基因检测行业研究分析报告

千姿百态

一、基因检测 方法 与 技术

基因检测(GeneticTest)是从染色体结构，DNA 序列，DNA 变异位点或基因表现程度，提供受检者与医疗研究人员评估一些与基因遗传有关的疾病、体质或个人特质的依据。每一个人的 DNA 基因都是独特的个人化资讯，造成每一个人的先天体质，健康状况，特征都不相同。基因测试结果可用于辅助临床诊断、指导治疗、携带者筛查、指导生育，以及为造血干细胞移植提供精确的配型信息等。目前基因检测方法主要包括基因测序、PCR(qPCR、DDPCR)，以及基因芯片(固相芯片、液相芯片、检测 CNV、SNP)。

1 ）基因测序

从 1977 年第一代 DNA 测序技术(Sanger 法)，发展至今三十多年时间，测序技术已取得了相当大的发展，从第一代到第三代乃至第四代，测序读长从长到短，再从短到长。虽然就当前形势看来第二代短读长测序技术在全球测序市场上仍然占有着绝对的优势位置，但第三和第四代测序技术也已在这一两年的时间中快速发展着。

a.第一代测序技术：原理是首先设计扩增区域两端的引物（探针），扩增过程中用 ddNTPs 终止扩增，然后电泳反应产物，检测末端荧光基团就能知道具体核苷酸序列。一代基因测序不能高通量检测，但是它是目前所有基因检测技术中公认的“金标准”，较其他方法更加准确、可靠，是临床上最可信赖的基因诊断手段。一代测序的特点是：①测序成本比较高；②结果可靠，用于验证其他检验结果；③读长较长，达到 1000bp；④不能高通量。目前一代测序主要用于：①单基因病多外显子的测序，或者少量基因多位点的检测；②验证二代测序中出现的阳性结果。

b. 第二代测序技术： 提纯基因组 DNA、将 DNA 片段化、在 DNA 片段两端加   接头(adaptor)、然后用探针去捕获目的片段、然后纯化扩增、上样测序、测序结果存储、数据分析、出具测序报告。第二代测序技术大大降低了测序成本的同时，还大幅提高了测序速度，并且保持了高准确性，以前完成一个人类基因组的测序需要 3 年时间，而使用二代测序技术则仅仅需要 1 周，但在序列读长方面比起第一代测序技术则要短很多。二代测序的特点是：①高通量、测序成本相对于一代测序大大下降；②读长小，大概在 200bp 左右；③单个碱基的错误率在 0.1%左右，通过提升测序深度可以减少错误率；④全基因组测序时会有随机丢失。二代测序主要应用于：①无创产前筛查；②易感基因检测；③根据不同的 Panel 进行肿瘤、遗传病的检查。

c. 第三代测序技术：测序技术在近两三年中又有新的里程碑。以 PacBio 公司的 SMRT 和 Oxford Nanopore Technologies 纳米孔单分子测序技术，被称之为第三代测序技术。与前两代相比，他们最大的特点就是单分子测序，测序过程无需进行 PCR 扩增。PacBio SMRT 技术在第二代技术的基础上，采用 ZMW（零模波导孔）原理，将反应信号与周围游离碱基的强大荧光背景区别出来。 Oxford Nanopore Technologies 公司所开发的纳米单分子测序技术

与以往的测序技术皆不同，它是基于电信号而不是光信号的测序技术。该技术的关键之一是，他们设计了一种特殊的纳米孔，孔内共价结合有分子接头。当 DNA 碱基通过纳米孔时，它们使电荷发生变化，从而短暂地影响流过纳米孔的电流强度（每种碱基所影响的电流变化幅度是不同的），灵敏的电子设备检测到这些变化从而鉴定所通过的碱基。

纳米孔测序（和其他第三代测序技术）有望解决目前测序平台的不足，但是目前还不稳定，完全推广开来估计要10 年时间。三代测序的特点是：①读长很长，大约在几十 kb，甚至 100kb。二代测序现在可以测到上百个碱基，但是三代测序现在就可以测几千个碱基，这为基因组的重复序列的拼接提供了非常好的条件；②错误率目前介于 1%至4%，且是随机错误，而不是聚集在读取的两端；③数据可实时读取；④通量很高(30x 人类基因组有望在一天内完成)；起始 DNA 在测序过程中不被破坏，样品制备简单又便宜；理论上，它也能直接测序 RNA。RNA 的直接测序，将大大降低体外逆转录产生的系统误差。直接测甲基化的 DNA 序列。

上述三种测序技术的比较，请参见表 1。

表 1：测序技术的比较

2 ） PCR(qPCR 、 DDPCR)

