IVD市场分析丨基因测序（NGS）篇

来源小桔灯网

作者东川

01 

市场分析

基因作为最基础的遗传物质和生命密码。基因测序技术（DNA sequencing）是指获得目标DNA片段碱基（包括腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C与鸟嘌呤G）排列顺序的技术。在基础生物学研究，以及包括医学诊断、生物技术开发、法医生物学、系统生物学、微生物等不断拓展的多个其他应用领域中，基因测序技术已成为极其重要的专业技术之一。现在基因测序技术已经能帮助科学家获得人类基因组以及其他许多动植物和微生物物种的完整DNA序列。

测序技术的发展历程（1950年-2017年）

基因测序产业链的上游包括基因测序相关仪器、耗材以及试剂供应商，提供基因测序平台和解决方案。基因测序技术的核心是基因测序仪的核心，作为基因测序产业链上游的进入壁垒最高技术之一，全球具有自主研发并量产临床级高通量基因测序仪能力的企业主要有Illumina、Thermo Fisher及华大智造。

基因测序产业链

根据Markets and Markets和《全球及中国生命科学综合解决方案行业报告》全球基因测序仪及耗材市场在过去数年保持了2位数增长。预计到2030年，全球基因测序仪及耗材市场将达到245.8仪美元的市场规模，中国基因测序仪及耗材市场将达到303.9亿元的市场规模。

全球基因测序仪及耗材市场规模（百万美元）

中国基因测序仪与耗材市场规模（百万元）

2019年全球测序仪竞争格局及中国测序仪竞争格局分析（国联证券研究所）

02 

测序技术原理

基因测序主要是通过模板DNA分子的化学修饰，将其锚定在纳米孔或微载体芯片上，利用碱基互补配对原理，通过采集荧光标记号或化学反应号，实现碱基序列的解读。在NGS测序方向主流技术主要分3类联合探针锚定聚合测序法（华大）、边合成边测序法（因美纳）、半导体测序法（赛默飞）。其中Sanger测序逐渐被NGS挤压，然后应用场景萎缩，例如法医诊断等等；三代测序/单分子测序目前主要应用场景主要是科研研究领域。

测序技术简析（一代、二代、三代/单分子测序技术）

经查阅国家药监局网站，目前获批NMPA批准的测序仪，目前国内共有24款测序设备获批，其中主要NGS仪器生产厂家分为赛默飞、因美纳以及华大，其他厂家分别为与这三家合作测序系统。

NMPA获批的测序仪器（sanger测序、焦磷酸测序及NGS）

高通量测序检测试剂的检测流程可以分为样本收集、样本制备、测序、生物息学分析、报告和数据库管理等五个环节。其中，样本制备包括了核酸提取、分离及纯化、 文库构建等步骤；测序环节包括了测序平台、测序及碱基读取等步骤。虽然检测流程大 同小异，各代的测序技术原理却大相径庭、各有特色。

➣ Illumina测序原理

桥式PCR +4色荧光可逆终止+激光扫描成像

主要步骤

① DNA文库制备超声打断加接头；

② Flowcell吸附流动DNA片段；

③ 桥式PCR扩增与变性放大号；

④ 测序测序碱基转化为光学号。

➣ IonTorrent测序原理

乳液PCR +4种dNTP +微电极PH检测

主要步骤

① DNA文库制备喷雾打断加接头；

② 乳液PCR注水入油独立PCR；

③ 微电极pH检测磁珠入池记录pH。

➣ 华大智造原理

DNA 纳米球+双色测序+联合探针锚定聚合

主要步骤

① DNA 文库制备DNA 碎片化后加接头，环化得到单链环状 DNA； 

② 滚环扩增无损复制并形成 DNA 纳米球；

③ 规则阵列芯片每个结合位点固定一个DNA纳米球；

④ 测序DNA纳米球与酶和荧光探针反应，采集和识别荧光号。

03 

临床应用分析

近几年，NGS由于其通量大、精度高、逐渐明朗低价格趋势等优势，成为目前临床诊断方向上主流的测序技术，在医疗诊断领域，多以肿瘤早筛及诊断、孕前筛查、PGD/PGS（胚胎移植前诊断/筛查）、新生儿遗传病等方向的检测居多。经查阅NMPA网站，目前已有46款测序试剂盒获批，其中肿瘤最多有21个，妇幼方向11个，传染方向有8个，代谢有6个。

