2016年全球二代基因测序行业投研报告.pdf

全球二代基因测序行业 投研报告 2016年 2 基因测序行业概况 1 基因测序行业投资数据分析 2 基因测序行业发展趋势及投资机会 3 3 基因测序的定义 基因、染色体及基因测序的定义 【基因】基因是指能够产生有功能蛋白质或是RNA产物的DNA片段，其中的核苷酸排列顺序决定了基因的功能。基因通常呈线性排列在作为遗传物质的长链DNA上，随着繁殖传递给后代。【染色体】染色体是细胞核内由长链DNA和核蛋白组成的结构，是基因的主要载体，在显微镜下呈丝状或棒状。正常人体细胞中的染色体数目是23对，包括22对是常染色体和1对性染色体。性染色体有X染色体和Y染色体两种，女性是一对相同的X染色体（XX），男性则是一条X染色体和一条Y染色体（XY）。【基因测序】基因测序是指通过测序设备对DNA分子的碱基排列顺序进行的测定，即测定和解读DNA分子中腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四种碱基的排列顺序。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y 基因 染色体 人体23对染色体 4 基因测序行业发展环境分析 政策环境：政策利好，临床级产品监管逐步规范化（1/2）来源：国家卫生和计划生育委员会，国家食品和药品监督管理总局。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、达安基因和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的基因测序产品和服务逐步走向规范化。年份 法律法规 具体规定 2014.1 食品药品监管总局办公厅关于基因分析仪等3个产品分类界定的通知 基因分析仪作为类医疗器械管理，测序反应通用试剂盒（测序法）作为类医疗器械管理 2014.2 关于加强临床使用基因测序相关产品和技术管理的通知 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应用 2014.3 关于开展高通量基因测序技术临床应用试点单位申报工作的通知 已经开展高通量基因测序技术，且符合申报规定条件的医疗机构可以申请试点 2014.6 第二代基因测序诊断产品批准上市 CFDA首次批准华大基因二代基因测序诊断NIPT产品上市 2014.11 第二代基因测序诊断产品批准上市 CFDA批准达安基因二代基因测序诊断NIPT产品上市 2014.12 开展高通量基因测序技术临床应用试点工作的通知 确定北广两地第一批高通量测序技术临床应用试点单位，开展遗传病诊断、产前筛查与诊断、植入前胚胎遗传学诊断试点工作 2015.1 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 审批通过了108家医疗机构开展高通量基因测序产前筛查与诊断（NIPT）临床试点 5 基因测序行业发展环境分析 政策环境：政策利好，临床级产品监管逐步规范化（2/2）来源：国家卫生和计划生育委员会，国家食品和药品监督管理总局。年份 法律法规 具体规定 2015.1 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临床应用试点工作的通知 审批通过了13家医疗机构开展高通量基因测序植入前胚胎遗传学诊断临（PGD）床应用试点 2015.3 第二代基因测序诊断产品批准上市 CFDA批准贝瑞和康二代基因测序诊断NIPT产品上市 2015.4 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发布了第一批肿瘤诊断与治疗项目高通量基因测序技术临床试点单位名单 2015.6 国家发展改革委关于实施新兴产业重大工程包的通知 重点发展基因检测等新型医疗技术，并将在3年时间内建设30个基因检测技术应用示范中心，快速推进基因检测临床应用以及基因检测仪器试剂的国产化 2015.7 药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南（试行）肿瘤个体化治疗检测技术指南（试行）印发药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南；印发肿瘤个体化治疗检测技术指南 2015.10 中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议 将“健康中国”写入纲领性文件，未来5年健康产业将会获得重点扶持 2016.3 科技部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“精准医学研究”列为2016年优先启动的重点专项之一，并正式进入实施阶段 6 基因测序行业发展环境分析 经济环境：医疗支出呈增长趋势，提升行业机会 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。