【和达产业观察】基因检测行业系列研究之一：产业投资地图 （2019年版）

1.行业概述

1.1 定义

基因是指携带有遗传息的DNA或RNA序列，是控制性状的基本遗传单位，亦即一段具有功能性的DNA或RNA序列。基因通过指导蛋白质的合成来表现所携带的遗传息，从而控制生物个体的性状表现。基因组是一个细胞或者生物体所携带的一套完整的单倍体序列，包括全套基因和间隔序列，它指单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。

广义上的基因检测指通过血液、组织或细胞分泌物，对生物染色体、DNA分子进行检测的一系列技术。目前在医疗领域，基因检测除直接检测人体DNA分子外，还可通过检测人体内微生物基因息，判断受检者健康状况和疾病风险。

一般情况下，基因通过复制把遗传息忠实地传给下一代，使后代呈现出与亲体相似的性状，如身高、血型等。有些基因与人体健康状况密切相关，其不一定直接导致某种疾病发生，也可能通过影响个体体质，如对某些病毒、细菌的免疫能力，间接“参与”疾病发生过程。如果某些基因在复制过程中出现错误，或受后天环境影响发生突变，也可能增加个体患病几率。而了解这些基因息，有助于人类更好地应对疾病和健康风险。

1.2 行业发展现状

应用较广的基因检测技术大致分三类：基因测序、以核酸扩增为基础的PCR技术，以荧光杂交检测为基础的FISH技术。这三类技术沟通构成了基因检测基础，大部分基因检测项目都有赖于这三项基础技术开展。此外基因芯片技术应用范围也较广。

PCR技术全称聚合酶链式反应技术，可放大、扩增特定DNA片段，通常用于人体基因少量突变位检测、细菌或病毒基因检测，并在二代基因测序过程中扮演重要角色。该技术优是灵敏度高、操作相对简便，但中间样本制备过程可能存在交叉污染。

FISH技术全称荧光位杂交技术，可利用已知的DNA变异序列，与被检测的样本DNA序列杂交、互补配对，从而发现样本DNA的异常情况。基因芯片技术则是将大量已知DNA序列做成探针，集成在同一芯片上与标记样品分子进行杂交，从而获得样本序列息。该技术优是成本相对较低、效率较高，但难以发现未知区域息。

与PCR和FISH技术相比，基因测序技术可直接读取DNA分子的30亿个碱基序列，具有高通量、数据量大的特。基因测序指通过测序设备分析生物样本（组织、细胞、血液样本等）的基因组息，并将这些息用于疾病发病机理研究、生命调控机制研究、临床医学诊断、个体化用药指导等领域。目前测序技术中的高通量测序是现阶段的主流技术。目前基因测序行业的应用方向主要是科研和临床医疗两个方向，科研面向高校、科研机构、研究性医院、药企等企事业客户，临床医疗面向个人客户。本即主要研究基因测序领域。

基因测序技术中目前主流为二代测序（NGS）。二代测序技术由于其通量大、精度高、价格相对低廉等优势，成为一种革命性的测序技术，打开了基因测序大规模商业化的市场空间，成为目前主流测序技术。由于单分子测序技术仍面临测序成本高和结果准确度相对较低的商业化瓶颈，而纳米孔检测技术尚处于理论阶段，因此二代测序在较长时间内仍将保持主流测序技术的地位。

