健委
負責對開展基因檢測機構的資質進行審查和規範，具體由三個部分監管，分別是醫政醫改局、婦幼司、臨檢中心。
（1）醫政醫改局先後發布遺傳病診斷、產前篩查與診斷、植入前胚胎遺傳學診斷、腫瘤診斷與治療這四個專業的第一批基因測序臨床試點名單，《藥物代謝酶和藥物作用靶點基因檢測技術指南(試行)》、《腫瘤個體化治療檢測技術指南(試行)》等規範；
（2）婦幼司則針對產前檢測在醫政醫改局試點名單的基礎上增加了108家醫療服務機構開展NIPT高通量測序技術臨床試點，並審核通過13家機構開展植入前胚胎遺傳學診斷臨床試點；
（3）臨檢中心的職責是承擔臨床檢驗質量管理與控制工作，運行全國臨床檢驗室間質量評價計劃，建立、應用臨床檢驗參考系統，對開展基因檢測服務的醫學實驗室進行評估和驗收。
（三）國家市場監督管理總局
2018年國務院機構改革，組建國家市場監督管理總局，不再保留國家工商行政管理總局、國家質量監督檢驗檢疫總局、國家食品藥品監督管理總局。組建國家藥品監督管理局，由國家市場監督管理總局管理，主要職責是負責藥品、化妝品、醫療器械的註冊並實施監督管理。基因檢測產業鏈中儀器、試劑、分析軟體統一按照醫療器械類別進行監管。
在高通量測序方面，原國家食藥監總局先後批准了幾款應用於NIPT的基因測序儀和檢測試劑，但在腫瘤的診斷方面，2018年以前沒有高通量測序儀和高通量檢測試劑盒獲批，試點單位只能以自制試劑（LDTs）的形式開展檢測。
2018年8月，原CFDA分別批准了廣州燃石醫學檢驗所有限公司（以下簡稱「燃石醫學」）和北京諾禾致源科技股份有限公司（以下簡稱「諾禾致源」）兩家公司的高通量測序（NGS）試劑盒，燃石醫學的產品是4基因突變聯合檢測試劑盒，諾禾致源的產品是肺癌檢測試劑盒；2018年9月，原CFDA批准了世和基因的肺癌NGS試劑盒；2018年11月，原CFDA批准了艾德生物的10基因突變NGS檢測試劑盒；2019年2月，艾德生物的人類BRCA1基因和BRCA2基因突變檢測試劑盒（維汝健）正式獲NMPA批准上市；行業監管機構的認可極大地促進行業的發展。
1.6.2 行業政策
圖表7：目前我國在執行的相關政策文件
圖表8：目前我國在執行的相關法規文件
2014年起至今，我國各級部門陸續發布了部分重大政策利好基因測序行業的政策、法規，目前腫瘤基因檢測產品有十餘個進入綠色通道，CFDA的加速審批有力促進了國內相關企業的發展。
2017年10月中共中央辦公廳、國務院辦公廳發布《關於深化審評審批制度改革鼓勵藥品醫療器械創新的意見》，強調創新藥品和醫療器械的優先審評審批。腫瘤基因測序平臺作為最具潛力的創新醫藥平臺之一，政策利好加速了行業發展。
2
產業鏈
基因測序行業的上遊主要為設備端，包括測序儀、測序試劑和耗材的供應商，代表公司為 Illumina、Roche、Thermo Fisher等，國內90%以上的市場被進口所壟斷。
基因測序行業中遊主要為服務端即基因測序服務提供商，包括測序服務及生物信息學的數據分析、面向基礎研究的測序服務和面向終端用戶的臨床、醫療類的測序服務，該領域增長速度最快，是國內企業的主攻方向，呈現出短期加速分散化的競爭態勢。隨著準入標準的提高，集中度提升是必然趨勢，未來行業龍頭、產業模式成熟且具備持續布局能力，以及具有強大生物信息學分析和數據處理能力的企業有望從中脫穎而出。
基因測序行業下遊是應用端即終端用戶，主要包括醫院、第三方醫學檢驗所(獨立實驗室，ICL) 的臨床應用端，以及大學、醫院、研究所、藥企的科研機構端。從應用領域來看，目前相對成熟的是無創產前診斷(NIPT)的生育健康領域，未來最具價值的是腫瘤篩查和個性化治療領域，其他還包括遺傳缺陷基因檢測、致病基因檢測、病原微生物檢測、疾病風險評估等。
圖表9：中國基因測序產業鏈圖譜
圖表10：基因測序產業鏈上下遊代表企業
備註：上述企業的市值/估值為2017年某統計時點的數值，不代表作者最新觀點。
2.1 上遊