PCR 在基因检测中的主要应用是多重荧光定量PCR（即 qPCR），qPCR 的检测方法有两种，分别是 ARMS-qPCR和 Tagman-qPCR，原理都是：单核苷酸发生改变后，探针与序列的结合减弱，导至 PCR 反应不能正常进行，通过检测荧光产物就能知道位点是否发生了改变，并且通过荧光强度能够实现定量。DDPCR 与普通荧光定量 PCR 原理一样，但是它能将反应混合液分割为微小液滴，每个液滴不包含或者只包含数个反应体系，这样通过液滴数量和反应

量（符合泊松分布）就能更加精确检测突变位点和突变基因含量。这两种 PCR 方法的特点是：①能够定量检测，DDPCR 的精确程度很高；②在扩增完成后就能得到结果，不需要进一步进行杂交或者测序，检测时间短。③一般对仪器无限制，差别在于检测试剂盒。目前主要产品有：EGFR 基因检测、KRAS 基因检测、BRAF 基因检测、四项耳聋基因检测等。

3 ）基因芯片，包含固相芯片和液相芯片

基因芯片对检测已知突变位点具有较大优势，主要分为基因片段微缺失微重复（CNV）检测、基因分型（SNP或突变）检测两种，原理是提取患者基因组 DNA，然后在特定引物下扩增，纯化扩增产物与基因芯片上的探针杂交，然后在扫描仪上读取结果。CNV 主要用于产前诊断以及遗传病检测，CNV 胎儿一般在妊娠期间流产，出生后的胎儿临床表现为智力低下、发育迟缓、癫痫及伴有先天性心脏病，所以医院中的心内科用得比较多。基因分型检测可以用于大量 SNP 位点以及部分突变位点的检测，可以检测易感基因和基因突变位点。值得注意的是，我们通常所说的基因芯片是固相基因芯片，也就是把核酸探针片段是结合在玻片或者塑料片上面；而液相芯片起源于流式细胞仪，是一种以微球为基础的多指标数据采集和分析平台，微球上连接有核酸探针，并且含有荧光标记，通过杂交后的荧光反应来判断检测结果，因为分子杂交是在悬浮溶液中进行，所以称为“液相生物芯片”。液相基因芯片减少了空间限制，提供了充分的表面积，反应更为充分，所以精确度和准确度也更高。基因芯片的特点是：①需要先扩增，然后再杂交，少量位点检测的时间比 PCR 长，但是多个位点检测时比 PCR方便；②基因芯片可以实现高通量检测，特别在 CNV 检测方面具有优势；③由于不同探针杂交条件的差异、空间限制等因素，高通量芯片检测时会有 10%左右的假阳性\假阴性结果；④芯片扫描仪是闭源，不同的芯片扫描仪器一般不能混用。

基因测序是基因检测的主流技术，但是测序并不能取代其他检测手段，而且随着基因检测市场的进一步壮大，根据当前 PCR 和基因芯片的应用程度，未来 PCR 和基因芯片还有进一步扩大的空间。主要由于：

i) 测序的成本和操作复杂度会持续高于 PCR 和基因芯片，医院检验科通常将测序业务外包给第三方基因测序公司，很难即时得到测序检验结果，而 PCR 和基因芯片检验科可以自己操作，能够较快的得到结果，并且检验科能够获得更大盈利，所以对检验科来说有较大的推广动力。

ii) 对医生而言只要能够得到诊断依据，能够指导用药就可以了，某些单基因病、少数位点的检测并不需要整个基因序列，PCR 和基因芯片就能达到目的。

iii) PCR（qPCR、DDPCR）能够快速的，更加精确的对突变基因进行定量检测。

iv) 基因芯片对片段微缺失微重复（CNV）具有较好的检验结果，而目前测序较难对 CNV 进行准确的检测（随着技术的提高测序检测 CNV 将会逐渐成熟）。

v) 对于非自身基因组所导至的疾病，例如外源病原体的检测，乙肝病毒、HPV 病毒等，还有 ctDNA 检测等，也需要定向捕获测序技术。

综上，PCR、基因芯片、测序将逐步找到自己的市场定位，PCR 技术主要应用于少量突变位点的定量检测；基因芯片在 CNV、SNP 的检测领域继续保持优势；一代测序将在少量基因、多突变位点的基因测序中应用广泛；高通量测序依然是基因检测的主流发展方向，针对特定疾病致病基因（肿瘤、心血管、糖尿病）的捕获测序技术、ctDNA检测和传染性病原体检测，将是高通量测序服务的发展方向。得益于整个基因检测市场的扩大，各项技术的应用、市