来源：人均医疗支出和人均GDP数据均来自世界银行数据库。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。艾瑞分析认为，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。9.3%9.9%10.9%11.9%11.9%4.9%5.4%5.6%5.9%6.0%4.7%5.1%5.3%5.4%5.6%2.3%2.1%2.3%2.1%2.0%4.6%4.8%5.4%6.1%6.1%0%5%10%15%199520002005201020131995-2013年各收入类型国家人均医疗支出占人均GDP比重 高收入国家（%）中高等收入国家（%）中等收入国家（%）中低收入国家（%）低收入国家（%）7 基因测序行业发展环境分析 社会环境：复杂疾病死亡率高，催生精准医疗需求 来源：1）2014年中国统计年鉴；2）WIN Symposium。卫生统计年鉴数据显示，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%。艾瑞分析认为，传统医学在治疗复杂疾病时的效果并不佳，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。11.6 15.1 15.1 39.0 39.5 52.4 53.0 100.9 133.8 159.7 050100150200高血压心脏病 糖尿病 肺炎 损伤和中毒 脑梗死 脑出血 慢性下呼吸道疾病 冠心病 心脏病 恶性肿瘤 死亡率（十万分之）2013年中国居民疾病死亡率Top10 38%40%40%43%48%50%52%70%75%0%20%40%60%80%100%抑郁症 心律失常 哮喘 糖尿病 偏头疼 关节炎 骨质疏松症 老年痴呆症 肿瘤 传统医疗在复杂疾病治疗上的用药无效率 药物平均无效率（%）8 基因测序行业发展环境分析 技术环境：基因测序技术更新迭代速度加快 来源：根据公开资料整理而得。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，三代测序设备也将更为稳定和成熟。桑格和考尔森发明第一代测序技术链终止法 技术基础 1953 1975 1977 1983 1986 1995 2005 2006 2007 2008 2010 2011 2012 沃森和克里克提出DNA双螺旋结构 技术基础 桑格完成噬菌体X174基因组测序，为第一个基因测序 技术基础 穆利斯发明复制DNA片段的“聚合酶链式反应”，即PCR 技术基础 ABI公司推出第一台商用基因测序仪Prism370A 第一代测序技术 ABI推出第一台毛细管电泳测序仪Prism310 第一代测序技术 454 Life Science 推出基于焦磷酸测序的高通量测序仪Genome Sequencer 20 第二代测序技术 Illumina推出Genome Analyer测序平台 第二代测序技术 ABI推出第二代基因测序设备SOLiD 第二代测序技术 Illumina推出HiSeq系列基因测序设备 第二代测序技术 Helicos推出单分子测序设备Heliscope 第三代测序技术 Life Ion Torrent 推出快速测序设备PGM 第三代测序技术 Pacific Biosciences推出单分子测序设备PacBio RS 第三代测序技术 Oxford Nanopore公开MinIon和GridIO，并启动MinIon试用计划 第三代测序技术 基因测序技术发展历程 9 基因测序行业发展环境分析 技术环境：二、三代测序技术并存，但二代技术仍为主导 基因测序技术历经Sanger双脱氧终止法、边合成边测序法和单分子测序法等三代技术。一代技术在读长和准确率上具有优势，但其通量较小并且成本非常高；二代技术改进了一代技术在通量上的问题，同时大幅度降低了测序成本，但二代技术在读长上较短；三代技术在读长上优于二代技术，但在准确率上较二代技术差，目前还不成熟。现阶段，二代技术同三代技术并存，由于三代技术在准确率上不高，技术有待进一步完善，因而使用范围还比较小；二代技术凭借高通量和较高的准确率拥有较高的使用率，是目前主流的基因测序技术。来源：根据公开资料整理而得。测序 技术 典型测序平台 测序原理 读长 通量 准确率 优点 缺点 一代测序 ABI/LIFE3730 ABI/LIFE3500 Sanger双脱氧终止法，毛细管电泳法 400-900bp 0.2Mb/run 99%读长较长，准确率高 通量小，测序成本较高 二代测序 Illumina HiSeq 边合成边测序法，可逆链终止法 50-150bp(x2)750-1500Gb/run 99%通量高，单位测序成本低 读长较短，样本制备较繁琐 Life Tech SOLiD 连接测序法 50bp 30-50Gb/run 99%Roche 454 焦磷酸测序法 200-600bp 0.45Gb/run 99%三代测序 PacBio RS DNA单分子测序，纳米孔测序 1000-10000bp 0.5-9Gb/run 90%读长较长，样本制备较简单 准确率较低 Oxford Nanopore MinIon 纳米孔测序 平均读长5400bp 30-400bp/秒 90%一、二、三代基因测序技术各项参数对比 10 基因测序行业发展环境分析 技术环境：技术进步带动基因测序成本大幅下降 来源：National Human Genome Research Insititute。