基因測序行業的上遊為測序儀、測序試劑和耗材的供應商，代表公司為Illumina、Roche、Thermo Fisher等，測序設備的科技含量和技術門檻很高，行業集中度高，國內90%以上的市場被國際巨頭的產品所壟斷。
圖表11：全球測序儀市場格局
2013年全球新一代測序儀市場格局、2016年全球新一代測序儀市場格局
測序行業上遊競爭的核心是測序儀的競爭。此前，全球的測序儀市場被 Illumina、Life Technologies(2012年被Thermo Fisher收購)和Roche三家公司瓜分，長期處於寡頭壟斷的局面，其中又以Illumina的市場份額最大；2013年，Illumina的市場份額為71%；在之後的幾年中，藉助HiSeq系列測序儀的不斷升級和推廣，Illumina繼續蠶食剩餘的市場份額，逐漸形成了一家獨大的局面；截至2016年末，Illumina的市場份額增長至 84%。
縱觀第二代測序技術的發展歷史，我們發現測序儀的開發模式主要是自主研發和外延併購兩種。在發展初期，由於技術不成熟，企業多以自主研發為主。隨著市場和技術的成熟，企業間併購逐漸增加，比如2006年Illumina收購 Solexa、2007年Roche收購454 Life Sciences、2010年Life Technologies收購Ion Torrent等。正是由於這種發展模式，第二代測序技術發展初期出現多強爭霸的局面，隨著優秀產品的不斷研發成功以及重大併購亊件的發生，行業集中度不斷增加，形成了強者恆強的局面。短期內Illumina等公司的行業壟斷地位難以被打破，其它公司也難以進入測序儀市場參與競爭。在國內，Illumina採取與多家測序服務公司如貝瑞和康、安諾優達等合作的策略搶佔市場，同時通過產品主動降價等策略抑制下遊企業進入上遊市場，從而掌握絕對的話語權，同時又通過下遊企業的代理和市場推廣來培育市場。
每一款新型測序儀的面世都是基於測序技術理論和方法的突破，因此測序儀市場技術壁壘很高，全球市場長期被國外幾家大的測序儀生產商所壟斷。近年來，我國的測序企業也開始嘗試進入測序儀市場，主要有三種模式:（1）併購國外的測序儀生產企業，在其核心技術的基礎上進行改造升級，推出自主品牌的測序儀，以華大基因股份有限公司為代表；（2）自主研發，以深圳華因康基因科技有限公司（以下簡稱「華因康基因」）、吉林紫鑫藥業股份有限公司等公司（以下簡稱「吉林紫鑫」）為代表；（3）貼牌生產，與國外知名測序儀生產企業合作，在其測序儀原型的基礎上加以改造，形成具有特殊用途的自主品牌的測序儀，代表公司是北京貝瑞和康生物技術有限公司（以下簡稱「貝瑞和康」）、達安基因和北京博奧生物有限公司（以下簡稱「博奧生物」）等。
目前國內測序儀生產企業無論是併購還是自主研發的測序儀，與市場上主流的測序儀相比還是存在性能較弱、成本較高等諸多劣勢。
2.2 中遊
行業中遊為基因測序服務提供商，包括測序服務及生物信息學的數據分析、面向基礎研究的測序服務和面向終端用戶的臨床、醫療類的測序服務（該領域增長速度最快，是國內企業的主攻方向），呈現出短期加速分散化的競爭態勢。隨著政策準入標準的提高，集中度提升是必然趨勢，未來行業龍頭、產業模式成熟且具備持續布局能力，以及具有強大生物信息學分析和數據處理能力的企業有望從中脫穎而出。
2.3 下遊
行業下遊是終端用戶，主要包括醫院、第三方醫學檢驗所(獨立實驗室，ICL) 的臨床應用端，以及大學、醫院、研究所、醫藥企業等科研機構端、臨床級應用端和消費級應用端，其中短期內易於產生商業化價值的是臨床端和消費端。從應用領域來看，目前相對成熟的是無創產前診斷(NIPT)的生育健康領域，未來最具價值的是腫瘤篩查和個性化治療領域，其他還包括遺傳缺陷基因檢測、致病基因檢測、病原微生物檢測、疾病風險評估等。
科研端的客戶主要是各大高校及科研院所的研究人員，基因測序作為一項基礎性的外包服務供給科研人員。