场规模都会逐步扩大，但高通量测序仍将是主流。

二、基因检测 产业链 及国内市场格局

测序是基因检测行业的主要发展方向，这其中有多种类型的公司参与，例如测序仪器公司、试剂公司、捕获探针合成公司、数据存储和分析公司、第三方测序服务公司、医院检验科等对整个测序过程的分析很重要，这会让我们更好的理解整个测序产业链。一般认为基因测序的上游是测序仪器，中游是测序服务，下游是数据分析，实际上我们可以进行更加具体的划分：上游是测序仪器，中上游是捕获和测序耗材（其中测序耗材与测序仪器配合使用），中游是测序服务，中下游是测序数据分析和云平台，下游是医学检验中心，包括测序数据的解读和医学诊断报告的出具。

图 1 基因检测产业链

图 2 为国外基因测序产业链图谱

图 3 为中国基因测序产业链图谱

2.1 上游：测序设备由国外垄断，国产设备多方式突围

国际市场上主流测序平台有四大家：Illumina、Ion Torrent/Life Technologies (2014 年被 Thermo Fisher 收购)、454 Life Sciences/Roche、PacificBiosciences。艾瑞整理公开数据显示，目前共有 7389 台基因测序设备，分布在 60 多个国家中，其中 Illumina 公司的 HiSeq2000、GA2x、MiSeq 和 NextSeq 等测序平台占比为 83.9%；ThermoFisher 公司的 SOLiD、IonTorrent 和 IonProton 等测序平台占比为 9.9%；Roche 公司的 454 平台占比为 5.3%。Illumina 和 ThermoFisher 设备占比超过 90%，上游基因测序设备制造已形成垄断。上游制造商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，因此在基因产业中的话语性较强。除供应测序仪外，中游应用商还必须购买仪器运行所需的耗材和试剂，应用商基本上谈不上有议价能力，采购的比例越高，议价能力越弱。

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 Illumina 合作开发的基因测序仪 NextSeqCN500。

测序仪器开发公司的主要收入来源除了仪器销售外，测序耗材收入也占十分重要的比例，主要包括建库试剂、测序试剂、探针、工具酶等。Illumina 测序仪每次上机测序的开销在 3-15 万元之间（不同测序平台成本不一样，建库成本按样本个数另算），以每月上机两次，假设每次 5 万元左右成本计算，一台测序仪一年的测序试剂成本在 100 万元以上。随着基因检测服务机构的增加，测序服务的价格会进一步压缩，单纯的测序外包服务盈利十分有限，只有往上下游延伸才能构筑更高的竞争壁垒，获得更大的盈利空间。

图 4 为 2016 年全球主要基因测序设备公司设备销售占比

目前国内在上游测序设备领域中，主要企业为华大基因、华因康基因、中科紫鑫、博奥生物、贝瑞和康和达安基因。2015 年国家卫计委多次发布相关政策，包括：《关于产前诊断机构开展高通量基因测序产前筛查与诊断临床应用试点工作的通知》、《关于辅助生殖机构开展高通量基因测序植入前胚胎遗传学诊断(PGD)临床应用试点工作的通知》、《关于肿瘤诊断与治疗专业高通量基因测序技术临床应用试点工作的通知》等文件，鼓励基因测序行业发展，该行业市场逐渐回暖，并且出现非常火热的局面。但同时于 2014 年 2 月食药监局和卫计委联合发布通知，包括产前基因检测在内的所有医疗技术需经食品药品监管部门审批注册，并经卫生计生行政部门批准技术准入方可应用。已经应用的，必须立即停止。截至 2016 年 5 月，华大基因、贝瑞和康、达安基因和博奥生物所研发的基因测序仪及用于无创产前检测的检测试剂已获得食药监局的批准，可广泛应用于各医疗机构临床检测中心，因而取得了先发优势。

a) 华大基因于 2013 年收购美国Complete Genomics 公司(以下简称 CG)所获得的测序系统，以及与 Life Tech 公司合作国产化其 IonProton 系统。基于收购所获取的全部知识产权，华大基因分别自主研发 BGISEQ-1000 和 BGISEQ-100 两款基因测序仪器，并且在 2014 年 6 月取得食药监总局批准。同时获批的还有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。食药监总局数据库信息显示，这两款仪器在武汉生产，试剂则在深圳生产。BGISEQ-1000 为巨型测序仪，对实验室环境要求苛刻，且早前的定位是人全基因组测序，并不适用于无创产前检测。华大基因将其收购之后曾委托一家日本公司进行改造，被业内认为难以产品化并部署到医院。BGISEQ-100 基于 IonProton 系统，为小型设备，但通量低。

b) 达安基因与 Life Tech 合作申报基因测序仪DA8600 及配套试剂于 2014 年 11 月取得食药监总局批准，其特点为临床用小型设备。该设备获批后由 Life Tech 负责产品销售的工作，达安基因倾向于通过与医疗机构共建实验室的方式来开展产品推广。

