国产基因测序仪，正在崭露头角

奋斗的小鸟

作为一个高技术壁垒的医疗设备赛道，基因测序仪横跨生化、光学、流体、机械和算法等学科，一直被视作实验工具“皇冠上的明珠”。

在这个高难度赛道，直到如今，全球能够自主研发并量产临床级高通量基因测序仪的企业也仅3家（Illumina、Thermo Fisher和华大智造），其中，Illumina占据了全球基因测序市场70%以上市场份额，垄断市场长达十余年。

不过，最近几年，国内基因测序仪市场正在发生变化。

2023年，华大智造超越Illumina、Oxford Nanopore等海外品牌，以47.3%的份额位居国内市占率第一（灼识咨询数据），在国内新装机量达到695台。

与之形成映衬的是Illumina所面临的困境：2023年，Illumina在大中华区新增装机量仅389台；与此同时，2024Q2，Illumina大中华区营收7500万美元，同比去年第二季度大幅下滑34.8%，已连续四个季度下滑。

国内市场格局的这一戏剧性转变，正是国产基因测序仪崛起的生动写照。

华大智造之外，仅今年10月初，就有3款国产基因测序仪产品拿到注册证，截至当下，国内已共有34款基因测序仪上市，其中有31款来自国内品牌。

伴随国产基因测序仪陆续商业化落地，从国内反哺全球市场，这一赛道格局正迎来首次剧变。



基因测序技术，即通过获得目标DNA片段碱基（包括腺嘌呤A、胸腺嘌呤T、胞嘧啶C和鸟嘌呤G）的排列及其生物信息的技术。在医学诊断、生物技术开发等临床和科研场景中，基因测序已成为核心技术之一。

经过数十年的发展，基因测序已诞生了四代技术，包括Sanger测序、高通量测序、单分子实时测序和纳米孔测序。这四代技术各有利弊，互为补充，有各自独特的定位和适用场景。



其中，二代高通量测序技术以其高通量、高精度、低成本的优势，成为了应用最广、商业化最为成熟的基因测序技术。

2005年，首个高通量测序技术的测序仪推出后，全球二代测序行业一度进入ABI、罗氏、Illumina三足鼎立的时代。

这场“三国杀”以Illumina的胜利告终，2011年，Illumina的Miseq平台单次运行通量已达到15GB，彼时，罗氏最高通量仅达1GB。2014年，Illumina推出HiSeq X10，将人类基因测序成本降至1000美金。

此后，Illumina占据了全球基因测序市场接近70%的市场份额。Illumina的称霸之路，也验证了基因测序赛道“极致追求产品性能”的特点。



Illumina公司，图源：网络

中国企业要在这个“卡脖子”的赛道突出重围，并不容易，需要突破重重壁垒。

比如测序技术。2013年，华大智造以1.176亿美元收购了美国上市公司Complete Genomics，获得了该公司的纳米球扩增技术DNBseq。

十年努力下，这一曾经的边缘技术已经成为能与Illumina对抗的主流测序技术。DNBseq技术也为国内基因测序仪的发展奠定了基石，在国内上市的31款国产基因测序仪中，有22款基于华大智造的DNBSEQ测序技术。

又比如分子键合汇流板。分子键合汇流板是基因测序仪最关键的零部件之一，一度受制于美国IDEX公司的技术封锁。国产品牌垦拓流体研发出国内首个分子键合汇流板Manifold，在2020年后完成了全面的国产替代。现在，华大智造、真迈生物等多数国产基因测序仪企业都用上了国产分子键合汇流板。

在多项技术突破、政策助力与产业下游需求扩大的推动下，国产基因测序仪来到了商业化爆发的节点。



随着国产基因测序仪陆续落地，人们对其性能也提出疑问：国产基因测序仪的性能和国际品牌相比究竟如何？

在科研应用上，通量是基因测序仪的一个重要技术标准。通量指单位时间内能产生的数据量，越高的通量、产能、规模，意味着越高的科研上限。

国内已获批的国产高通量基因测序仪已达近30个，华大智造、真迈生物和赛陆医疗均推出了超高通量基因测序仪，单次测序通量在Tb级别以上。

其中，2023年2月，华大智造发布了超高通量测序仪DNBSEQ-T20×2，通量范围达48-72Tb，与之相比，Illumina最高通量的产品NovaSeq X系列的通量为16Tb。