臨床端的主要客戶是醫生和患者，精準醫療可以提升醫生的診療水平。消費端的主要客戶是患者，出於對健康的考慮，他們希望通過基因測序技術進行疾病的預防和篩查、醫療伴隨診斷、治療後健康的指標監控等技術手段來降低健康風險。
基因測序行業最終面向的終端是個人客戶，但目前市場處於推廣階段，針對C端用戶的市場推廣成本太高，而目前國內大部分醫療機構不具備獨立向患者提供基因測序服務的能力，為基因測序企業進行商業合作提供了機會。目前與基因測序行業合作較多的相關醫療機構主要是綜合性醫院或專科醫院的檢驗科、體檢中心、第三方醫檢所等。
不同的基因測序企業除了基礎的測序服務外，在不斷開發自己的獨特臨床產品線（腫瘤類、生育健康類和慢性病類），因為生物醫學診斷產品的研發特殊性（技術壁壘高，臨床產品開發難），大部分企業仍處於收集大量臨床生物樣本並分析、開發診斷產品的持續研發投入階段。未來基因測序企業如果開發出來獨特的臨床診斷產品，將長期壟斷市場，為企業帶來豐厚的收益。
3
行業發展狀況
3.1 國際發展現狀
（1）全球基因組學應用行業概況
從1988年人類基因組計劃啟動開始，基因組學應用的壯闊前景開始展現在人類面前，1998年毛細管測序技術問世，2005年第二代測序儀誕生，2013年第二代測序儀上市。隨著測序成本的顯著降低和生物信息分析能力的顯著上升，美國等西方發達國家已在這一領域做出前瞻式布局，鼓勵高端測序儀的研發和商業化、建立配套的生物信息計算平臺、推進基因組領域的科學研發和臨床轉化。
（2）基因測序技術的發展現狀
自Frederick Sanger提出雙脫氧核苷酸末端終止法以來，測序技術已經歷了近40年的發展，根據核心技術的區別與進步，可以分為三代：
圖表12：基因測序技術發展簡圖
資料來源：九鼎投資整理
第一代測序技術——始於1977年
1977年，Sanger提出了雙脫氧核苷酸末端終止法，同年A.M.Maxam和W.Gilber也提出了化學酶解法，標誌著第一代測序技術的誕生。
第二代測序技術——始於2005年
2005年，454 Life Sciences公司開發出全球第一臺商業化的基於邊合成邊測序技術（Sequencing by Synthesis）的第二代DNA測序儀GS 20，拉開了基因產業發展的序幕。之後數年基因測序行業內經歷了激烈的競爭，逐步形成較為穩定的格局：
（a）2006年，ABI公司推出Solid測序平臺。2008年Invitrogen與ABI合併成立了Life Technologies。2010年Life Technologies收購Ion Torrent，2013年Life Technologies被科研服務供應商Thermo Fisher收購，SOLiD平臺逐步淡出市場，主推2011和2012年陸續發布的Ion PGM和Ion Proton兩款測序設備。
（b）2006年Illumina收購Solexa，全面接收Solexa的研發平臺之後，開發出了著名的HiSeq平臺系列。2010年Illumina推出技術更新的第二代高通量測序儀（HiSeq 2000），測序周期和成本大幅下降。
（c）2007年Roche收購454 Life Sciences，2013年Roche宣布關閉454測序業務，並決定於2016年全面終止相關服務，454測序儀逐漸退出市場。
第三代測序技術——始於2008年
2008年Helicos Biosciences推出了首臺單分子測序儀。2011年4月Pacific Biosciences推出PacBio RS。
相較第二代測序，第三代測序具有速度快、讀長長、可直接測甲基化的DNA序列、不需要PCR擴增、無鹼基偏好等優點，同時也存在準確率低、依賴酶活性等缺陷。未來，第三代測序技術是長期發展趨勢。
目前測序服務行業的商業市場上最成熟的技術是NGS技術。
（3）臨床測序服務技術