c) 2015 年 2 月 12 日，国家食品药品监督管理总局对博奥生物集团研制生产的 BioelectronSeq 4000 基因测序仪和胎儿染色体非整倍体(T21、T18、T13)检测试剂盒(半导体测序法)分别颁发了医疗器械注册证。该仪器特点为临床用小型设备。

d) 贝瑞和康与 Illumina 公司合作共同开发的NextSeq CN500 基因测序仪及胎儿染色体非整倍体（T13/T18/T21）检测试剂盒于 2015 年 3 月已通过国家食品药品监督管理总局的批准。该仪器针对临床医用，采用 Illumina 的边合成边测序技术原理，通量灵活并保证了测序数据精准可靠，并可同时处理 96 个无创 DNA 产前检测（NIPT）临床样本，适合大型及中型医院。虑到贝瑞和康与测序仪龙头 Illumina 公司的合作身份，不仅降低了自身测序的成本，并部分掌握了在其他测序应用商的话语权，因而为今后日益激烈的竞争事先建造了“护城河”。从盈利模式角度看，测序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。

2.2 中游：国内测序服务竞争趋于白热化

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，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，预计未来会出现超大规模的第三方检测工厂，出现基因测序界的富士康，实现规模效应。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。处于该细分市场的公司主要分为以下几大类：

1）向消费者提供服务的创业公司，即 toC 类型的企业：比如WeGene，直接面向消费者做数据采集，进行祖源分析、营养代谢、遗传性疾病等分析；比如比特基因，专门面向儿童这个群体提供基因检测及延伸服务；

2）向机构提供服务的创业公司，即 toB 类型的企业：比如iGeneTech，以基因捕获技术为切入角度，主要为中小基因检测企业提供技术支持；比如 GeneDock，主要为科研机构、检测/测序服务商等提供云端信息服务。

图 5 为全国测序服务机构列表

2015 年，国内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。

图 6 为 2015 年国内基因产业收购表

其中，位于第一方阵的企业包括四家，华大基因、贝瑞和康、达安基因、博奥生物。其余较为知名的企业包括药明康德、安诺优达、诺禾致源、凡迪生物、百迈克等。除了资金、技术实力雄厚的巨头外，小型基因公司的数量也在日益飞涨，这些初创公司的核心人员大多来自上述基因巨头，如华大基因等公司。由于实力有限，初创公司采取了与大公司不同的发展路径。如价格战、贴近终端消费者、细分市场等策略。价格战最著名“小”公司为一脉基因，把全基因组标准分析的价格降到 300 元，把全外显子的分析价格降到 100 元。又如，23 魔方公司，把检测价格降至几百到 1000 多元钱。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，据悉，医疗机构渠道会拿去30%左右的收入。这些公司大多采用网络销售手段，如 APP、微信公众号、网站等，试图拷贝美国基因消费公司 23andMe的方式，但前景目前还难以定论。

比较各公司实力的核心指标包括获得注册证或牌照的数量、销售收入、产品特点、渠道稳定性等。公司拥有的测序仪数量并非比较基因公司的核心指标，大量闲置的测序仪是开销不是收入来源。

a) 销售来源

目前各基因公司的销售来源看，除科技服务外，生育健康领域无疑占据了最主要的地位，而在生育健康领域中，无创产前基因检测(NIPT)因获得了国家食药监总局的批准，又是重中之重。据统计，贝瑞和康的产品，包括 NextSeqCN500 高通基因测序仪及其相关配套试剂耗材在国内市场的占有率位居第一，约为 70%（数据来源：贝瑞和康）。华大基因曾在 NIPT 产品上率先降价，但其产品化的测序仪及配套试剂的市场份额却少于贝瑞和康。除上述两家公司外，中国 NIPT 剩余 10%左右的市场份额被其他公司分享。

b) 销售渠道

从中长期看，占领市场的多寡凭借的是销售策略。具体至贝瑞和康，则是其独特的“渠道致胜”理念获得市场认可。贝瑞和康利用国内现有的产前筛查和诊断网络进行渠道建设。这一网络是政府花费数十年建立起来的，现有 300家左右的产前诊断中心和筛查中心。随着几家公司拿到 NIPT 的国家食药监局注册证，市场格局大体形成，不具备下游控制力的小型公司很难后来居上。一般来说，基因产业的下游即医疗机构、消费者等，两者各有利弊，通过医疗机构销售数量稳定、风险小，但利润低，直接面对消费者利润高，但数量难以保证，并存在风险。

