2021年中國基因測序行業產業鏈分析及行業重點公司研究報告（71頁）.pdf

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1、2021 年深度行業分析研究報告 主要內容主要內容1. 基因測序行業概況2. 基因測序產業鏈分析3. 基因測序行業重點公司分析 1.11.1 基因及基因測序基本概念基因及基因測序基本概念 基因：基因是由一段DNA構成的具有一定功能的核苷酸序列，一部分基因用于指導蛋白質合成；還有一部分非編碼DNA用于基因表達調節。DNA是一種生物大分子，在空間結構上呈雙螺旋結構，由脫氧核糖和磷酸交替連接外列在外側構成骨架，堿基排列在內側，兩條鏈上的堿基連接成堿基對。組成脫氧核糖核酸的堿基，分別是腺嘌呤（adenine，A）、胞嘧啶（cytosine，C）、鳥嘌呤（guanine，G）與胸腺嘧啶（thymine，

2、T）。帶有蛋白質編碼的DNA片段稱為基因（gene）。 基因測序：基因檢測是通過血液、其他體液、或細胞對DNA進行檢測的技術，是取被檢測者外周靜脈血或其他組織細胞，擴增其基因信息后，通過特定設備對被檢測者細胞中的DNA分子信息作檢測（主要是DNA堿基序列信息），分析它所含有的基因類型和基因缺陷及其表達功能是否正常的一種方法，從而使人們能了解自己的基因信息，明確病因或預知身體患某種疾病的風險。 1.2 1.2 基因測序發展歷史基因測序發展歷史 基因測序技術已經發展至4代，目前二代測序應用最為廣泛最早實現商業化應用的測序技術是一代測序，由Sanger所發明，1977年，WalterGilbert和

3、Frederick Sanger發明了第一臺測序儀，并應用其測定了第一個基因組序列，噬菌體X174，全長5375個堿基。該技術直到現在依然被廣泛使用，但是其一次只能獲得一條長度在7001000個堿基的序列，無法滿足現代科學發展對大通量的生物基因序列獲取的需求。后續在高通量測序上，目前已經發展到四代測序技術，在測序通量、測序長度以及測序成本上不斷優化，使得基因測序大范圍使用成為可能。圖1. 基因測序技術發展歷史 1.3 1.3 四代基因測序技術一覽四代基因測序技術一覽測序技術典型測序平臺測序原理讀長通量準確率測序時間成本優點缺點應用場景一代測序ABI/LIFE3730 ABI/LIFE3500S

4、anger測序/長片段測序400-900bp0.2Mb/run99%1.6個月成本高，但對于少數靶標而言，成本相對較低讀長較長，準確率高通量小，測序時間長法醫鑒定、親子鑒定、基因檢測二代測序Illumina HiSeq/MiSeq邊合成邊測序法，可逆鏈終止法50-150bp(x2)750-1500Gb/run99%2h-3d高昂的維護和啟動成本，中等運行成本高通量，低成本讀長較短，需PCR擴增，無法識別成簇堿基，序列組裝難，后端數據分析要求高NIPT、科研服務、腫瘤基因檢測Life Tech SOLiD連接測序法50bp30-50Gb/run99%2h-3dNIPT、科研服務、腫瘤基因檢測Ro

5、che 454焦磷酸測序法200-600bp0.45Gb/run99%2h-3d個體化用藥基因檢測、腫瘤基因檢測三代測序PacBio SequelDNA單分子測序/半導體測序10-15kp，最長讀長超過40kb0.5-9Gb/run90%2h中等成本超長讀長，均一覆蓋度無需PCR擴增，出錯率較高全基因檢測四代測序Oxford、Nanopore Technologies納米孔測序平均讀長5400bp，最長讀長300kb30-400bp/秒90%1.2h-2h無需維護，啟動成本相對較低，中等運行成本超長讀長出錯率較高，邊緣位點檢測易出錯全基因檢測 應用范圍最廣泛的是二代測序，三代、四代測序是對二代

6、測序的補充二代測序具有通量高、成本低的特點，但讀長短的缺點導致測序過程中含量較少的序列信息可能會丟失，且PCR過程中有一定概率會引入錯配堿基；想要得到準確和長度較長的拼接結果，需要測序的覆蓋率較高，導致結果錯誤較多和成本增加。三代和四代具有超長讀長的特點，因此對二代測序是一個很好的補充，但成本及準確率原因，目前還未得到廣泛使用。資料來源：2019目標的SARS-CoV-2表1. 四代基因測序參數對比 1.3.1 1.3.1 一代測序一代測序SangerSanger測序技術測序技術 測序原理鏈終止法測序ddNTP（雙脫氧核苷酸）的2和3端都不含羥基，無法形成磷酸二酯鍵，從而導致DNA合成反應中斷