全球第一個基因測序的臨床產品（NIPT）於2011年起誕生於美國，目前美國的NIPT市場主要為4家公司所覆蓋，分別為Sequenom，Verinata Health (2013年被Illumina收購)，Ariosa Diagnostics 和Natera 。
圖表13：國外NIPT公司概況
四家公司的NIPT服務技術主要包含以下兩類：
（1）採用高通量全基因測序的方法對樣本進行檢測。採用高通量全基因組測序方法的Sequenom和Verinata公司所提供的檢測產品，需要的測序數據量相對較大，每個檢測樣本需要獲得的Reads數需要達到1300萬條以上。
（2）採用靶向區域測序的方法對染色體多倍性進行分析。由於進行染色體多倍性分析所選擇的區段大小不同，所需要的測序數據量也不盡相同。
美國的NIPT公司在費用支付上通常採用兩種方式，個人自費或個人及保險共擔的形式。個人自費所需要支付的費用從295美金到1700美金不等。例如Verinata在美國已拿到超過1.3億人次的保險合同，而Sequenom也已拿到類似數量的保險合同。
在歐洲，NIPT市場主要為LifeCodexx公司所佔有。該公司是唯一一家獲得歐洲NIPT IVDD（體外診斷指令）認證的公司。其通過與Sequenom合作，採納了Sequenom的技術規範，單個樣本的檢測數據量達到10-30M，單次檢測費用需要1,000歐元左右。
3.2 國內發展現狀
（一）上遊基因測序儀器和試劑生產
我國的《外商投資禁止目錄》明確規定，禁止外商從事基因測序相關業務，國外基因測序相關設備生產企業只能通過授權華大基因、貝瑞基因等國內企業通過貼牌方式進入國內市場，而基因測序服務行業國外企業則無法涉足。
目前國內企業在核心測序技術及配套儀器製造方面與國際知名企業存在較大的差距，短期內較難研發出具有世界先進水平的基因測序儀，因此目前主要在測序試劑、耗材、檢測等項目的開發領域進行布局。
在國產商業測序儀市場方面，國內企業通過海外併購、貼牌生產和自主研發等方式在市場逐漸建立自己的品牌口碑，已經在儀器和試劑層面均獲得註冊證。
圖表14：國內基因測序儀生產廠家發展路徑
2014年7月，華大基因的新一代測序產品也獲得了CFDA的批准，包括BGISEQ-100、BGISEQ-1000兩個型號的基因測序儀，以及胎兒染色體非整倍體（T21、T18和T13）檢測試劑盒。
2014年11月5日，國家食品藥品監督管理總局批准了達安基因的基因測序儀和胎兒染色體非整倍體21三體、18三體和13三體檢測試劑盒（半導體測序法）醫療器械註冊。
2015年4月，貝瑞和康的基因測序儀（NextSeq CN500），以及胎兒染色體非整倍體（T13/T18/T21）檢測試劑盒已通過國家食品藥品監督管理總局（CFDA）的批准。NextSeq CN500基因測序儀是貝瑞和康與Illumina公司合作，為滿足中國臨床需求而設計製造的一款新型高通量的基因測序儀。
圖表15：國產二代高通量測序儀（NGS）情況
（二）中遊基因測序服務
從目前中國基因測序產業的格局來看，華大基因在研發技術源頭依然具備一定優勢，但是在商業市場上「一家獨大」局面已改變，整個測序服務的產業鏈已走向細分領域深度競爭的局面。從市場需求的角度來看，基因測序的市場發展十分廣闊。從疾病發病率趨勢看，近十年來我國癌症發病率和死亡率不斷上升，從實現時間和療法本身的潛力角度來看，癌症的測序應用將會是未來一段時間最大的市場。
目前國內的基因測序公司，多分布在產業鏈中下遊。國內中小型的基因測序服務公司有有幾百家，其中有約30多家有技術優勢的公司在基因資料庫與分析方面布局，近40家公司在研發基因數據與各種疾病的關聯度方面布局，近100家公司鎖定腫瘤相關領域。
基因測序市場的應用主要集中在產前DNA檢測（NIPT）、癌症診斷和遺傳疾病檢測等項目。比如產前DNA檢測可通過對孕婦外周血的基因測序，了解到胎兒的基因情況，診斷胎兒的染色體是否存在異常情況從而導致一些臨床疾病。