图 7 为基因产品渠道分析表

如上述，2015 年 1 月国家卫计委审批通过了 108 家医疗机构开展 NIPT 临床试点，多家基因公司中，贝瑞和康具有最为稳定的医疗机构渠道网络，这对其他基因产品的推广非常重要。《国家卫生计生委医政医管局关于肿瘤诊断与治疗项目高通量基因测序技术临床应用试点工作的通知》，北京、上海、湖南、浙江、广东等多家机构入选，这些机构和临检实验室是企业开展肿瘤测序的准生证。

事实上，对于未纳入上述试点的医疗机构甚至体检中心，也在开展基因测序，检测费用无法进入公立医院统一账户，而只能游离于医院财务之外，形成“体外循环”的模式。私立医院收费则相对灵活。调研发现，私立医院对基因测序产品的接受程度远大于公立医院。以北京市场的无创产前检测为例，知名私立医院均可提供检测，但公立医院覆盖范围有限，有需求的患者必须前往已与基因公司签约的医院检测。

不过，目前各公司对下游客户议价能力有限，加之价格战，造成了基因检测行业利润率普遍偏低的现状。

基因测序应用商大都没有自己的医院资源，很多还需要依赖渠道商去打开终端市场。由于医院的数量有限，目前有高通量测序试点资质的医院更少，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，何况中国医疗环境一直倡导低水平广覆盖的原则，终端定价还要受到地方经济水平和物价收费的制约。

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。其代表性企

业如图 8 所示。

图 8 代表性企业实力比较表

c) 产品特点

调研显示，辅助生殖、孕妇产前、肿瘤个体化治疗和肿瘤液体活检产品的市场接受程度较高；而消费者对单基因病、遗传性肿瘤预测、心脑神经系统等检测项目买单的意愿较低。两者的差异在于是否“刚需”，对于那些刚需和准刚需的产品，市场需求较为旺盛，而对于疾病预测和受众较小的产品需求有限。此外，除 NIPT 外，尚未形成统一的市场价格，大多实行公司自主定价，从中可以看出，专注刚需和准刚需产品的公司为贝瑞和康。

图 9 为基因检测产品认可程度表

调研发现，NIPT 处于市场爆发前夜，市场认可度十分广泛，与 NIPT 相关的生殖健康同样具有强劲的市场潜力，如辅助生殖检测（PDG、PDS）等，视乎国内基因测序服务提供商是否对其准备充分。而肿瘤部分目前还未出现行业巨头，公司种类繁多，技术各异，平台多样，检测类型也包括传统样本（如，组织，石蜡切片等），还包括肿瘤循环细胞和 ctDNA 等，日显发展端倪，但是尚未有领导者。这一情况反映到消费市场，则出现了价格差异大、市场接受程度不一等现象。下面以目前最具前景的肿瘤测序为例加以说明。目前进入市场的肿瘤产品包括遗传肿瘤预测、肿瘤个体化用药、肿瘤液体活检等。肿瘤的个体化用药及液体活检呈现出了较为稳定的发展态势，部分项目成为肿瘤病患的刚需产品。贝瑞和康推出了昂科益套餐，华大基因推出 10余种癌症的用药基因检测、多态性及个别基因突变检测，安诺优达推出化药指导基因检测等。最为全面的是贝瑞和康的套餐，其包括靶向用药指导、化药指导、疗效监测及个体化医疗全方位、易感基因检测五个项目。贝瑞和康将其称为可真正应用与临床的肿瘤检测。此外，肿瘤液体活检也从 2015 年开始在中国陆续推出，这将称为基因检测领域的下一个突破口，随着中国肿瘤患病者的急剧增加，市场前景巨大。据统计，全国有 50 家左右的公司在做肿瘤液体活检，几乎全部在北上广深一线城市，如贝瑞和康、华大基因、药明康德、燃石生物、益善生物、吉因加科技、宝藤生物、圣谷同创、艾德生物等，零星在苏州等地存在一两家，如苏州的普世华康等肿瘤液体活检存在两条技术路线，即 ctDNA 和 CTC，并以前者为主，占比 60%左右。但由于在精确性和检测技术上的差异，各公司的产品不像 NIPT，而是其性能差距较大。其中，贝瑞和康的目标是将应用于临床检验。据悉，贝瑞和康创新的技术核心是血浆 ctDNA 高通量基因测序。研发主要集中于肺癌、结直肠癌等和靶向用药相关的基因检测上。与其他公司不同，贝瑞和康的目标非常明确，不做预测性的基因检测，而是关注更具体的问题。例如肿瘤的驱动基因是怎么突变的，以及用药后耐药性的监控，主要集中在中晚期的肿瘤。调研认为，目前各基因公司的实力处于动荡阶段，今后的市场排名必会发生较大变化，而决定未来公司排名的关键因素在于产品战略、渠道建设和推广策略，同时，拥有全产业链的部署势必增加企业未来的竞争力和影响力。基因产业是一个科学家与商业的结合体，任何只强调其中一项的公司将处于被动地位。

