技术升级带动行业规模攀升，消费级基因测序市场未来可期

一．基因测序——追本溯源查病因

1.1 基因测序是什么

    每一个人身体内都含有大量DNA，人与外界的交互，实际上也是大量DNA交换的过程。可以说，DNA信息与人体的健康息息相关。

    基因测序是一种新型基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理。基因测序技术能锁定个人病变基因，提前预防和治疗。基因测序相关产品和技术已由实验室研究演变到临床使用，可以说基因测序技术是下一个改变世界的技术。

    在产业界，基因检测较为成熟的应用领域主要有以下几个方面：

    第一，新生儿检测。临床上较为成熟的基因测序技术应用场景是无创基因产检查（NIPT），只需采集孕妇静脉血，就可通过对孕妇外周血中的游离DNA片段测序，来判断胎儿的健康状况。相比传统唐氏筛查，无创产前检查具有检出率高、假阳性率低的优势。

    第二，遗传病检测。很多遗传病比如说高血压、心脏病等都有着较长的潜伏期，很多人在年轻的时候并不注意，但是一旦发病追悔莫及，通过基因检测可以及早发现遗传病，合理预防。

    第三，肿瘤基因检测。世界卫生组织提出：1/3的癌症是可以预防的；1/3的癌症通过早发现早诊断早治疗可以治愈；1/3的癌症通过适当治疗可以延长生存时间，提高生活质量。若父母双方有一位携带某肿瘤易感基因，则他们的下一代会有50%的概率获得这个缺陷基因。而通过测序、基因分型等技术检测人体内的肿瘤致病基因或易感基因，评估受检者罹患肿瘤的风险，在最早期阶段就可以鉴定出体内发生的、可导致癌症的变化。

1.2 基因测序技术发展历史

    测序技术发展的起始点为1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，证明DNA是遗传物质。后来基因组学在科学研究领域迅速发展，相关技术逐步成熟，推动基因检测商业化。1987年，Applied Biosciences公司基于Sanger测序原理发布第一台自动测序仪，第一代测序读长长，准确率高，后来成为人类基因组计划的主力机型，而现在也依然是测序的金标准。

    尽管第一代测序在准确度的优势明显，但是仍然存在成本高、通量低等缺点，制约其大规模商业应用。经过技术发展和流程优化，以罗氏 454、illumina、Life 的Solid系统为主的第二代测序技术出现，促使测序成本以超摩尔定律下降，并且大幅提高测序速度，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。但是缺点就是读长太短，后续需要通过生物信息学软件进行数据组装。

    2008-2010年密集出现的第三代测序技术震惊全球。第三代测序技术是单分子测序，由于不需要对样本进行扩增等前期准备工作，测序时间大幅缩小，理论准确性将提高，成本进一步下降，相比于第二代测序技术优势明显，但是目前由于准确性低、测序信号易丢失等因素，尚且处于科研阶段。

二．基因测序的领航者

2.1 Illumina

    美国的Illumina [ILMN.O] 公司为基因测序行业的龙头企业。Illumina于1998年4月在美国加州成立，主要业务为开发、生产和销售用于对遗传变异和生物学功能进行大规模分析的集成系统。目前在序列鉴定、基因型鉴定和基因表达市场为基因组研究中心、制药公司、学术机构以及生物技术公司提供服务，2000年于美国纳斯达克上市。

    早期的Illumina主要在以FISH为基础的芯片领域发展，然而发展却不尽如人意。在成立之初，美国基因芯片巨头昂飞（ Affymetrix）发展巅峰时期，此时Illumina股价最低不到1美金。2006年收购Solexa之后发展飞速，而此时昂飞却逐步没落，并于2016年被Thermo以13亿美金收购。

    基因测序的广阔前景带着Illumina的股价一路高飞，并于今年9月达到最高404.2 USD，当前市值529亿美元。相对临床市场，科研市场微乎其微，却造就了 Illumina 的神话，随着临床市场初步打开，将缔造多个神话，其市场空间难以想象。

2.2 华大基因

    华大基因[300676.SZ]作为国内测序龙头，业绩稳定增长。华大基因集团成立于1999年，由华大控股、华大三生园（原华大农业）、华大投资共同出资设立。公司主营业务为通过基因检测、质谱检测、生物信息分析等多组学大数据技术手段，为科研机构、企事业单位、医疗机构、社会卫生组织等提供研究服务和精准医学检测综合解决方案。公司主营业务分为四个板块，分别是生育健康基础研究和临床应用服务、基础科学研究服务、复杂疾病基础研究和临床应用服务、药物基础研究和临床应用服务。