2014年華大基因和達安基因的胎兒染色體非整倍體檢測試劑盒（NIPT）相繼獲批，2015年博奧生物和貝瑞基因的胎兒染色體非整倍體檢測試劑盒（NIPT）相繼獲批，2017年安諾優達的NIPT試劑盒獲批，至今國內已有5家基因測序公司獲得NIPT的批文，基因測序在生育健康市場得到快速發展。
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市場規模
4.1 全球市場規模
近幾年來整個基因測序市場飛速發展，從2007年的7.94億美元增長到2017年的53億美元，預計未來幾年依舊會保持快速增長的勢頭，2020年將達到138億美元，年複合增長率約為18.70%（見下圖表16）。
圖表16: 2007-2017年全球基因測序服務市場規模
數據來源：前瞻產業研究院
根據Illumina的預估，全球基因測序服務市場容量有200億美元，其中，腫瘤學120億美元、生命科學50億美元（包括生命科學工具、複雜病症，農業基因以及影響因子和宏基因組）、生育和基因健康20億美元（包括孕婦和新生兒童的檢測，以及基因健康）、其他方面應用10億美元。
4.2 國內市場規模
我國基因測序行業近3年保持30%以上的增速，未來仍將持續快速增長。中國基因測序服務市場規模在2017年達到80億人民幣左右，近3年的行業平均增速超過35%。
《國家「十三五」科技創新發展規劃（2016-2020年）》提出建立百萬健康人群和重點疾病病人的前瞻隊列，即構建大規模中國人群遺傳隊列圖譜，以此估值2016年-2020年基因測序市場規模。根據華大基因的測算，一個人一生健康相關的數據整合起來大約10TB，則一百萬人的數據約為10EB，其中約1%為可有效解讀的基因數據，測序費用為0.014美元/兆（匯率1美元=6.9元人民幣），因此按照十三五規劃的保守預計，在2020年，基因測序市場規模有望達到100億元。
目前我國基因測序主要集中在生育健康領域，如果未來基因檢測技術在腫瘤等複雜類疾病領域出現臨床級突破，有望開啟千億基因測序市場。
圖表17: 中國基因測序市場規模
圖表18：中國基因測序主要市場預測（億元人民幣）
數據來源：九鼎投資預測
從目前基因測序的終端市場分析，NIPT佔據了約50%的市場，其餘市場為科研用戶，而腫瘤或慢性病的基因測序產品尚未形成銷售規模，暫未納入分析中。
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行業競爭情況
5.1 行業競爭要素
（1）技術研發
a.設備及試劑生產商：儀器技術技術壁壘
圖表19：基因測序技術研發歷程
如上圖所列部分技術指標，二代基因測序技術的研發過程就是技術的不斷完善過程，因為人體由30億個鹼基構成的人類基因組，且人類在遺傳過程中有部分基因組變異、缺失或重組，每人的基因組都存在不同之處，目前已知有大約4,000種遺傳疾病與不同的基因相關，因此測試基因片段的大小、準確率是基因測序技術高低的最大區別。
b.基因測序服務商：數據處理分析能力是核心競爭力
數據分析是目前第三方基因測序服務機構的核心業務，而生物信息分析又是數據分析的瓶頸環節。衡量基因測序公司數據分析能力的關鍵指標是其資料庫樣本量和數據分析方法。資料庫是決定檢測比對結果準確度和精確度的重要因素之一，資料庫樣本量需要通過長時間大量的客戶數據樣本的積累，而數據分析能力需要通過基於資料庫綜合運用基因組學、臨床醫學、大數據等學科進行長期的摸索和驗證。所以目前國際上真正具備數據處理分析能力的公司極少。目前國內很多第三方測序服務機構實質上不具備數據分析的完整能力，造成測序服務的結果不穩定，即同一樣本，由於測序公司的數據分析能力不同，可能產生不同的數據分析結果，對臨床上的醫療和診斷也帶來不確定性，影響了精準醫療產業的發展。
（2）人才壁壘