2.3 中游：数据分析成为基因测序行业发展的关键环节艾瑞整理公开数据显示，全球基因测序数据分析市场规模发展迅速，2012 年市场规模不超过 2 亿美元的市场，预计 2018 年将达到接近 6 亿美元，复合增长率为 22.7%。随着高通量测序设备的广泛应用，基因数据量也呈倍数增长。数据量的增长，也使得基因测序的工作重心从繁重的人工测序转到了中游的数据分析上。从二代测序仪运行下来得到的原始数据并不能提供关于疾病的信息，需要后期经过基因组的比对，数据的过滤筛选等多个步骤才能得到基因组上的变异信息，才能为疾病的诊断和治疗提供参考。基因数据分析和解读，关系到下游基因测序的应用，其是掣肘

基因测序行业发展的关键环节。

图 10 为 2012-2018 全球基因测序信息学市场规模

目前基因测序数据分析市场行业集中度比较低，全球越有超过 100 家生物信息公司从事基因数据的分析和处理。同时现阶段生物信息公司业务往往大而杂，而专注某一医疗领域的生物信息公司（如精准癌症）少之又少。分析和解读可能会成为中国企业的优势。但短期只能烧钱看不到回报，门槛是数据库，这是限制企业数量和规模的主要原因。国内市场专注基因组数据分析的生物信息公司并不多，该领域值得期待。

数据解读服务的市场格局将分为两大阵营：（1）自行解读，有仪器研发和实力较强的大企业或科研机构会自己解读；（2）外包解读，中小企业、科研人员、医生个人则会交由第三方公司进行数据分析，因此市场对差异化的个性化的服务需求会增加，此类公司会越来越多。外包解读将催化产业不断涌现出各种创新服务模式。

至于数据库的建设，更看好通过市场化的竞争，由企业投资整合资源来积累数据的途径。云平台是未来数据存储和分析的趋势，一方面，NGS 使单个实验室能在合理的成本范围内就可以产生 TB、PB 级的数据量，但许多测序公司或实验室并不具备储存和处理这些大规模数据的服务器设备。另一方面，计算大规模数据集最重要的是分析算法的并行化，有效解决大数据运算的方法是将任务分配给若干计算机处理器同时计算，针对不同算法可以进行不同类型的并行化运算，通过不同的计算平台来获得最佳性能。从以上可以看出，NGS 数据分析解读面临着数据量大、数据处理过程复杂、对计算资源要求高的潜在需求，而云计算提供了一种有效的解决方案，云架构下的平台搭建，存储、计算软件开发和工作流框架正在不断完善和发展。从国内来看，华大基因在这方面布局较早，处于行业领先地位。

图 11 华大基因现有大型计算集群运算存储能力一览表、华大基因 BGI-online 云服务生态系统商业模式示意图

专业化外包（测序服务或数据分析）将会是另一大主流趋势，一方面，大部分医疗机构缺乏购置测序仪自行开展测序服务的需求和能力，更多会将测序服务外包给第三方独立实验室。目前国内测序服务商较为主流的方式是通过 ICL模式打开市场，未来随着企业测序服务和其他临检产品线的齐备，专业化的第三方检测平台将会是发展的重点模式。另一方面，未来随着 NGS 数据产出量越来越庞大，外包给专业化的生物信息学公司可能会成为一种趋势。国内方面华大基因将数据存储等部分外包给荣之联等专业数据分析解决方案提供商是一个很好的范例，这不仅仅是一个双赢的模式，更可以看成未来行业专业化分工的一个标志。目前海外提供相关产品和服务的主要公司主要有 CLC bio （丹麦），Biomatters（新西兰），Partek （美国），Genomatix （德国），Knome （美国），DNASTAR（美国），国内方面包括诺和致源、荣之联等。目前这一市场份额基数较小，空间也无法跟测序服务市场相比，但增长潜力巨大。

图 12 专业化的基因组数据分析公司可能成为细分市场的黑马

图 13 测序中游发展趋势和企业应对模式

解读服务发展的催化剂在需求，落脚点在市场教育。数据库如果不用那就只是个数据库而已，没有附加价值。而医生和患者认识的基因越多，到更大平台去解读和挖掘数据的需求就越大，想要发现已知或未知疾病机理的欲望就越强烈，未来买单的将是保险公司。生物信息的所有权和应用领域，目前仍以科研为主，商业化应用瓶颈在于伦理和政策，但随着市场培育的加快，政府和保险的参与，基因组信息未来将归个人所有，政府负责建立数据中心和安全中心，授权个人对数据的使用权。