华大智造DNBSEQ-T20×2，图源：官网

据称，华大智造上述产品每年可完成5万例人全基因组测序，刷新了全球基因测序仪通量的纪录，还首次将单例基因检测成本压到100美元以下。

超高通量测序仪的采购方通常是大型第三方检测实验室和大型基因组学研究中心，而在常规的实验室和临床实验场景中，对通量性能的要求没那么高，关键的指标在于测序速度和测序数据质量。

这里以华大智造的明星产品DNBSEQ-G99为例。

测序速度上，DNBSEQ-G99是全球中小通量测序仪中速度最快的机型之一，被称为“速度王者”。

此前，SE35测序（单端35bp测序）的最快速度是Illumina Miseq 创造的4小时记录，而DNBSEQ-G99 以2.5小时的参数刷新了业界纪录。

该产品在测序质量上也同样“能打”：二代测序仪对碱基信号转换过程的强弱进行记录，Q20、Q30、Q40是碱基的打分标准，分别代表准确率99%、99.9%、99.99%。DNBSEQ-G99平台在不同读长测序条件下，都能稳定产出Q40数据，优于行业同类产品。

国产基因测序仪在性能上快速攀升，Illumina都感受到了压力。为此，Illumina在今年被迫升级了MiSeq系列，推出MiSeq i100/i100 Plus，与华大智造DNBSEQ-G99进行对标。





国产测序仪像雨后春笋一样冒出，加之产品性能逐渐对齐，基因测序仪市场迎来快速洗牌。

据灼识咨询数据，2023年，华大智造在中国的市场份额已经达到47.3%，打破了Illumina的国内垄断地位。

而在全球基因测序仪市场上，华大智造已经与Illumina、赛默飞等海外品牌共同位列头部。据灼识咨询数据，2023年度全球基因测序仪销售装机总数超4500台，华大智造占全球新增销售装机口径的市场份额约为18.7%。



占有率发生变化的同时，“百花齐放”的产品也为这个市场带来新的碰撞。

除了作为国产基因测序仪龙头的华大智造，真迈生物、赛陆医疗、华因康、赛纳、铭毅智造等企业也在陆续完成融资，层出不穷地推出新产品。

以真迈生物为例，在首款产品GenoCare 1600上市后，又接连推出自主研发的GenoLab M系列、FASTASeq 300系列、SURFSeq 5000系列高通量基因测序仪，形成了从Gb到Tb级通量全覆盖。

就在两天前，真迈生物又迎来了一款新品的首发——SURFSeq Q，这是一款单台日产数据量全球领先的超高通量基因测序仪，据悉，该产品单次运行可产生14Tb的测序数据，单日产出量可达9Tb，相当于每年可完成23000多个全基因组测序。

总体来看，二代高通量基因测序仪是国内企业优先布局的板块，新兴企业受限于样本有限和资金压力，普遍从二代基因测序仪中的中低通量切入市场，逐步实现高中低通量全覆盖。

与此同时，三代纳米孔测序仪亦是新热点。齐碳科技、今是科技、安序源三家企业已实现国产纳米孔测序仪的商业化，不过行业仍处于发展早期，相关试剂耗材、建库试剂和数据分析系统还在建设当中。

此外，据真迈生物表示，国内高通量测序仪的产业集成度和上下游生态建设上，与Illumina还有差距。

“现阶段Illumina测序仪的数据总量和应用范围都明显领先于国产测序仪；在技术上，Illumina的超分辨光学、机器学习算法和芯片设计也有一定的先进性。”真迈生物此前曾对媒体表示。

不过，可以期待的是，伴随国产基因测序仪上游市场的国产替代进程加快，带来下游需求量提升，下游市场也将迎来蓬勃发展。

来源：MedPlus医械+

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