7、。向反應體系中加入一定比例的帶有放射性同位素標記的4種ddNTP，PCR反應會在摻入一種ddNTP時終止反應，最終會得到一組長度各相差一個堿基的鏈終止產物，這些產物可通過高分辨率變性凝膠電泳分離并根據其長度排序，凝膠處理后可用X-光膠片放射自顯影進行檢測，從而確定目的核酸片段的堿基序列。 優勢長讀長及高準確性，一次讀取DNA 片段長度可達1000bp，準確率可到99.99%； 缺點測序通量低，雖然單個反應價格低廉，但是獲得大量序列的成本很高，耗時長，應用范圍有限。適用于低通量的快速研究項目。圖2. 一代測序步驟 測序原理在全球范圍，高通量測序技術主要包括三大技術流派，分別為以illumina

8、為代表的橋式PCR 擴增與邊合成邊測序結合的技術路線、以Thermo Fisher（收購Life）為代表的乳液PCR 擴增與半導體測序結合的技術路線、以及以華大智造為代表的DNA 納米球與聯合探針錨定聚合相結合的技術路線。上述三大技術流派在基因測序領域主要技術參數上各有特點，居于領先地位，并相較于其他競爭對手具有一定的技術優勢。 優勢一次能夠同時得到大量的序列數據，相比于一代測序技術，通量提高了成千上萬倍；單條序列成本非常低廉。高通量測序技術可以一次對幾十萬到幾百萬條核酸分子進行序列測定，是對傳統Sanger測序技術革命性的變革。 劣勢：序列讀長較短；由于建庫中利用了PCR富集序列，因此有一些

9、含量較少的序列可能無法被大量擴增，造成一些信息的丟失，且PCR過程中有一定概率會引入錯配堿基；想要得到準確和長度較長的拼接結果，需要測序的覆蓋率較高，導致結果錯誤較多和成本增加。1.3.2 1.3.2 二代測序二代測序高通量測序技術（高通量測序技術（HTSHTS） 1.3.2 1.3.2 二代測序二代測序高通量測序技術（高通量測序技術（HTSHTS）表2. 二代測序三大技術原理代表廠家Illumina/SolexaThermo Fisher 華大智造測序技術橋式PCR 擴增與邊合成邊測序乳液PCR 擴增與半導體測序DNA 納米球與聯合探針錨定聚合相結合的的測序原理該技術在測序的過程中，加入改造

10、過的DNA聚合酶和帶有4種熒光標記的dNTP，因為dNTP的3羥基末端帶有可化學切割的部分，它只容許每個循環摻入單個堿基，此時，用激光掃描反應板表面，根據dNTP所帶的熒光讀取每條模板序列每一輪反應所聚合上去的核苷酸種類，經過“合成-清洗-拍照”的循環過程，最終得到目的片段的堿基排列順序。在測序時，使用了一種叫做“Pico TiterPlate”（PTP）的平板，它含有160多萬個由光纖組成的孔，孔中載有化學發光反應所需的各種酶和底物。測序開始時，放置在四個單獨的試劑瓶里的四種堿基，依照T、A、C、G的順序依次循環進入PTP板，每次只進入一個堿基。如果發生堿基配對，就會釋放一個焦磷酸。這個焦磷

11、酸在酶的作用下，經過合成反應和化學發光反應，最終將熒光素氧化成氧化熒光素，同時釋放出光信號。此反應釋放出的光信號實時被儀器配置的高靈敏度CCD捕獲到，由此就可以準確、快速地確定待測模板的堿基序列。首先是建庫，將待測的DNA 碎片化，并將接頭添加到DNA片段兩端，環化得到單鏈環狀DNA；其次是擴增，通過單鏈環狀DNA 的滾環擴增，將DNA 待測序列進行無損復制并形成DNA 納米球；然后是測序，將DNA納米球固定在陣列化的測序芯片上，通過每輪與特定的酶和熒光探針反應，可發出不同的熒光信號并被高分辨率成像系統采集和識別，從而獲得單個堿基序列。重復以上反應數百次，可獲得大量DNA 片段的堿基序列；最后

12、，通過生物信息處理，主要為去重和拼接，獲得待測DNA 片段的序列。技術特點1、檢測準確性高，通量覆蓋廣；2、不同測序儀器機型的單機單次運行測序通量范圍為1.2-6000Gb1、運行速度快，檢測連續相同堿基的準確性較低；2、通量適中，不同測序儀器機型的單機單次運行測序通量范圍為30Mb-50Gb1、檢測準確性高，同時產出數據重復序列率低，能有效減少數據浪費；2、通量覆蓋廣，不同測序儀器機型的單機單次運行測序通量范圍為0.25-72000Gb技術缺點PCR 擴增技術會導致錯誤累積，搭配的生化技術會產生標簽跳躍（Index Hopping），需要使用雙接頭彌補PCR 擴增技術會導致錯誤累積，半導體信

13、號讀取對連續相同堿基的識別錯誤率高相比其他產品增加了一個環化步驟，但可支持自動化 1.3.2 1.3.2 二代測序二代測序高通量測序技術（高通量測序技術（HTSHTS） 測序流程（以illumina的橋式PCR擴增與邊合成邊測序結合測序技術為例）1）建庫：DNA碎片化，并添加接頭到DNA片段兩端；2）橋式擴增并形成DNA簇：攜帶引物的DNA兩端固定在測序芯片上，通過橋式PCR反應實現DNA擴增，以實現信號放大，DNA在各自的位置解鏈后形成DNA 簇，該DNA簇內的DNA完全相同；3）邊合成邊測序：反應體系內的4種堿基用不同的熒光標記分別標記，DNA簇中的各DNA鏈同步復制，每延伸一個堿基讀取一