1.3 产业投资地图

上游的基因测序仪是基因检测的基础，而基因测序仪的核心是基因测序技术，第二代基因检测技术是现今最稳定，应用最广的基因测序技术，第二代基因检测仪器市场被国外几个龙头所垄断，2015年Illumina.Inc.、LifeTechnologies和Pacific Biosciences在全球基因测序仪市场中合共占据94%份额。中游的基因检测服务有面向科学基础研究的基因测序服务，和面向终端用户的临床、医学类基因检测服务。科研服务方面，大型测序中心、大型基因组学实验室和大型测序服务公司，是主要的服务提供商，如国内的华大基因、诺禾致源、药明康德，国际的Broad 研究所、Sanger研究所、Macrogen等。他们购买大量的测序设备仪器，提供此类服务。另外全球也存在一些中小型公司，提供其中部分种类的服务。终端用户方面，临床基因检测实验室、基因检测公司是主要的服务提供商。目前基因检测领域最成熟的是无创产前基因检测，同时还有靶向治疗药物检测、遗传缺陷基因检测、致病基因检测、肿瘤基因检测、病微生物检测、疾病风险评估等多种基因检测服务。基因检测服务对实验室的稳定性和操作的专业性具有较高的要求，基于技术、成本等因素的考虑，目前医院自主进行此类基因检测服务的可能性较低，预计未来几年内，外包模式（独立实验室模式）将继续保持主流模式地位。下游来，从广义的基因检测行业应用来讲，终端用户可大体分为两类：一是用于医院、独立实验室等的临床应用。二是服务于科研机构的基因测序应用。基因检测的临床应用主要就是以华大基因为代表的无创产前（NIPT）基因检测业务和基于基因检测的药物靶向治疗，其中主要以无创产前基因检测业务为主，此类业务主要面向医生等医疗机构中执业人士。此外近年来比较热的肿瘤基因检测，尤其是NGS方法学下的肿瘤基因检测由于合规性的缺乏严格意义上讲还称不上临床级应用，主要是面向个体患者，医疗机构只能是参考该结果。科研服务则面向机构为主，例如大学、医院、研究所、制药公司等客户。近年来随着Illumina.Inc.、Life Technologies等公司技术的发展与提升，带来的变化是基因测序仪器价格逐渐下降，测序成本和操作难度逐步下降，现在很多的科研机构已经从Illumina.Inc.等公司购置了基因测序仪，进行自我服务，所以整个科研机构行业的基因测序处于一个加速分散化的阶段。

上游的基因测序仪是基因检测的基础，而基因测序仪的核心是基因测序技术，第二代基因检测技术是现今最稳定，应用最广的基因测序技术，第二代基因检测仪器市场被国外几个龙头所垄断，2015年Illumina.Inc.、LifeTechnologies和Pacific Biosciences在全球基因测序仪市场中合共占据94%份额。

中游的基因检测服务有面向科学基础研究的基因测序服务，和面向终端用户的临床、医学类基因检测服务。科研服务方面，大型测序中心、大型基因组学实验室和大型测序服务公司，是主要的服务提供商，如国内的华大基因、诺禾致源、药明康德，国际的Broad 研究所、Sanger研究所、Macrogen等。他们购买大量的测序设备仪器，提供此类服务。另外全球也存在一些中小型公司，提供其中部分种类的服务。终端用户方面，临床基因检测实验室、基因检测公司是主要的服务提供商。目前基因检测领域最成熟的是无创产前基因检测，同时还有靶向治疗药物检测、遗传缺陷基因检测、致病基因检测、肿瘤基因检测、病微生物检测、疾病风险评估等多种基因检测服务。基因检测服务对实验室的稳定性和操作的专业性具有较高的要求，基于技术、成本等因素的考虑，目前医院自主进行此类基因检测服务的可能性较低，预计未来几年内，外包模式（独立实验室模式）将继续保持主流模式地位。

下游来，从广义的基因检测行业应用来讲，终端用户可大体分为两类：一是用于医院、独立实验室等的临床应用。二是服务于科研机构的基因测序应用。基因检测的临床应用主要就是以华大基因为代表的无创产前（NIPT）基因检测业务和基于基因检测的药物靶向治疗，其中主要以无创产前基因检测业务为主，此类业务主要面向医生等医疗机构中执业人士。此外近年来比较热的肿瘤基因检测，尤其是NGS方法学下的肿瘤基因检测由于合规性的缺乏严格意义上讲还称不上临床级应用，主要是面向个体患者，医疗机构只能是参考该结果。科研服务则面向机构为主，例如大学、医院、研究所、制药公司等客户。近年来随着Illumina.Inc.、Life Technologies等公司技术的发展与提升，带来的变化是基因测序仪器价格逐渐下降，测序成本和操作难度逐步下降，现在很多的科研机构已经从Illumina.Inc.等公司购置了基因测序仪，进行自我服务，所以整个科研机构行业的基因测序处于一个加速分散化的阶段。