艾瑞整理公开数据显示，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Illumina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。艾瑞分析认为，伴随基因测序技术的更新换代，基因测序的成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。$3.00$4.00$5.00$6.00$7.00$8.002001-9 2003-10 2005-11 2007-12 2010-12012-22014-32001-2016年基因组测序成本 基因组测序成本（Cost per Genome）$100M$10M$1M$100K$10K$1K -2.00-1.000.001.002.003.004.002001-92004-22006-72008-122011-52013-102001-2016年平均每兆数据量基因测序成本 每兆数据量测序成本（Cost per Mb）$10K$1K$100$10$1$0.1$0.01 11 基因测序行业产业链图谱 国外基因测序产业链图谱 注释：1）产业链图谱中logo位置不分先后，不涉及排名；2）Thermo Fisher Scientific 于2014年2月完成对Life Technologics的收购；3）Epicentre是Illumina的子公司，但其独立运营；4）Roche于2014年12月收购Bina Technologies；5）Hologic于2008年7月收购Third Wave Technologies。测序设备研发制造 基因测序服务 数据服务 上游（设备端）中游（服务端）耗材及试剂生产 科研机构 医院 个人 下游（应用端）生物学基础研究 农学基础研究 医学基础研究 疾病易感基因筛查 肿瘤诊断及治疗 药物代谢检测 医学基础研究 无创产前检查 肿瘤诊断及治疗 药企 药物基础研究 辅助生育检测 遗传病检测 家系检测 药物临床测试 12 基因测序行业产业链图谱 中国基因测序产业链图谱 注释：产业链图谱中logo位置不分先后，不涉及排名。测序设备研发制造 基因测序服务 上游（设备端）中游（服务端）耗材及试剂生产 国产设备 进口设备 进口耗材及试剂 国产耗材及试剂 数据服务 数据服务 国内企业 国外企业 科研机构 医院 个人 下游（应用端）生物学基础研究 农学基础研究 医学基础研究 疾病易感基因筛查 肿瘤诊断及治疗 药物代谢检测 医学基础研究 无创产前检查 肿瘤诊断及治疗 药企 药物基础研究 辅助生育检测 遗传病检测 家系检测 药物临床测试 13 基因测序行业产业链解析 上游：测序设备由国外垄断，国产设备多方式突围 数据来源：Next Generation Genomics:World Map of High-throughput Sequencers，http:/。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HiSeq 2000、GA 2x、MiSeq和NextSeq等测序平台占比为83.9%；Thermo Fisher公司的SOLiD、Ion Torrent和Ion Proton等测序平台占比为9.9%；Roche公司的454平台占比为5.3%。Illumina和Thermo Fisher设备占比超过90%，上游基因测序设备制造已形成垄断。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NextSeq CN500。Illumina 83.9%Thermo Fisher 9.9%Roche 5.2%Pacific Biosciences 0.7%Oxford Nanopore 0.2%其他 0.1%2016年全球主要基因测序设备公司设备销售占比 国产设备突围之路 自主研发 收购国外企业 合作开发 紫鑫药业同中国科学院合作开发第二代高通量测序仪BIGIS系列产品 华康因发布了一款自主研发、获CFDA注册的基因测序仪HYK-PSTAR-IIA Illumina和贝瑞和康双方已经合作开发了适用于中国临床的基因测序仪NextSeq CN500，这款测序仪在中国的贝瑞和康自有医疗设备制造工厂生产，并且只在中国市场进行销售 华大基因(BGI)于2013年收购了美国Complete Genomics 公司(简称“CG”)，获取CG公司基因测序的领先技术和基因测序设备知识产权，并将其测序仪更名为BGISEQ 14 基因测序行业产业链解析 上游：新技术不断涌现，但技术还未成熟 来源：投资数据来自CBinsights.。