14、次信號，實現邊合成邊測序，且各DNA 簇同時讀取，實現高通量。圖3. illumina的橋式PCR擴增與邊合成邊測序步驟 1.4 1.4 三代測序三代測序單分子測序技術單分子測序技術 測序原理以PacBio公司的SMRT單分子測序技術為代表，SMRT芯片是一種帶有很多ZMW孔（零模波導孔）的厚度為100nm的金屬片，將DNA聚合酶、待測序列和不同熒光標記的dNTP放入ZMW孔的底部。每個ZWM孔只允許一條DNA模板進入，DNA模板進入后，DNA聚合酶與模板結合，加入4種不同顏色熒光標記4種dNTP，其通過布朗運動隨機進入檢測區域并與聚合酶結合從而延伸模板，與模板匹配的堿基生成化學鍵的時間遠遠長

15、于其他堿基停留的時間，因此統計熒光信號存在時間的長短，可區分匹配的堿基與游離堿基。通過統計4種熒光信號與時間的關系，即可測定DNA模板序列。 優勢1）無需PCR擴增，不會人為的引入突變；2）超長讀長，平均讀長可達到10Kb，最長讀長可以達到40Kb；3）覆蓋均勻，無GC偏好性；4）通過reads的自我矯正，10X以上準確率能夠達到99.9%；5）可以直接檢測到甲基化信息，同步進行表觀遺傳學識別。 劣勢1）單條序列錯誤率較高，平均核苷酸準確性不到85%（可通過多次測序來進行有效糾錯，但這樣測序成本也更高）；2）測序成本較貴。 1.5 1.5 三代測序三代測序單分子測序技術單分子測序技術 測序流程

16、1、DNA樣品制備：電泳后使用DNA Clean-Up試劑盒鈍化，而后進行熒光計定量；2、文庫構建：先用離心機將DNA進行打斷與濃縮，而后在PCR儀上修復DNA并將DNA末端補平并鈍化，而后連接接頭并消化失敗的連接產物，最后在振蕩器與磁力架上進行磁珠鈍化；3、上機測序準備：先在PCR儀上進行測序引物結合，而后結合測序酶，在鈍化后進行上機測序。圖4. 三代測序操作流程資料來源：Real- 1.6 1.6 四代測序四代測序納米孔測序技術納米孔測序技術 測序原理以Oxford Nanopore Technologies為代表的納米孔測序技術與其他測序技術不同的是，它基于電信號而不是光信號。將在某一面

17、上含有一對電極的特殊脂質雙分子層置于一個微孔之上，該雙分子層中含有很多由溶血素蛋白組成的納米孔（直徑2.6nm），只能容納一個核苷酸通過，并且每個納米孔會結合一個核酸外切酶。當DNA模板進入孔道時，孔道中的核酸外切酶會“抓住”DNA分子，順序剪切掉穿過納米孔道的DNA堿基，每一個堿基通過納米孔時都會產生一個阻斷，根據阻斷電流的變化就能檢測出相應堿基的種類，從而進行實時測序，最終得出DNA分子的序列。 優勢1）可以檢測結構變異和可變剪切；2）能直接對RNA分子進行測序；3）能對修飾過的堿基進行測序；4）測序讀長更長，可以達到150kb；5）測序數據可以做到實時監控；6）運行速度快。 劣勢采用的是

18、水解測序法，不能進行重復測序，因而無法達到一個滿意的測序精確度，準確度約為86%左右，雖然可以通過降低DNA通過速度或一致性檢測提高準確度，但仍無法和二代測序相比。 1.6 1.6 四代測序四代測序納米孔測序技術納米孔測序技術 Nanopore四代測序工作流程：1）使用試劑盒來提取獲得高分子量DNA；2）使用試劑盒來對DNA進行剪切與片段選擇，進而制備待測文庫；3）上機分析，使用測序儀可獲得高產量的長讀長數據。圖5. 四代測序原理示意圖資料來源：Real- 1.7 1.7 測序成本和速度的下降加快了基因測序產業端應用的步伐 2000年初，一個全基因組測序成本在1億美金，隨后以超摩爾定律下降，目

19、前全基因組測序成本已下降至1000美金以下。 測序速度在不斷提升，尤其是三代、四代測序的出現，以胎兒非整倍體測序為例，四代測序Nanopore技術可以將時間壓縮至4小時，而二代測序需要數天才能完成。圖6. 人類基因測序成本及速度發展趨勢圖 1.8 1.8 政策端大力支持基因測序行業發展政策端大力支持基因測序行業發展 近5年，政府持續加大對基因測序產業的扶持力度，先后推出了多項相關政策、規劃等產業指導。時間發布機構政策文件主要內容2016.1工信部等部位醫藥工業發展規劃指南重點發展包括單分子基因測序儀及其他分子診斷儀器在內的分析及診斷儀器2016.3國務院辦公廳促進醫藥產業健康發展的指導意見推動