基因測序屬於新興學科，對人才的職業素養要求很高。目前根據國內行業的要求，基因測序企業的測序分析業務開展至少在團隊中需要多名來自兩個不同學科（生物學&信息技術）的專業人員（碩士以上），甚至專修生物信息學的研究人員（博士以上），方可科學、準確的完成核心業務。同時由於基因測序的臨床應用面對不同的科室（腫瘤、心內科、腎內科等），企業也必須配備臨床醫學的技術人員，才能充分應對市場競爭。
（3）銷售模式和營銷網絡
目前處於基因測序行業第一梯隊的測序服務公司通常的技術服務和銷售模式是在全國人口大省，即潛在的客戶區域設立自己的第三方醫學檢驗所（提前布局的企業在2015年起就快速獲得了衛計委的基礎測序試點資格），在各地配備直銷人員，以底價作為檢測價格，由直銷人員自由開拓市場與當地醫院達成合作，進入醫院的招投標體系，由醫院引導客戶購買，一般在公司層面不與代理商產生合作關係。
基於上述的銷售模式，實質上基因測序服務公司的銷售網絡不清晰，且在不同地區的銷售終端價格差異較大，競爭激烈。
5.2 行業競爭格局
（一）上遊設備製造端：國際寡頭壟斷，試劑耗材存在機會
基因測序儀行業已經形成寡頭壟斷的格局，二代測序市場主流測序平臺主要是四大家：Illumina、Ion Torrent/Life Technologies(2014年被Thermo Fisher收購)、454 Life Sciences/Roche、 Pacific Biosciences。根據Genomeweb 2013 度年全球測序儀器市場調查顯示，Illumina佔據了全球測序儀器市場71%的份額，Life technologies則排名第二分得16%的市場份額，羅氏和PacBio則以10%和3%分列第三和第四位。
DNA樣品在放入測序設備中檢測前，需要大量的前置處理工作，而基因測序儀廠商不涉及此類業務，目前有進口和國產的供應商同時在提供此類產品，因此該環節所使用的試劑耗材存在國產廠家的競爭機會，該領域正處於進口替代的階段。
（二）測序服務端競爭同質化，但具商業想像空間
目前國內測序服務企業約600多家，分布在中國的不同地域，頭部公司佔據北上廣深市場，向二三線城市滲透；中部公司把控不同區域的醫院和高端體檢機構等醫療資源，意圖打造區域市場壟斷；尾部公司把控少量醫療機構資源，通過「獲客轉包」賺取差價。
圖表20：2016年國內NIPT行業市場份額情況
基因測序行業整體雖然已經形成一定的產業規模，但行業整體集中度不高，在不同的專業細分領域出現了一批代表性企業，目前國內NIPT檢測80%以上的檢測市場實質上由5家擁有CFDA註冊證的企業所壟斷。
圖表21：國內基因測序行業內不同企業的競爭優劣勢簡析
5.3 行業主要企業
2010年美國批准第一個NIPT產品，中國的基因測序行業緊隨全球科技潮流，從2015年起至今，僅有華大基因、貝瑞基因、博奧生物、安諾優達基因科技（北京）有限公司（以下簡稱「安諾優達」）和達安基因（其基因測序公司為達瑞生物）五家企業獲得CFDA的NIPT產品批文，雖然國內NGS企業眾多，但涉及NIPT檢測市場的主要份額集中在頭部公司，以下列舉三家基因測序上市公司（華大基因、貝瑞基因、達瑞生物）的財務數據，從財務和業務角度分析其基因測序行業的基本規律。
圖表22：三家基因測序上市公司營業收入對比（萬元）
數據來源：上市公司公告
註：貝瑞基因2017年借殼「ST天儀」上市。
從三家上市公司的主營業務和營業收入對比，華大基因具備最強的綜合科研實力，總體營業規模最大，且具備龍頭效應；貝瑞基因在NIPT方面具備較強的科研實力，營收排名第二，兩者都保持一定的增速；達瑞生物則由於科研實力相對不強，企業發展處於明顯落後狀態，屬於市場被蠶食後處於相對弱勢狀態的企業。
圖表23：三家基因測序上市公司營業利潤對比（萬元）
從三家上市公司的營業利潤對比，華大基因的營業利潤總額最大，仍然具備龍頭效應；貝瑞基因緊跟其後，兩者依然保持一定的增速；達瑞生物則利潤逐年遞減，市場被蠶食後衰退，2018年首次出現虧損的狀況。
圖表24：三家基因測序上市公司毛利率對比（萬元）