2.需求侧分析

2.1 需求市场数据

根据诺禾致源的招股说明书，全球基因测序市场的规模为：

资料来源：诺禾致源招股说明书，BBCResearch

其中，中国基因检测市场渗透率还不高。就以最为成熟的NIPT为例，根据华大基因年报，华大基因2018年应该完成了约150万例（430-280）无创产前基因检测；贝瑞基因的披露较为模糊，其2017年表述为“累计完成数百万样本的检测”，2018年表述为“公司常规的NIPT检测已经为累计超过300万的孕妇提供服务”，我们取折中的数字，那么华大和贝瑞在2018年完成的检测量基本相当，均为约150万例，合计300万例。他们两家约占到市场70%以上的份额，那么预计2018年有430万例做了NIPT，但是当年的出生人口是1523万人，渗透率不到30%。

但按基因测序龙头企业华大基因20%-30%的市场占有率计算，其2014年-2017年营业收入分别为11.2亿元、13.1亿元、17.0亿元、21.0亿元，则中国基因测序市场整体规模可达百亿元，年均增长速度约为20%。

2.2 需求市场分析

目前高通量测序技术的临床应用主要为NIPT、遗传病诊断、植入前胚胎遗传学诊断和肿瘤诊断与治疗四个专业方向。目前NIPT 市场已较为成熟，市场正从NIPT 向肿瘤、遗传病诊断、心脑血管等方面过渡。虽然基因测序在临床应用上的规模还不大，但是目前由于临床证据不断增加、患者和医生认可程度的不断加强、测序技术及生物息分析技术的不断提高、行业逐步规范和标准不断完善，基因测序在临床应用方面增长迅速。

3.供给侧分析

3.1 上游市场

基因测序上游市场主要包含测序仪和耗材试剂。测序仪本质上属于精密制造，核心技术主要在以Illumina为主的外资企业手里，国内也有企业陆续获批，但大多为类似“贴牌”生产。国内企业中，华大控股（华大基因的第一大股东）的全资子公司华大智造成立于2016年4月，由华大基因本的测序仪板块独立拆分而来，主攻方向即为基因测序仪。根据华大基因披露，2018年度华大基因向华大智造采购的固定资产金额高达4.71亿元。

国产基因测序仪注册情况

资料来源：NMPA官网搜索

耗材试剂相对测序仪而言竞争更加开放，但主要也是大企业参与竞争的战场。我们熟知的NIPT领域的规范和现有竞争格局的树立，几乎就是以试剂的国产注册为契机形成的。

国产NIPT试剂盒注册情况

资料来源：NMPA官网搜索

拥有耗材试剂注册证的国内企业，相当于拿到一张可以直接向各大医院供货的“合格证”。这可以使这些本要在产业链中游的服务市场参与激烈竞争的企业，一跃成为医院的合格供应商，并快速以试剂销售带动检测服务，使得无论是试剂还是服务的行业集中度得以快速提升。在拿证之后的竞争优势会立刻凸显出来，华大基因、贝瑞基因、博奥、安诺优达皆是如此。NIPT领域现在的几家寡头均为2014-2015年间拿证的企业。

而在近年来火热的肿瘤基因检测领域，NMPA陆续已经获批了几款NGS的试剂：

国产NGS试剂盒注册情况

资料来源：NMPA官网搜索

但这并未像NIPT那样，快速形成肿瘤基因检测领域的行业集中度提升。究其因，还是在于NGS的优势在于多基因的联合检测，即所谓大Panel，而NMPA目前批准的产品都是小Panel产品，最多的也就十来个基因检测。因此现阶段的NGS肿瘤基因检测即便有试剂获批，但其临床意义也不大，并未使得行业集中度像当年的NIPT那样快速提升。