20、高通量基因測序儀等體外診斷設備和配套試劑產業化；提出對經確定為創新醫療器械的基因檢測產品等，按照創新醫療器械審批程序優先審查2016.3國家發改委辦公廳關于第一批基因檢測技術應用示范中心建設方案的復函大力發展基因檢測技術、開展推廣應用有利于提高出生缺陷疾病、遺傳性疾病、腫瘤、心腦血管疾病、感染性疾病等重大疾病的防治水平；各地在工作中要注重推進具有自主知識產權的基因檢測儀器設備及試劑的產業化應用2016.7國務院“十三五”國家科技創新規劃重點攻克新一代基因測序技術等精準醫療核心關鍵技術，開發一批重大疾病早期篩查、分子分型、個體化治療、療效預測及監控等精準化應用解決方案和決策支持系統2016.11

21、國務院“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃到2020年，形成新一代信息技術、高端制造等5個產值規模10萬億元級的新支柱，推進網絡化基因技術應用示范中心建設，開展出生缺陷基因篩查、腫瘤早期篩查及用藥指導等應用示范2016.12國家發改委“十三五”生物產業發展規劃目標是基因檢測能力（孕前、產前、新生兒）覆蓋新出生人口50%以上2017.2國務院防治慢性病中長期規劃（2017-2025 年）實施早診早治，降低高危人群發病風險，促進慢性病早期發現2017.4科技部“十三五”生物技術創新專項規劃要突破包括基因測序技術在內的若干前沿關鍵技術2017.5科技部“十三五”醫療器械科技創新專項規劃加快發展單分子

22、測序等前沿技術；重點開發掌包括上測序儀、便攜式核酸檢測儀及配套檢測試劑與質控品。2017.6科技部等部委“十三五”衛生與健康科技創新專項規劃到2020年，部分重點領域的基礎前沿研究取得重要進展，針對重點人群和重大疾病的防控技術獲得重要突破。2018.12衛計委關于印發全國出生缺陷綜合防治方案的通知到2022年，出生缺陷防治知識知曉率達到80%，婚前醫學檢查率達到65%，孕前優生健康檢查率達到80%，產前篩查率達到70%；新生兒遺傳代謝疾病篩查率達到98%，新生兒聽力篩查率達到90%，確診病例治療率達到80%2019.7國務院國務院關于實施健康中國行動的意見倡導積極預防癌癥，推進早篩查、 早診斷

23、、早治療，降低癌癥發病率和死亡率，提高患者生存質量2020.9國家衛健委推進實施健康中國行動 2020 年工作計劃進一步明確指出，在腫瘤防治行動中要制定癌癥預防與篩查指南等工作的指導意見。2020.9國家衛健委關于印發國家傳染病醫學中心及國家傳染病區域醫療中心設置標準的通知傳染病醫學中心應當具備常見傳染病、新發突發傳染病和重大傳染病的綜合診療能力，具備突發新發傳染病病原體識別與檢測能力。2020.12廣東省醫療保障局關于公布部分醫療服務價格項目的通知廣東省醫保局將高通量基因測序納入市場調節價醫療服務價格項目。高通量測序首次有了收費編碼，正式納入公立醫院。2020.12國家衛健委關于統籌推進婚前

24、孕前保健工作的通知統籌推進婚前醫學檢查、孕前優生健康檢查等婚前孕前保健服務， 不斷提高服務可及性，促進服務均等化，有力有效推進出生缺陷綜合防治。表3. 國內關于基因測序產業的扶持政策 1.9 1.9 基因測序市場規模情況基因測序市場規模情況圖7. 全球基因測序市場規模資料來源：圖8. 中國基因測序市場規模圖9. 2020年全球基因測序市場區域分布圖10. 2020年全球基因測序市場下游應用分布資料來源：2021-2026年中國基因測序行業市場深度分析與應用前景研究報告，申萬宏源研究資料來源：中國基因測序行業市場前瞻與投資戰略規劃報告，申萬宏源研究 基因測序市場，無論是全球市場還是中國市場，都保

25、持快速增長；歐洲和美洲貢獻主要份額；下游應用端目前以學術研究應用為主，未來醫院端市場具有巨大發展空間。資料來源：Grand View Research，申萬宏源研究 主要內容主要內容1. 基因測序行業概況2. 基因測序產業鏈分析3. 基因測序行業重點公司分析4. 投資分析意見及風險提示 2.1 2.1 基因測序產業鏈分析基因測序產業鏈分析 上游測序儀、試劑耗材提供商，壁壘高，競爭格局好，測序儀通常為封閉系統，銷售儀器之后，可通過銷售試劑耗材盈利。 中游測序服務、產品提供商，提供測序服務的門檻并不高，目前中游公司數量最多，競爭激烈，但擁有注冊證產品的公司較少。 下游測序應用市場，下游用戶端決定了