從三家上市公司的主營業務和毛利率對比，可明顯看出基因測序行業的核心要素之一是科研技術實力，達瑞生物由於科研實力、運營策略等相關因素，在基因測序業務中成本過高，毛利率僅有華大基因和貝瑞基因的50%左右。
圖表25：三家基因測序上市公司淨利率對比（萬元）
從三家上市公司的淨利率對比，可明顯看出基因測序行業具備科技行業的特徵，科研管理能力較弱的企業，淨利率隨之遞減，達瑞生物由於科研實力、運營策略相對不強，在基因測序業務中存在成本過高，毛利率、淨利率雙低，業務也出現增速放緩的跡象。
（一）華大基因
基因測序龍頭企業，2017年創業板上市，超過50%的業務收入來自生育健康類服務業務。目前擁有一支規模超過400人的研發團隊，業務覆蓋全球100多個國家和地區，與國內1,500多家科研機構和800多家醫療機構、超過2,000家海外醫療和科研機構開展合作。建成具有自主智慧財產權的高通量、低成本組學大平臺，掌握基因測序等關鍵技術和生物數據分析核心算法。在現有科技服務和基因診斷業務的基礎上，加強優勢資源整合，進一步完成在高端診斷、基因測序、細胞治療、基因治療等領域的全方位技術和產業布局，實現公司自主產品在基因組學應用領域的全面覆蓋。
優勢：十年技術積累，建立一定的市場行業品牌
劣勢：臨床產品推出較慢
未來發展戰略：全產業鏈
華大基因成功上市的原因分析：
（1）專業性，華大基因是中國第一家專業從事基因研究並進行市場化推廣的企業，有10年以上的科學研究技術積累和市場推廣經驗；
（2）資本助力，歷史上華大基因經歷多輪融資，獲得巨額資金，快速奠定了其行業第一的市場地位，通過不同的資源整合，對區域性企業的設立運營和後期併購，快速成長為行業龍頭；
（3）行業風口，華大基因創立於精準醫療空白的時代，崛起於中國經濟的快速發展時期，收益於臨床診斷細分行業的巨大需求（NIPT、PDG等技術在生殖與健康領域的應用）。
華大基因近三年的營業收入平均增長率高於20%，未來業績增長可期。
（二）貝瑞基因
基因測序在臨床轉化領域的商業新秀，於2017年借殼「ST天儀」上市，超過50%的業務收入來自醫學檢測類服務業務，實質上是生育健康檢測業務，是華大基因的最大競爭對手。
國內較早將DNA測序技術應用於臨床基因檢測並對外提供服務的公司，與2000多家醫療機構建立了合作關係。擁有高標準的研發、市場、銷售、客戶服務等體系，共有1000多名員工，並建立以北京為中心，輻射青島、上海、成都、長沙，以技術服務為主的臨床檢測中心的格局。布局全產業鏈，依託政策扶持與行業發展機遇，加強核心產品的研發力度，擴大技術優勢，布局基因檢測全產業鏈，即涵蓋上遊（基因檢測儀器、試劑耗材、軟體和基因資料庫的研發與生產）、中遊（婚前、孕前、產前、新生兒的遺傳疾病檢測、腫瘤檢測服務）、下遊（面向終端用戶與醫療機構的服務與諮詢）。
優勢：深耕生育健康領域，在NIPT技術市場紮根，技術上不斷突破，目前以成為國內NIPT檢測成本最低的企業。
劣勢：產品線單一，且市場競爭激烈，未來可能有利潤下滑的風險，臨床產品上市進度較慢。
未來發展戰略：通過技術開發和產業鏈延伸來增加新的產品線。
（三）諾禾致源
源於科研領域的基因組學服務商，專注於基因測序在生命科學研究和人類健康領域的應用，致力於成為全球領先的基因組學產品和服務提供者。成立5年多時間，業務網絡遍布國內眾多城市，並設立有香港、美國和英國等海外業務中心。科技服務業務維持領先優勢，同時加快海外市場拓展；於2016年購入第二套HiSeqX Ten測序平臺，與Illumina合作開發二代測序Dx平臺，重點突破腫瘤領域，積極布局個人基因組業務（消費端）。該企業目前IPO排隊中。
優勢：在建立基因測序科研服務領域成為市場龍頭，2018年首次獲批腫瘤領域的NGS檢測試劑盒，未來可在臨床產品領域獲取更多市場份額。
劣勢：長期面對科研用戶，沒有臨床產品的銷售經驗。
未來可能的發展戰略：拓展腫瘤領域的產品線， 擴張臨床產品的市場。
（四）安諾優達