公司 产品及技术介绍 融资情况 Oxford Nanopore Technologies Oxford Nanopore推出MinION测序平台，该平台采用纳米孔测序法，体积小巧，价格便宜。2009年获得1800万美元投资；2010年获得2800万美元B轮投资 2011年获得4100万美元C轮投资；2012年获得5080万美元D轮投资 2013年获得6400万美元E轮投资；2014年获得5900万美元F轮投资 2015年获得1亿美元G轮投资 10X Genomics 10X Genomics2015年正式发售GemCode测序平台，该平台能够与现有的短读取测序仪互补，产生长片段信息（10-100 kb），实现结构变异和单体型等分析。2015年获得5550万美元B轮投资；2016年获得5500万美元C轮投资 Genia Corporation Genia正在研发的测序平台主要采用单分子测序和电子传感器捕获信号的方法。2013年获得1040万美元A轮投资；2014年被Roche以3.5亿美元收购 Stratos Genomics Stratos Genomics公司在研发的是一种叫做“边扩大边测序”的技术，该技术将DNA转换成一个更大的“替身”分子，再通过检测这个“替身”分子来测定原始的DNA序列 2010年获得400万美元A轮投资；2011年获得20万美元追加投资 2012年获得200万美元B轮投资；2013年获得200万美元追加投资 2014年获得1000万美元投资；2015年获得1500万美元追加投资 Genapsys Genapsys推出了Genius测序平台，该平台采用基于聚合酶的边合成边测序技术，以及基于芯片的电子检测，大小与笔记本电脑相当。2013年获得850万美元A轮投资；2013年获得3700万美元B轮投资 Noblegen 光学纳米孔基因组测序技术 2010年获得20万种子轮投资 GnuBIO GnuBio正在开发一种基于液滴的测序平台，该平台专门为临床市场而开发。2011年获得800万美元A轮投资；2012年获得1000万美元B轮投资；2014年被Bio-Rad收购 15 基因测序行业产业链解析 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，目前已有超过150家企业和机构从事基因测序相关业务。艾瑞分析认为，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。来源：根据公开资料整理而得。地区 机构量 测序服务机构 北京 37 诺禾致源、安诺优达、贝瑞和康、圣谷同创、博奥生物、百迈客生物、康普森、嘉宝仁和、源宜基因、博淼生物、圣庭集团、中美泰和、斯克尔基因、华牛生物、微旋基因、基云惠康、爱普益、麦基诺基因、量化健康、诺赛基因、毅新兴业、博恒生物、百麦华康、华生恒业、路思达、鑫诺美迪、中科紫鑫、海克维尔、瑞德百奥、英木和、溯源精微、华弈生物、奥维森、布斯坦、信诺佰世、银河基因、华诺时代等 上海 51 药明康德、云健康、派森诺生物、晶能生物、美吉生物、宝腾生物、凡迪生物、佰真生物、南方基因、烈冰科技、生工生物、鼎晶生物、锐翌基因、欧易生物、翰宇生物、泛亚基因、尤尼曼、联合基因、吉玛生物、康成生物、赛安生物、吉凯基因、上海敏芯、阿趣生物、博苑生物、丰核信息、生咨生物、英拜生物、凌科生物、泉脉生物、卓立生物、达迈生物、基因科技、基龙生物、源奇生物、赛优生物、希匹吉生物、吉凯基因、百世嘉、派航生物、TAAG Genetics、思路迪埃提斯、锐翌生物、惠研生物、嘉因生物、允英医疗、虹舜生物、捷易生物、祥音生物、伯豪生物、Illumina中国等 深圳 14 华大基因、千年基因、博大威康、易基因、海普洛斯、瀚海基因、裕策生物、蓝图基因、普元科技、早知道科技（We Gene）、英马诺生物、恒创基因、瑞奥康晨、华因康基因等 广州 12 达安基因、拓普基因、锐博生物、燃石科技、基迪奥生物、永诺生物、坤图生物、美格生物、金域检验、瑞科基因、赛哲生物、洪祥生物等 杭州 13 贝达药业、谷禾生物、浙江天科、中翰金诺、杭州英睿、壹基金、然钠生物、晶佰生物、联川生物、奥拓生物、艾迪康医学、迪安诊断、博圣生物等 武汉 6 菲沙基因、康圣环球、贝纳基因、生命之美、数桥科技、锦奥生物、大众源生等 苏州 7 帕诺米克生物、金唯智生物、贝斯派生物、天昊生物、苏州生物医药创新中心、Qiagen、赛业生物等 其他 15 中宜金大（江苏宜兴）、亿康基因（江苏泰州）、所罗门兄弟医学（江苏盐城）、世和基因（南京）、迪康金诺（南京）、广而生物（南京）、苏博生物（江苏宿迁）、锐创生物（绍兴）、健海生物（石家庄）、盘古基因（天津）、天津生物芯片（天津）、国信凯尔（太原）、先导药物（成都）、湘雅医学检验所（长沙）、博川基因（长沙）16 基因测序行业产业链解析 中游：多加企业引入X Ten，测序服务持续升温 来源：根据公开资料整理而得。2014年药明康德、云健康和诺禾致源分别引入HiSeq X 10测序平台，掀起中国企业采购“测序神器”的第一波小高潮。