26、中游基因檢測服務市場規模，科研級應用市場商業模式成熟，臨床級應用市場尚缺乏巨大市場的成熟產品，但發展迅速，消費級應用市場將人群拓展至所有健康人群，想象空間巨大。資料來源：圖11. 基因測序產業鏈全景圖 2.1 2.1 基因測序行業概覽基因測序行業概覽 上游市場國外企業寡頭競爭，華大智造在國內市場優勢顯著在上游設備、試劑、耗材等供應環節，呈典型的寡頭壟斷競爭格局。目前，二代測序儀仍然占據市場主流，而在2017年之后，借助于HiSeq系列測序儀升級和推廣，Illumina不斷蠶食其他廠商的市場份額，逐漸形成了一家獨大的局面。2020年，Illumina的市場份額已增長至84%，穩居第一；LifeT

27、ech和羅氏的市場份額也在5%以上，相對較大。 中游競爭者激烈，本土企業占領當地市場基因檢測產業鏈中游由于測序服務進入壁壘低，利潤率低，服務差異化不強，導致整體競爭十分激烈。以中國的基因測序服務市場為例，目前已有200余家機構從事基因測序服務相關業務，主要分布在北京、上海、深圳、廣州、杭州、武漢、蘇州等經濟發達的地區。 基因測序下游用戶端決定了整個基因測序市場規?？蒲屑壥袌鲇脩糁黧w為科研機構和制藥公司，由于每年科研經費總量是固定的，國內藥企新藥研發起步不久，這些都限制了科研級基因檢測的市場容量和發展空間。而臨床級市場用戶主體為醫療機構和患者，其對疾病治療的需求比較穩定，因而最具發展潛力。 2.

28、2 2.2 測序上游市場分析測序上游市場分析 根據Markets and Markets 的報告以及灼識咨詢全球及中國生命科學綜合解決方案行業報告的數據，在應用場景不斷拓寬，測序能力進一步加強的共同促進作用下，預計到2030 年，全球基因測序儀及耗材市場將達到245.8 億美元的市場規模，中國基因測序儀及耗材市場將達到303.9 億元的市場規模。 在上游設備、試劑、耗材等供應環節，呈典型的寡頭壟斷競爭格局?；驕y序儀處于基因測序產業鏈上游，技術壁壘較高，呈現寡頭壟斷的格局，測序儀生產商主要被Illumina、Thermo Fisher、羅氏等跨國巨頭壟斷，Illumina、Thermo Fis

29、her占據全球市場接近90%的份額。圖12. 全球基因測序儀與耗材市場規模圖13. 中國基因測序儀與耗材市場規模資料來源：華大智造招股書，申萬宏源研究 國內基因測序儀和試劑發展趨勢分析1、成本控制和國產化是一大方向。設備成本是基因產品及服務的核心成本，測序儀、PCR 儀等設備作為上游核心生產資料，占據較大的比例，特別是研究人類樣本的科技服務產品超過2/3。國內基因測序服務企業較為分散，因此對上游的整體議價能力不強，大部分中游企業的發展一定程度上受制于國外上游企業。因此國內降成本是未來一大產業趨勢。華大智造目前在國內測序儀市場中的占比預計在30%左右，國產化仍有較大空間。2.2 2.2 測序上游

30、市場分析測序上游市場分析圖14. 設備成本占基因產品的比例（舉例）測序平臺國外國內NGS平臺華大智造（自主研發&量產）賽納生物（研發中）illumina吉因加（聯合開發）Thermo Fisher泛生子（聯合開發）Roche Diagnositics貝瑞基因（聯合開發）Genapsys達安基因（聯合開發）Roswell（研發中）博奧生物（聯合開發）安諾優達（聯合開發）金圻睿（聯合開發）單分子測序平臺（三代、四代測序，長讀長）Oxford Nanopore Pacific Biosciences齊碳科技GeneReader（被收購）真邁生物GnuBIO（被收購）安序源Genfa（被收購）表4.

31、測序平臺公司情況資料來源：基因慧，申萬宏源研究 國內基因測序儀和試劑發展趨勢分析2、從產品成熟度、市場占有率以及轉化應用來看，NGS是目前市場的主流測序平臺。同時，測序上游仍存在細分產業機會，基于長讀長優勢，單分子測序平臺的前景可觀。3、儀器設備將更加趨向智能化自動化一體化。由于基因數據分析的環節繁瑣，高復雜度項目需要多方協作。傳統的基因數據生產方式對人工依賴度較高，既無法避免人工誤差和污染對數據產出質量的影響，又無法解決人效帶來的數據生產成本及時間限制。因此，生產系統的自動化和智能化對數據全程質控、成本控制及數據中心建設非常關鍵。2.2 2.2 測序上游市場分析測序上游市場分析不同應用場景所