3.2 中游市场

中游服务市场中，科研市场基因检测起步较早，但受制于市场规模，能容纳公司有限。因此相比较临床级基因检测和消费级基因检测，专门布局该领域的公司较少，大多数公司通常选择临床与科研并行。临床级基因检测是基因检测应用中，目前市场规模最大的细分赛道。

3.2.1 NIPT

目前由卫生部门批准的二代基因测序（NGS）临床应用试，仅包括遗传病诊断、产前筛与诊断、植入前胚胎遗传学诊断和肿瘤诊断与治疗四个方向。其他基因检测技术如PCR、FISH技术等则没有限制，检测单位只需通过病理学、实验室等认证即可应用。其中，无创产前筛（NIPT)与诊断和植入前胚胎遗传学诊断属生育健康类服务，尤其NIPT最早得到临床应用、推广。这方面华大基因和贝瑞基因已占市场近70%份额，市场格局已基本稳定。两家头部企业将在很长一段时间里继续保持领先，后进入者很难再有机会。

但NIPT市场渗透率还有提升空间。2017年全国新出生人口1723万，NIPT样本累计只有400多万。由于医疗资源有限，不是所有胎儿都要接受无创产前筛。但对高风险孕产妇来说，NIPT相比羊水穿刺等传统检测手段，造成流产的风险更低，同时准确性较高。尤其全面实施“二孩”政策以来，高龄孕产妇数量增加，将助推NIPT市场继续增长。而自2016年卫生部门取消NIPT试后，NIPT价格也迅速降低，目前各地价格大致在1000元-2000元之间，深圳甚至将NIPT纳入医保目录，可见该技术已具备大规模应用基础。

3.2.2 肿瘤基因检测

肿瘤防控及转化医学类服务方面，近年我国肿瘤发病人数不断走高、五年生存率降低，肿瘤患者增量和存量提升拉动了对肿瘤基因检测、特别是伴随诊断的需求。国内基因检测行业2015年开始逐步放开，直至2016年出台一系列政策促进行业走向规范化。在基因检测市场准入方面，2016年12月美国FDA审批通过首个基于高通量测序技术的伴随诊断产品Foundation Focus CDxBRCA，2017年多基因泛癌种基因检测产品MSK-IMPACT和FoundationOne CDx陆续获批。我国在2017年进一步加大了对创新药品和医疗器械审评审批改革力度。从产品维度考虑，多基因泛癌种基因检测成为基于高通量测序技术的伴随诊断产品的未来发展方向。但目前体外诊断试剂盒资质申报成本较高、流程复杂、注册周期长等因素影响多基因检测产品快速迭代后的市场准入步伐，而LDT（Laboratory Developed Test）模式在中国相关监管法规仍在完善中。随着基于高通量测序技术的肿瘤检测产品商业化进程加快，国产肿瘤检测产品和服务有望向海外市场进一步扩张。

肿瘤诊断与治疗被视为NIPT之后，临床级基因检测又一快速增长市场。就患者数量和需求程度，肿瘤市场规模大得多。依靠NIPT类业务，已有两家公司率先上市。预计肿瘤领域可产生更多头部公司。

在提供临床级基因检测的公司中，有近70%的公司把肿瘤诊断与治疗作为重发展业务，包括分子分型、伴随诊断、用药指导、预后评估等。其中华大基因、贝瑞基因等头部公司，成立时间较长、已凭借NIPT类业务成为巨头或接近上市规模，在肿瘤业务线上具有资金、品牌等优势。燃石医学、世和基因、泛生子基因等约10家创业公司，专门布局肿瘤基因检测，也已初步获得市场认可。

但由于肿瘤疾病比较复杂，加之液体活检等技术还面临许多挑战，目前该市场尚未成熟，还处临床试阶段，其面临生化检等传统检测手段竞争。该领域产品也多基于已被公开验证的基因突变类型，呈现同质化倾向。预计2-3年内，若有相关产品正式获监管部门批准，届时该市场将迎来洗牌，深耕某些细分癌种的公司较具竞争力。