2016年4月，多家基因测序公司集中引进Illumina HiSeq X Ten，掀起引进“测序神器”的第二波高潮。目前累计对外披露拥有Illumina HiSeq X Ten的企业（或机构）有8个，共计9套测序平台。HiSeq X Ten是Illumina于2014年推出的测序系统，其功能定位为工厂规模的测序平台，由10台超高通量测序仪组成，测序读长为2150bp，单台仪器每次运行可产出高达1.8Tb的数据，10台仪器同时运行时，每周至少可完成320个人类基因组测序，每年至少完成18000个人类基因组测序。艾瑞分析认为，目前我国基因组测序需求主要来自科研机构，多加企业密集引入HiSeq X 10测序平台，将有利于我国基因组学的发展，但是目前科研机构对于基因组测序的需求远低于基因组测序服务的供给能力，整体而言，基因组测序处于供大于求的状态，竞争将加剧。地区 企业或机构 引入时间及套数 上海 药明康德 2014年3月引进一套HiSeq X Ten高通量测序平台 上海 云健康 2014年10月引进一套HiSeq X Ten高通量测序平台 北京 诺禾致源 2014年3月引进HiSeq X Ten高通量测序平台 2016年4月购入第二套HiSeq X Ten测序平台 北京 安诺优达 2016年4月引进一套HiSeq X Ten测序平台 北京 泛生子 2016年4月引进一套HiSeq X Ten测序平台 苏州 金唯智 2016年4月引进一套HiSeq X Ten测序平台 杭州 贝达药业 引进一套HiSeq X Ten测序平台 哈尔滨 黑龙江省临床医学 精准检验检测中心 引进一套HiSeq X Ten测序平台 中国Illumina HiSeq X Ten 地域及公司分布 17 基因测序行业产业链解析 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%。艾瑞分析认为，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。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。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。来源：Frost&Sullivan。170.0 205.9 252.0 309.4 379.1 465.9 580.0 21.1%22.4%22.8%22.5%22.9%24.5%-800.0%-700.0%-600.0%-500.0%-400.0%-300.0%-200.0%-100.0%0.0%100.0%020040060080020122013201420152016e2017e2018e2012-2018全球基因测序信息学市场规模 市场规模（百万美元）增长率（%）18 基因测序行业产业链解析 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。艾瑞分析认为，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、居住环境和社会环境等多方面因素作用于人体而导致的；2）人体生物信息复杂而多样，以DNA 为基础的基因测序只能反映细胞活动的一部分机制；3）样本处理能力还不高，现阶段对各种样本（血、组织、粪、便等）的处理能力还比较弱，还不能普遍实现从各类样本中提取出与某类疾病相关的极少量核酸。因此，单独的基因测序数据对复杂疾病的临床治疗的指导作用不是很大。要想实现复杂疾病的精准医疗，还有赖于病患多维度数据的积累，待多维度病患数据丰富后，便可通过大数据分析，将数据转化成医学知识，并指导临床治疗。未来基因数据和多维度数据解读能力的提升，将推动基因测序技术在临床上广泛应用，同时也将极大提高临床诊断和治疗的效率。人体自身因素 遗传+突变 疾病 心理 因素 生活 习惯 自然 环境 居住 环境 社会 环境 复杂疾病的致病因素 复杂疾病致病因素及致病机制 基因数据到医学知识的滞后 基因 数据 心理状态数据 生活习惯监测数据 自然环境数据 居住环境数据 社会环境数据 19 基因测序行业产业链解析 下游：科研机构为基因测序主要应用机构 来源：1）生物学探索，GEN研究报告；2）华大基因招股说明书。艾瑞整理公开数据显示，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%。艾瑞分析认为，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）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。