32、需不同的基因檢測設備人口級樣本的基因隊列研究超高通量NGS基因測序儀臨床輔助診斷或伴隨診斷桌面型低通量臨床NGS測序儀新冠病毒核酸檢測/篩查熒光定量PCR結構變異檢測單分子納米孔測序儀復雜基因組組裝單分子測序儀+基因組光學圖譜系統戶外便攜式測序ONT國外國內自動化核酸提取設備華大智造的 MGISTP 系列、 MGISP 系列自動化樣本制備設備安捷倫Bravo 系列、QIAGEN QIAsymphony華大智造MGISP 系列自動化建庫設備安捷倫與燃石醫學合作的MagnisBR、思路迪ANDiS華大智造MGIGLab 系列、思路迪ANDiS自動化樣品質控設備 安捷倫 TapeStation 系列

33、一站式高通量測序工作站華大智造MGIFLP、諾禾致源 Falcon 表5. 基因生產設備及系統的自動化和智能化表6. 針對不同應用場景所需不同的基因檢測設備資料來源：基因慧，申萬宏源研究 2.2 2.2 中游的市場分析中游的市場分析 中游市場進入者眾多，尚未出現絕對龍頭產業鏈中游是指基因檢測服務的提供商（包括服務和產品兩種形式），中游服務環節應用市場廣泛，不同應用市場發展成熟度差異化大，商業可變現價值高，因此市場參與者眾多，國內已有數百家公司提供基因測序服務，目前實現盈利的公司不多。最成熟的基因測序服務市場是科研服務市場和無創產前基因測序，已形成細分領域龍頭。大數據分析是基因檢測行業難度最大的

34、環節，外包是趨勢?；驒z測在數據分析服務中，業務主要是大數據的存儲、解讀和應用，主要看公司硬件能力、計算資源的水平、生信分析的團隊、公司自身算法建立以達到個性化分析的能力。圖15. 基因檢測各環節難度占比圖16. 基因檢測數據分析方法占比 2.3 2.3 醫療領域是下游最大的應用場景，決定整體基因測序市場規模產業鏈下游為基因檢測服務使用者，包括醫療機構、科研機構、制藥公司和個人用戶等，其決定了中游基因檢測服務細分賽道的市場容量、發展前景及業務模式特點。目前市場份額最大的是科研領域，未來疾病治療領域的市場份額會持續提升?；蛐袠I基于不同技術和不同應用領域有較大差異，按照發展成熟度劃分板塊后，其中

35、不同應用應區別分析：圖17. 下游應用場景發展周期 生產成熟期：指面向科研和科技服務的基因檢測。細分應用成熟度依次為PCR、以測序為主的數據生產服務和生物信息為主的數據分析服務。但二者均有成長空間。設備需要更具高性能、便攜式、低成本、短周期和檢測類型全覆蓋的新品，而生物信息往一體機、基因云以及硬件固化方向仍需產品化。 穩步成長期：面向醫學服務的基因診斷。按照成熟度依次包括NIPT、腫瘤、伴隨診斷（用藥指導）、遺傳病輔助診斷、PGT、新生兒篩查（NBS）等。 低谷期：部分在期望膨脹期后的領域，按照成熟度依次包括DTC基因檢測、腫瘤液體活檢、微生物組檢測等。在產品重塑和市場成熟后已基本具備第二曲線

36、的潛力。 期望膨脹期：部分市場熱點領域。按照成熟度依次包括傳染病核酸檢測、腫瘤早篩、基因治療等。由于政策及市場熱點獲得非理性投資或押注，也即將在2-3 年后迎來同質化洗牌。 萌芽期：，按照成熟度依次包括基因合成、DEL、DNA2.3 2.3 2.4 2.4 下游應用場景分析一：生殖遺傳學下游應用場景分析一：生殖遺傳學 生殖遺傳學檢測服務貫穿出生缺陷一級到三級預防。出生缺陷是指嬰兒出生前發生的身體結構、功能或代謝異常，是導致早期流產、死胎、嬰幼兒死亡和先天殘疾的主要原因?；蛲蛔兊冗z傳因素和環境因素均可導致出生缺陷發生。為了減少出生缺陷的發生，世界衛生組織提出了出生缺陷三級預防體系，分別針對孕前

37、、產前、產后三個階段。隨著基因檢測技術的發展，無創產前基因檢測、胚胎植入前遺傳學檢測產品的發展將使出生缺陷從三級預防遷移至二級預防和一級預防。預防體系基因診斷相關產品及服務主要內容主要產品是否已有拿證產品一級預防植入前：胚胎植入前遺傳學檢測防止出生缺陷的發生。植入前檢測胚胎的遺傳疾病PGT-A（非整倍體）是PGT-M（單基因疾?。┓馪GT-SR（結構變異）否二級預防產前：無創產前基因檢測減少出生缺陷兒的出生。試劑用來檢測胎兒或墮胎組織的遺傳病NIPT試劑盒是NIPT-plus試劑盒否CNV試劑盒否三級預防產后：新生兒遺傳基因檢測對新生兒相關疾病進行篩查。檢測潛在遺傳?。òū奖虬Y、先天性甲