研髮型快速成長的商業企業，專注於新一代基因組學技術在人類醫學健康和生命科學研究兩大領域的產業化應用。擁有自主研發的領先基因組測序和生物信息學技術，建立了領先的高通量測序平臺和高性能計算平臺，形成了強大的Bio-IT 基礎和產業化服務能力。醫學健康領域，已在生育健康、腫瘤個性化診療和基因體檢幾大方向形成了較成熟的產品體系和品牌效應。科技服務領域，在單細胞技術、Hi-C 技術等領域形成特色優勢，從而為生命科學研究提供專業的技術解決方案。
優勢：市場銷售能力強。
劣勢：技術實力不強。
未來可能的發展戰略：搶佔NIPT的存量市場，拓展新的市場。
（五）藥明康德
行業新勢力，作為中國最大的CRO上市公司，藥明康德也將基因測序服務業務設計成其未來的重要業務組成成分，藥明康德以生物醫學和醫藥數據為切入口，逐步將為臨床基因測序提供完整的解決方案，並能在推進新藥研發、臨床開發及個性化醫療方面提供高效服務。近年來，藥明康德重點布局基因測序業務，公司通過快速收購，也基本實現基因測序上下遊產業鏈布局，在臨床應用尤其是腫瘤診療方面加大了投入力度。
優勢：國際知名的CRO企業，充足的資金和大量高端商務合作夥伴；
劣勢：基因測序屬於其新增加的業務，需要與市場磨合；
未來可能的發展戰略：從新藥研發的源頭上搶佔基因測序的臨床用藥市場，樹立技術壁壘。
（六）Foundation Medicine （FMI.NASDAQ）
FMI是美國一家致力於癌症治療轉化的分子信息公司，通過深入了解導致每位患者獨特癌症的基因組變化來了解治療方法。該公司提供全套全面的基因組特徵分析方法來鑑定患者癌症的分子改變，並將其與相關的靶向療法，免疫療法和臨床試驗相匹配。
FMI於2013年9月在納斯達克上市（當日收盤價35.35美元），2015年被羅氏控股（全球規模最大的醫療控股集團之一）收購大部分股權；2018年第一季度，FMI實現收入5,280萬美元，同比增長101％；預計2018年的收入將在2億美元至2.2億美元之間，2018年7月，羅氏完成對其全面要約收購，FMI退市，成為羅氏控股在精準醫療領域（癌症個性化治療）的獨立運營公司。
圖表26：FMI基本財務數據
優勢：國際知名的基因治療醫療公司 ，已從簡單的測序服務公司轉型為基因測序、基因治療為一體的綜合性科技企業，業務範疇和運營能力超越了中國絕大多數的基因測序公司；
劣勢：基因治療產品開發周期長，存在較大不確定性；
未來可能的發展戰略：被羅氏收購後，將依靠羅氏的全球研發和銷售市場資源，快速開發新產品，進入羅氏渠道銷售，迅速成長。
5.4 中美基因測序代表企業對比
中美兩國的精準醫療領先企業由於其終端市場的差異性，其運營狀況存在一定的不同。
（一）商業維度
中國企業早期重視研發，中後期重視快速商業化和市場推廣，快速變現，短期內能佔領一定的市場份額；
美國企業基於融資市場的成熟（納斯達克），早期對於商業變現的壓力不大，能夠將大量資金投入到核心產品的持續開發中，不急於用不成熟的產品變現。
（二）技術維度
中國企業在產品上市後的階段往往由於研發不被重視，新產品推出的後勁不足，最終容易造成紅海一片（NIPT、PGD等），利潤逐步下滑。
美國企業持續重視研發，早期投入大量資金和時間成本，在技術和產品爆發後，能快速佔領市場，後期仍然能保持較高的技術壁壘，為投資人帶來持續的回報。
（三）國內創新企業現狀
目前國內有一批企業（如燃石醫學、諾禾致源、世和基因、吉因加等）很重視研發，將大量資金用於研發，相繼開發出屬於自己的獨特臨床產品，有望為企業發展和投資人帶來長期的可觀回報，這些企業中未來一定會有FMI的價值同行者出現，以較高的商業價值回饋投資人。
作者介紹
生物學學士，中科院項目管理碩士、中國細胞生物學學會會員、基金從業資格，具備10年以上醫療行業研發管理、項目管理和投資管理複合經驗。曾先後就職於中國再生醫學、正海生物和昌發展集團，從事醫藥、醫療行業的投資管理和項目管理。主導和參與投資案例：愛博諾德醫療、佳美口腔、希望組生物、博雅基因等項目。