科研机构，高校以及疾病控制中心 64.0%生物科技公司 17.0%技术供应商 13.0%医药公司 6.0%基因测序下游主要应用机构 客户名称 服务类型 销售额（万元）销售额占比（%）中国科学院 基础科研服务 1510.0 2.67%University of Oxford 基础科研服务 1269.6 2.25%Radboud University Nijmegen 基础科研服务 1064.0 1.88%北京圣华康达基因科技有限公司 生育健康类服务 1015.7 1.80%Pfizer Global Research and Development 药物研发类服务 704.6 1.25%2015年上半年华大基因Top5客户 20 基因测序行业需求分析 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。基因测序 医疗领域 非医疗领域 生殖 健康 肿瘤诊断 及治疗 新药 研发 遗传病 检测 心血管 疾病 医学基 础研究 环境污染治理（微生物测序）食品及中药材同源鉴定 农牧业育种 司法鉴定 无创产前检查（NIPT）胚胎植入前检测（PGS/PGD）新生儿疾病筛查 肿瘤诊断 肿瘤个性化用药指导 肿瘤易感基因筛查 基因测序主要的应用领域 生物多样性保护 药物基因组学 微生物宏基因组 21 基因测序行业需求分析 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CFDA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。艾瑞分析认为，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。注释：1）假定育龄妇女人口数量稳定，即2014年末育龄妇女同2016年育龄妇女人数基本相等；2）胚胎植入前基因测序价格假定为2500元，新生儿基因疾病筛查价格假定为2500元，无创产前检查价格假定为2400元。来源：1）人口数据来自2015年中国统计年鉴；2）不孕不育占比数据来自 2012年中国育龄女性生育环境抽样调查。项目 假定情况及说明 试管受孕人群（万人）124.35 1）2014年末育龄妇女怀孕人数为1381.7万人；2）不孕不育夫妇占育龄夫妇比例15%；3）假设不孕不育人群中60%的人接受试管受孕 假设胚胎植入前基因测序渗透率（%）20%40%60%胚胎植入前基因测序渗透人群（万人）24.87 49.74 74.61 胚胎植入前基因测序市场规模（亿元）6.22 12.44 18.65 2016年中国胚胎植入前及新生儿基因测序市场规模预测 项目 假定情况及说明 怀孕人数（万人）1381.7 2014年末育龄妇女人怀孕人数1381.7万人，即新生儿人数为1381.7万人 假定新生儿基因疾病筛查渗透率（%）1%5%10%新生儿基因疾病筛查渗透人群（万人）13.82 69.08 138.17 新生儿基因疾病筛查市场容量（亿元）2.76 13.82 27.63 项目 假定情况及说明 高龄产妇（万人）26.50 2014年末35岁以上并首次怀孕人数为26.50万人；假设高龄产妇产前基因测序渗透率（%）50%70%90%高龄产妇产前基因测序渗透人群（万人）13.25 18.55 23.85 高龄产妇产前基因测序市场规模（亿元）3.18 4.45 5.72 非高龄产妇（万人）1355.03 2014年末35岁以下产妇，及35岁以上非首次怀孕产妇人数为1355.03万 假定非高龄产妇产前基因测序渗透率（%）5%10%20%非高龄产妇产前基因测序渗透人群（万人）67.75 135.50 271.01 非高龄产妇产前基因测序市场规模（亿元）16.26 32.52 65.04 无创产检市场规模（亿元）19.44 36.97 70.77 生殖健康基因测序市场规模（亿元）28.42 63.23 117.05 2016年中国产前基因测序市场规模预测 22 基因测序行业需求分析 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%。艾瑞分析认为，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。注释：生命科学50亿美元，占比25%，包括生科研、复杂病症（如心血管疾病、肝病等），农业基因以及宏基因组等。来源：1）全球基因测序各应用市场占比数据来自Illumina；2）基因测序技术在癌症领域渗透率数据来自麦肯锡。50%40%40%25%0%20%40%60%80%100%肺癌 肠癌 乳腺癌 前列腺癌 2018全球基因测序技术在癌症领域渗透率预测 70%60%50%35%肿瘤学 60.0%生命科学 25.0%生育和基因健康 10.0%其他应用 5.0%全球基因测序各应用市场占比 23 基因测序行业需求分析 全球基因测序市场将超110亿美元，复合增长率超20%来源：BCC Research、Grand View Research和Markets&Markets。艾瑞整理公开数据显示，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。艾瑞分析认为，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。7.9 8.6 11.0 24.0 30.0 35.0 45.0 54.5 117.0 20.0 30