38、狀腺功能減低癥、聽力異常等），以便進行早期干預，可顯著降低疾病的嚴重程度，并在日后懷孕中控制遺傳病的遺傳。WES試劑盒否遺傳病panel是新生兒遺傳病基因檢測是WGS表7. 出生缺陷三級預防 2.42.4 下游應用場景分析一：生殖遺傳學下游應用場景分析一：生殖遺傳學 生殖遺傳學試劑市場是目前基因檢測在臨床應用最為成熟的方向。根據弗若斯特沙利文統計預測，中國生殖遺傳學試劑市場規模（按出廠價的銷售收入計）從2015年的人民幣7億元增長至2019年的人民幣28億元，復合年增長率為41.4%，預期于2024年達到人民幣89億元，2019年至2024年的復合年增長率為26.2%。尤其是，胚胎植入前基因檢

39、測(PGT)試劑市場（第一個PGT試劑產品在2020年獲國家藥監局批準），預期在2020年至2024年將比整個市場增長更快，期間的復合年增長率為120.9%。圖18. 中國生殖遺傳學實際市場預測 試管嬰兒治療按應用技術已發展了三代：精子和卵子在實驗室一起孵育，以產生胚胎的傳統試管嬰兒治療（一代）、采用胞漿內精子注射技術的試管嬰兒治療（二代）和采用PGT的試管嬰兒治療（三代）。PGT是使用試劑制備植入前胚胎的DNA樣本，然后由測序醫療器械讀取并用于分析遺傳病的成熟科學技術。PGT是三代試管嬰兒治療中的關鍵步驟。PGT 主要用于輔助生殖，在精子卵子在體外結合形成受精卵，并發育成胚胎后，要在其植入子

40、宮前進行基因檢測。PGT可以提高試管嬰兒的成功率，降低流產率；中國的不孕年率從1997年的3.5%提高至2019年的16.4%。有關增長導致對三代試管嬰兒服務的需求日益增長；PGT一般可分為三種：非整倍體植入前基因檢測(PGT-A)、單基因疾病植入前基因檢測(PGT-M)和結構重排植入前基因檢測(PGT-SR)。PGT-A通常是夫婦在試管嬰兒治療中首先進行的基因檢測，一般建議在PGT-M和PGT-SR之前進行；目前PGT 的通用檢測手段包括PCR、FISH，CGH以及SNP array、NGS檢測，CGH、SNP 關聯分析以及NGS檢測更為準確、高效。2.4.1 2.4.1 一級預防：胚胎植入

41、前遺傳學檢測市場分析一級預防：胚胎植入前遺傳學檢測市場分析 我國PGT 潛在市場空間在175-262億元之間根據貝康醫療招股說明書中的預測數據，2018年我國不孕不育率高達16%，超過發達國家平均水平，預計2023年將達到18.2%。目前我國不孕不育患者超過5000萬人，約有30%的患者需要進行輔助生殖治療，目前我國實際輔助生殖就診率為7%，遠低于美國的60%。由于國內試管嬰兒平均成功率不足30%，平均每對夫婦需要采用2-3次試管嬰兒手術，按平均每周期PGT 收費2500 元計算，我國PGT潛在市場空間在175-262億元之間。未來該領域的主要增長點在于技術普及帶來的滲透率提升。2.4.1 2

42、.4.1 一級預防：胚胎植入前遺傳學檢測市場分析一級預防：胚胎植入前遺傳學檢測市場分析圖19. 市場規模按PGT試劑的銷售收入（根據出廠價計算）計算 2.4.2 2.4.2 二級預防：無創產前基因檢測市場分析二級預防：無創產前基因檢測市場分析 NIPT 作為基因檢測行業里首個成功的商業項目基于NGS的無創產前基因檢測NIPT技術的準確率高。原理是采集孕婦外周血、提取胎兒游離DNA進行高通量測序，并通過生物信息分析技術來檢測胎兒是否有染色體異常的疾病，主要用于3 種染色體數目異常遺傳疾病，包括21-三體綜合征（唐氏綜合征）、18-三體綜合征（愛德華氏綜合征）、13-三體綜合征（帕陶氏綜合征）。傳

43、統血清或B超等唐氏綜合征產前檢測技術的準確率在60%-81%，侵入式檢測存在流產風險，NIPT的準確率達到了99% 以上且無流產風險。NIPT 擴展檢測范圍后的NIPT Plus 將是下一個增長點。NIPT-plus是在經典的胎兒染色體非整倍體-無創產前基因檢測（NIPT）基礎上的升級產品。NIPT-plus不改變原有無創檢測流程，不增加采血量，不延長報告周期，一次檢測即可發現包括T21、T18、T13、性染色體非整倍體，以及10種大于2Mb大小并位于特定癥候群，相對高發的染色體微缺失綜合征。整體市場峰值預計在100億左右。2019年出生人口1465萬，當年全國NIPT檢測樣本量預計達400萬

44、份，NIPT滲透率為27%。我國每年新生兒漲幅不大，整體市場增量空間不大，NIPT市場未來的增長來自于存量的滲透率提升和增量的技術突破。隨著檢測的渠道下沉，如在三四縣城市的布局加快，以及NIPT plus升級版的推出，預計NIPT 相關產品滲透率能夠達到60%。目前各地NIPT 價格大致在800-2400 元之間，深圳市于2013 年將NIPT 納入醫保范疇，檢測費用僅855 元/ 次。隨著測序成本的降低以及醫保政策，預計未來NIPT價格1200 元/ 次估計，整體市場峰值預計在100億左右。 中國CNV市場CNV檢測通常在產前階段用于檢測流產組織中是否存在常與流產有關的全面基因組，并有能力通