但是小编需要指出的是，目前服务与临床的测序产品却是远远高于注册产品，主要是因为测序技术可以产生海量数据，临床应用的广泛性以及国家政策对于人类遗传资源的管理政策。目前，可以开展测序技术的医疗机构或者第三方检测实验室都需要获得国家颁发的相关资质。例如产前诊断中心、高通量测序资质等等。

04 

NGS技术代表企业-赛默飞、因美纳、华大

测序三巨头企业情况

Illumina-因美纳

因美纳被称为测序巨鳄，正如赛默飞在qPCR细分市场的王者地位一样，因美纳在NGS细分领域内的地位也是一样的，其丰富的测序产品线，在该细分领域内处于统治地位。很重要因素之一是Illumina 起步早、产业化时间长，客户粘性、品牌知名度 和认可度较高；且多组学的数据研究和联合应用对高通量测序形成较强的需求，也在推 动 Illumina 企业生态圈的持续完善。

Illumina 企业生态圈

MGI-华大智造

华大智造属于华大旗下，公司主要产品及服务涵盖基因测序仪业务、实验室自动化业务、新业务三大板块。在测序领域，华大智造起步相对较晚，目前以其测序平台为中心进行开发和应用的企 业相对较少，但是以华大强大的人才和技术平台做支撑，华大智造的发展前景不可限量。

华大智造公司三大核心业务板块

华大智造基因测序仪采用先进的DNBSEQTM测序核心技术，包括DNA 纳米球制备技术、双色测序技术、CoolMPS 技术 以及规则阵列芯片技术（Patterned Array）等，紧跟基因测序仪“小型化”和“超高通量”的发展趋势，针对性开发了中小型桌面式测序仪及大型和超大型测序仪，建立了全系列多型号产品矩阵，能满足用户在不同应用场景的使用需求。

华大智造NGS产品线简列

ThermoFisher-赛默飞

赛默飞作为生命科学领域内的巨无霸，其产品基本覆盖生命科学产业的上下游，包括可以提供上游原料，肿瘤仪器和试剂，可以为下游客户提供产品和深度服务。在分子诊断，赛默飞以136亿美元的价格收购LifeTech，一次次并购让赛默飞拥有了从基因测序到荧光定量PCR、数字PCR，到高通量测序的业内最全产线。

Ion Torrent NGS 仪器平台和应用（2010-2020年）

赛默飞NGS产品线简列

测序市场作为分子诊断的战略高地，目前进入该测序领域的企业很多，但是作为有自主创新能力的企业（特别是NGS测序平台开发和研发能力）有却少之又少，中国企业华大算是成功由测序服务商转型为测序生产企业的杰出代表之一。目前，在中国测序市场内，大多数企业主要是通过与测序仪器厂商合作开发不同临床应用检测试剂和服务，目前测序市场已经形成三大测序生态，分别为illumina、Thermo Fisher和华大智造，其中illumina作为市场先入者，在科研和临床市场占据绝大部分市场；赛默飞主要是桌面型为基础，依托其强大的科研客户基础，在测序领域也获得了一席之地；华大智造作为后来者，却也不乏竞争力，通过产品线的战略布局以及强大的科研人才团队为基础，正在逐渐蚕食整个测序市场。

以测序平台为中心的企业生态圈

随着更多的测序技术出现，NGS市场虽然还在继续快速增长，但是对于在市场内的企业来说，如果企业只是单纯依靠讲故事讲概念，没有一个稳定牢靠且缺乏核心竞争力的商业模式，未来或将逐渐被市场逐渐淘汰！

参考文献

1.华大智造招股书

2.太平洋证券华大智造——创新智造引领测序革命，缔造核心工具初露峥嵘

3.华金证券新股专题覆盖-华大智造

4.国联证券华大智造-测序龙头初具规模，百亿市场未来可期