2.4 下游：科研机构为基因测序主要应用机构

行业下游是终端用户，主要包括医院、第三方医学检验所（独立实验室，ICL）的临床应用端，以及大学、医院、研究所、药企的科研机构端。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，GEN 研究报告也显示，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%。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）和成本较贵（以万为单位）。随着基因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。由于医院把握着终端客户资源，在整个医疗产业链中属于双向强势地位。基因测序服务商无论是采用第三方独立实验室模式还是采用向医院投放与协作模式，相对于医院的话语权相对偏弱。当然也有少数一些公司在探索引导个人基因组数据的另类消费，如 23andMe 直接面向客户的高端基因体检等。在目前有高通量测序试点资质的医院尚且较少的情况下（不考虑钻政策空子的灰色地带），面对同一家医院入口，市场中同类的基因测序服务商的数量，远远高于有实力的渠道商数量。因此，有较好渠道资源和政府背景的企业，能够获得更好的医院应用端口，未来也更容易完成下游渗透。

图 14 为基因测序下游主要应用机构

图 15 为 2015 年上半年华大基因 Top5 客户

三、基因测序市场的未来发展趋势

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。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。

图 16 为 2007-2022 全球基因测序行业市场规模

二代基因测序行业是目前增长最快的基因学研究板块。根据 Markets&Markets 的一项研究报告显示，2014 年二代基因测序的全球市场为 25 亿美金，预计 2020 年将达到 87 亿美金，复合增长率 23%，二代基因测序是基因学领域中增长最快的子行业，超过基因芯片和 PCR 技术。基因测序仪增速已放缓，大数据处理成为难点和瓶颈，癌症治疗占最大下游份额（超过 35%）。基因测序仪已被欧美企业垄断，增速放缓，根据 Markets&Markets 的预测，2014-2020 年，测序仪的复合增长率是 15.4%；基因测序生物信息学全球市场（目前测序行业最大的难点和瓶颈），2012-2018 复合增长率 23%。下游应用市场以科学研究为主，肿瘤检测占下游最大的市场份额（超过 35%）。测序服务业将成为测序市场增长最迅速的子版块，2011-2016 复合增长率 29%。根据 BCC 的预测，测序服务是测序市场增长最快的子板块，从 2011 年不过 10 亿美金到 2016 年将达到 35 亿美金，复合增长率 29%；预测 2016 年，测序服务的市场容量将超过测序仪器。中国测序市场在全球范围内增速突出，根据 Markets&Markets 预测，中国的基因测序产业在 2012-2017 年间的CAGR 有望达 20%-25%，位居全球前列。国内测序服务商近些年不断迸发活力，其中最具代表性的是华大基因，其初期承接了人类全基因组计划 1%的工作，经过多年发展华大基因已经成为全球最大的测序中心之一。更可喜的是，一大批如“华小系”的贝瑞和康、诺和致源、安诺优达，以及上市公司如达安基因、迪安诊断等优秀企业深入参与到市场竞争中来，并逐步成长为核心主力军，行业呈现出不同于上游的充分竞争的态势。

图 17 为 2012-2017 年全球基因测序市场增长情况

2015 年 2 月，习近平总书记批示科技部和国家卫生计生委，要求国家成立中国精准医疗战略专家组，共 19 位专家组成了国家精准医疗战略专家委员会；同年，科技部召开国家首次精准医学战略专家会议，提出了中国精准医疗计划，并有望将其列入国家“十三五”科技发展重大专项。2016 年 3 月，“精准医学研究”重大专项发布。预计今后几年，我国基因产业仍将处于宽松鼓励的监管环境，在未来，我国的基因产业也将具有以下几大发展趋势：

从基因测试服务方向来看：

1）临床医疗是目前基因测序主要应用领域之一

基因测序目前可应用于医疗领域和非医疗领域。医疗领域的应用领域主要有生殖健康、遗传病检测、新药研发、肿瘤诊断及治疗、心血管疾病以及医学基础研究，其中生殖健康、肿瘤诊断及治疗、新药研发和医学基础研究是目前最主要的应用领域。基因测序在非医疗领域的应用主要有环境污染治理、生物多样性保护、食品及中药材同源鉴定、农牧业育种及司法鉴定等。