45、過識別拷貝數變異分析流產風險和降低流產率。此外，CNV檢測亦可用于對胎兒結構異常的孕婦進行羊水檢測，以便早期干預。2019年，中國的輔助生殖周期總數約為800,000個。鑒于平均流產率約為30%，且40%的胚胎需進行CNV檢測以檢查胎兒結構異常，因此需進行約460,000次CNV檢測。近年來，更多輔助生殖服務提供商已向輔助生殖治療的患者提供CNV檢測服務。受CNV檢測準確度和速度提高以及價格更實惠所推動，預期CNV服務市場將實現顯著增長，根據貝康醫療招股說明書預測數據，其市場規模預期2030年達到13億元。中國第一種CNV試劑盒于2021年12月21日獲國家藥監局批準，由貝瑞基因子公司貝瑞和康

46、研發。2.4.2 2.4.2 二級預防：無創產前基因檢測市場分析二級預防：無創產前基因檢測市場分析圖20. 中國CNV服務市場預測 2.4.3 2.4.3 三級預防：新生兒遺傳基因檢測三級預防：新生兒遺傳基因檢測WESWES 中國WES服務市場受對遺傳病和基因檢測好處的認識日益提高以及WES的可承擔性所推動，父母更有可能為新生兒及自身進行WES檢測，導致近年來WES的滲透率有所提高，根據弗若斯特沙利文報告分析，從2015年的0.01%提高至2019年的0.55%，預期于2024年達到2.79%。受中國新生兒人數日益增長和WES滲透率不斷提高所推動，預期WES服務市場將實現顯著增長。中國暫無開發

47、的WES試劑盒獲國家藥監局批準上市或進入臨床試驗或注冊階段。圖21. 中國WES服務市場預測 2.5 2.5 下游應用場景分析二：腫瘤領域下游應用場景分析二：腫瘤領域 與傳統診斷相比，腫瘤基因診斷基于分子生物標記物，有較高的分辨率、較早的觀測時間窗口和復發轉移監測的便捷性，可用于早篩早診、精準用藥、預后/動態監測等全周期管理。發展較為成熟，基于NGS的大panel產品目前還不多，最早美國于2017年獲批，國內在2020年開始有首款大panel 的NGS產品獲批。臨床在精準用藥的方法選擇上，目前PCR技術預計仍舊占據50%以上市場，未來預計NGS產品的滲透率將超過PCR檢測產品。處于爆發前期，2

48、018年美國批準了首個血液腫瘤的MRD產品，尚無實體瘤MRD產品，國外Guardant Health 2021年正式以LDT模式推出首款實體瘤結直腸癌的MRD產品；國內2021年發布首個MRD指南，產業方面，國內燃石醫學目前正在開始肺癌MRD臨床試驗。屬于消費級基因檢測，尚處于早期階段。處于爆發前期，國外首款早篩產品 是 2014 年 由 美 國 ExactSciences推出腸癌早篩產品，2021年Grail正式以LDT的模式推出了全球首款泛癌種早篩產品，國內直到2020年才獲批上市首款單癌種早篩產品。 中國市場的精準腫瘤學和早期癌癥檢測市場巨大，目前處于早期階段，未來增長潛力巨大。根據CI

49、C的數據，2019 年中國的癌癥年發病新發人數為450萬人，是美國的兩倍多，而且中國的年癌癥死亡率也更高。然而，中國約 60%，即250萬例癌癥發生在晚期（III 期或 IV 期），是美國此類病例數的三倍多。癌癥患者人數更多，中國對精準腫瘤學的需求比美國更大。 根據燃石醫學的測算，2030年中國早期癌癥檢測的潛在市場規模將達到289億美元。該預測基于將(a)高風險人口（50-75 歲）的總規模（預計到 2030年達到 5.22 億）乘以 (b) 3.9%，即家庭年收入超過 70,000 美元的人口估計百分比。2.5 2.5 下游應用場景分析二：腫瘤領域下游應用場景分析二：腫瘤領域圖22. 腫瘤

50、基因檢測細分應用領域 精準用藥市場增長動力：檢測次數提升和價格提升多重測試重要性將提升。隨著更多生物標志物的發現以及相應的靶向療法和免疫療法的開發和批準，患者更傾向于通過多種基于 NGS 的癌癥療法選擇測試來尋找更安全、更有效的治療方法。中、大panel檢測滲透率提升。Midpanel 和 Bigpanel 的NGS檢測產品可以分別同時檢測大約100和300多個基因，代表高端測試，通常更昂貴。根據燃石醫學招股書數據，中、大panel的測試占2019年基于NGS的癌癥治療選擇測試的33.5%，由于中、大panel的檢測可以滿足更多的臨床需求，預計滲透率將不斷提升，中、大panel測序價格更為昂貴