3.2.3 微生物测序

微生物组测序是基因检测中，兴起不久、但潜力较大的细分领域，未来有望成为相对人体DNA基因检测而独立、并行的体系。人体内细菌等微生物细胞数量远多人体细胞数量，因此被作人体“第二基因组”。理论上通过检测、分析这些微生物遗传息，可得知人体健康和疾病情况。

目前关于人体微生物基因检测的临床应用，主要是使用PCR等技术检测传染病等疾病病体。基于二代测序的微生物组基因检测市场刚刚起步，应用范围限于科学研究和健康管理，还未广泛用于临床。但已有如锐羿生物、卡尤迪、弘睿健康、量化健康等十多家公司，率先从健康管理、疾病筛角度切入，提供肠道、口腔等微生物组基因检测产品，面向用户提出营养、健康管理方面建议。

3.3 主要参与者

3.3.1 华大基因（300676，SZ）

深圳华大基因股份有限公司的主营业务为通过基因检测等手段,为医疗机构、科研机构、企事业单位等提供基因组学类的诊断和研究服务。公司依托世界领先的生物息研发、转化和应用平台,上百台高性能的测序仪、质谱仪和大型计算机,为数据的输出、存储、分析提供有力保障。公司主要服务于国内外的科研院校、研究所、独立实验室、制药公司等机构,以及国内外的各级医院、体检机构等医疗卫生机构、公司客户和大众客户。

截至2018年底，华大基因生育产品临床检测累计服务近745万人次,已完成超过430万例无创产前基因检测;超过217万名新生儿和成人接受了遗传性耳聋基因筛的检测服务,发现数千名先天性耳聋及迟发性耳聋受累者,为这些聋儿和迟发性耳聋受累者提供了早发现早治疗的机会;发现约10万人携带常见耳聋基因突变,为精准防聋控聋提供解决方案,有效控制耳聋的发生发展。2018年5月,国家卫健委公布了全国经批准开展产前诊断技术的医疗机构名单,截至2017年12月31日,经批准开展产前诊断技术的医疗机构(产前诊断中心)共有340家。截至2018年底,华大基因已与其中156家产前诊断中心建立合作关系,覆盖率为45.9%。

司具有先进的技术平台，是国内少有的掌握核心测序技术的企业之一。公司凭借先进的测序和检测技术、高效的息分析能力、丰富的生物资源，搭建了世界先进的多技术平台，可实现从中心法则到结构与功能的贯穿研究，构建生物技术与息技术相融合的网络体系。目前拥有测序平台、质谱平台、息平台、自主研发的技术平台（包括癌症个体化诊疗技术、肿瘤低频检测技术、人体共生微生物和健康研究、蛋白质组学研究、代谢组研究）等技术体系及资源库，能够为临床及科研提供完整的基因组学解决方案。

3.3.2 贝瑞基因（000710,SZ）

公司主要业务为以高通量测序技术为基础的基因检测和设备、试剂销售。其中，基因检测分为医学产品及服务和基础科研服务。公司的医学产品及服务分为医疗检测服务、试剂销售和设备销售。公司医疗检测服务主要分为遗传学和肿瘤学两个应用方向。

在遗传学领域，贝瑞基因的产品和服务一直保持着行业的领先优势。截至2018年末，公司常规的NIPT检测已经为累计超过300万的孕妇提供服务，NIPT Plus的检测把可筛的染色体病及基因组病扩展到100种，全外显子组检测可覆盖7000多种单基因遗传病，胚胎植入前遗传学筛在辅助生殖领域发挥重要作用。

在肿瘤学领域，公司自主研发的、具有万级技术分辨率的cSMART液态活检技术已获得国内外专利，广泛应用于靶向用药检测、疗效监测、用药监测、肿瘤易感性检测、肿瘤个体化医疗全方位检测。凭借该技术优势，贝瑞基因成为十三五国家科技重大专项“病毒性肝炎相关肝癌人群预警和早诊试剂盒及相关设备研发”的课题责任单位。

4.行业相关政策

资料来源：鲸准研究院

5.行业相关上市公司