图 18 基因测序主要的应用领域

2）生殖健康领域产品相对成熟，市场仍有较大发展空间

基因测序技术在生殖健康领域的应用可分为胚胎植入检查、产前检查和新生儿疾病筛查。基因测序技术在生殖健康领域的应用较早，同时卫计委和食药监局在 2014 年也加强了对相关产品的监管，目前生殖健康基因测序产品已开始逐步成熟。我国二胎政策的放开，高龄产妇和新生婴儿的数量将有一定的增长，同时对于产前检查和新生儿疾病筛查的需求也会增长。此外，我国不孕不育率呈逐年上涨趋势，对于胚胎植入前基因测序服务的需求也将增长。伴随基因测序技术的成熟，生殖健康基因测序服务的渗透率也将增长，行业仍有较大的发展潜力和空间。

图 19

3）肿瘤诊断治疗应用为基因测序最具潜力的应用市场

肿瘤是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的细胞在基因水平上失去对其生长的控制增生所形成的新生物。《2014 年世界癌症报告》数据显示，全球癌症病例预计癌症新增病例会从 2012 年的 1400 万，递增至 2025 年的 1900万，到 2035 年将达 2400 万。Illumina 公司预测基因测序全球总市场容量为 200 亿美元，肿瘤诊断与治疗应用方向为 120 亿美元，占比为 60%，是基因测序最大的应用市场。同时，麦肯锡预测基因测序技术在肺癌、肠癌、乳腺癌和前列腺癌等领域的渗透率将高于 20%。肿瘤诊断和治疗是基因测序最具发展潜力的应用市场，主要原因有：1）全球癌症发病率逐步攀升，癌症负担正在不断加重，8 个死亡病例中就有 1 个就是癌症，特别对中国而言，人口老龄化的不断增加，环境污染和食品安全问题日益恶化，都使癌症的负担尤为突出；2）由于肿瘤具有显著的个体差异性，传统医疗方式在肿瘤治疗上具有非常大的局限性，而基因测序能够提供病患个体差异信息，并为肿瘤治疗提供指导，能够提高用药的安全性和有效性。

从产业链发展模式来看：

1）实现全产业链平台整合是龙头企业的发展方向

除了上游外资龙头的全产业链布局野心，类似中游具有显着优势的华大基因等龙头公司为了摆脱上游的依赖和对成本的控制，也通过并购国外测序仪厂商或自产测序仪来完成对上游的突破。总体来看，产业链的双向整合，有利于现有领域龙头突破增长瓶颈，并且打造“仪器+服务+渠道”的有机整体，形成整个产业的规模协同效应。

2）数据积累和挖掘将是永恒的行业主题

目前我们对于基因组的认知并不充分，人体基因组共有 23 对染色体，包含 30 亿个碱基，而目前仅有 3%能从临床给予解释。对于基因组数据的积累和解读将会直接影响到未来应用领域的拓展、商业化应用的成熟，以及相关标准的制定。不同基因型与表型的联系，从基因水平对人类疾病的致病机理、用药的个性化差异、健康的管理机制的研究

将会促使基因组的数据挖掘不断进行下去。

3）云平台是未来数据存储和分析的趋势

多方面诉求促进云平台对接：一方面，NGS 使单个实验室能在合理的成本范围内就可以产生 TB、PB 级的数据量，但许多测序公司或实验室并不具备储存和处理这些大规模数据的服务器设备。另一方面，计算大规模数据集最重要的是分析算法的并行化，有效解决大数据运算的方法是将任务分配给若干计算机处理器同时计算，针对不同算法可以进行不同类型的并行化运算，通过不同的计算平台来获得最佳性能。从以上可以看出，NGS 数据分析解读面临着数据量大、数据处理过程复杂、对计算资源要求高的潜在需求，而云计算提供了一种有效的解决方案，云架构下的平台搭建，存储、计算软件开发和工作流框架正在不断完善和发展。

4）专业化外包（测序服务或数据分析）将会是另一大主流趋势

一方面，大部分医疗机构缺乏购置测序仪自行开展测序服务的需求和能力，更多会将测序服务外包给第三方独立实验室。目前国内测序服务商较为主流的方式是通过 ICL 模式打开市场，未来随着企业测序服务和其他临检产品线的齐备，专业化的第三方检测平台将会是发展的重点模式。另一方面，未来随着 NGS 数据产出量越来越庞大，外包给专业化的生物信息学公司可能会成为一种趋势。国内方面华大基因将数据存储等部分外包给荣之联等专业数据分析解决方案提供商是一个很好的范例，这不仅仅是一个双赢的模式，更可以看成未来行业专业化分工的一个标志。目前海外提供相关产品和服务的主要公司主要有 CLC bio （丹麦），Biomatters（新西兰）， Partek （美国）， Genomatix （德国）， Knome （美国）， DNASTAR （美国），国内方面包括诺和致源、荣之联等。目前这一市场份额基数较小，空间也无法跟测序服务市场相比，但增长潜力巨大。

来源:  深圳恒泰华盛