    华大基因自成立开始逐步向上下游积极拓展，全产业链布局优势。

    2012年，收购了美国测序仪生产商 Complete Genomics（CG），并一直致力于 CG 测序仪的优化与小型化，是国内最有望打破 Illumina和 Life Tech对二代测序仪生产垄断的企业。2014年公司 BGISEQ-100（基于 Life Tech的 Ion Proton测序平台）和 BGISEQ-1000（基于 CG 的测序平台）基因测序产品率先获批上市，业务延伸到了上游基因测序仪器和试剂领域。2016 年 11 月， 更小巧、更精简的 BGISEQ-50 在第十一届国际基因组学大会上亮相，最快完成周期仅为18小时。除了二代测序仪的布局外，华大基因也购入单分子测序仪 PacBio RSII 用于研发。公司同时不断完善下游应用业务，为未来基因测序的大规模应用做好铺垫。公司已拥有华大农业、华大法医等测序应用业务。

    目前公司最成熟的领域是无创产前基因检测。公司的无创产前的仪器与试剂（ T21、 T18、 T13）是国内第一家获得 CFDA 批准的医疗器械产品，2009 年至今，公司已与全球多个国家超过三千家医院进行合作，检测样本数已超过 170 万例。该领域目前的国内市场主要被华大基因和贝瑞和康垄断（ 总体50-70%，华大基因 30-40%，贝瑞和康 20-30%），先发优势明显，其他公司还包括达安基因、诺和致源、安诺优达等。根据国信证券相关研究，随着二胎政策放开以及高龄产妇数量的增加，未来社会产前筛查的需求会相应增长，而终端的普及和价格的降低必将导致渗透率不断提升。

三．快速增长的基因检测行业，有望成为下一个投资风口

    近年来基因测序行业发展迅速，随着行业逐步成熟，多家咨询机构的市场规模预测也趋于一致。根据 BBC Reasearch 和 Transparency Market Research 的报告显示， 2015 年全球基因测序市场规模接近 60 亿美元， 2016 年超过了 60 亿美元，直逼 70 亿美元，预计 2020年全球市场规模超过 120 亿美元，年复合增长率达到 17-19%。

    在基因测序行业中，NGS（Next-Generation Sequencing，指二代测序）领域发展最快。根据 Research & Market 的预测，2015 年 NGS 全球市场规模为33亿美元，2016年升至40亿美元，2020 年预计将达到86亿美元，年复合增长率达到21.3%，占整个基因测序行业市场份额的 70-80%，未来仍是主要的市场。

    随着经济的不断发展和测序市场规范化，中国测序市场增速明显，中国将进入快速发展期，中国测序市场规模 2016 年约为 54 亿元人民币，预计 2020年将突破百亿元人民币， 年复合增长率约为 20-25%，位居全球前列。

    根据估算，我国约有 1700 台 NGS 测序仪， 几乎都是 Illumina（约 1000 台）、 Thermo Fisher（约 600 台） 和 Pacific Biosciences（约 50 台） 的仪器，其他的仪器约 50 台。从地理分布上来看，测序仪基本集中在一线城市，其中北京 460 台，上海 450 台，深圳 410 台。

四．基因测序的产业链布局及未来增长点所在

4.1 上中下游产业链呈金字塔型，下游产业链百花齐放

    基因测序行业的产业链，上游主要是测序仪器和试剂耗材的生产商，测序仪器是生产商收入的平台，真正创造利润的是与仪器配套的试剂耗材，一家公司的仪器一般只能使用同一家公司指定的试剂耗材。在上游部分， 全世界的市场份额基本集中在外企手上。近几年，国内部分公司积极布局上游，主要以自主研发和 OEM 贴牌生产的模式，降低上游成本限制，大力提高盈利水平。

    中游则是提供测序服务的公司，这部分公司购买上游的测序仪器，为下游需求端提供服务，从中收入服务费。

    下游则分为两部分——科研和临床，测序技术首先是应用于科研端，后来逐步利用成熟流程切入临床端，目前的下游市场应用广泛，百花齐放。基因检测临床应用主要集中在四个领域，分别是产前筛查和产前诊断（NIPT）、遗传病诊断、肿瘤诊断与治疗、植入前胚胎遗传学诊断（PGD/PGS），第三方检测机构需要通过CFDA和卫计委的批准后才可开展相关工作。前文已经介绍过，目前基因检测临床应用最为广泛的是无创产前基因检测(Non-Invasive Prenatal Testing,NIPT)，NIPT具有高准确性、高灵敏度、高特异性等特点。目前中国渗透率偏低，尽管市场认为其价格下降的速度要快于渗透率提升的速度，整体行业空间天花板已现，但是由于中国庞大的人群数量，以及目前的竞争格局，该行业依然具有极高的景气度。