基因測序產業百家爭鳴測序儀器市場被歐美壟斷

　　基因測序全產業鏈劃分為上游的測序儀器與試劑耗材市場，中游的基因測序服務市場和下游的生物信息學分析市場。中下游市場面向群體包括醫院、藥廠、科研機構以及消費者等，醫療領域可分為醫療和非醫療兩個領域。人體基因組和人體微生物基因組兩個子領域。針對人體基因組的主要產品有腫瘤學（診斷篩查與治療、靶向用藥、伴隨診斷等）、生育（無創產前診斷、胚胎植入前檢測、新生兒遺傳病排查、親子鑒定等）、遺傳學疾病和新藥研發指導等。目前人體微生物基因組與宿主健康的關系也已被重視，如2007年和2008年，美國國立衛生研究院（NIH）和歐盟先后啟動了人體微生物組計劃（HMP）和人體腸道宏基因組計劃（MetaHIT），可通過分析人體微生物基因組檢測宿主的腸道疾病、神經系統疾病、肝病、糖尿病、肥胖以及腹腔腫瘤等。

　　在非醫療領域中，可以通過環境微生物基因組研究治理環境污染的新方法、探測石油存儲和地質學研究，也可以用于農牧業配種和司法鑒定等。基因測序在醫療領域中針對人體基因組的應用如下文：

　　1、歐美公司壟斷測序儀器與耗材市場

　　二代測序是目前主流測序技術，Illumina占最大市場份額

　　測序技術是測序儀器的核心所在，迄今為止已歷經四代發展。其中主要的是前三代測序技術：第一代測序技術，即Sanger測序技術；第二代測序技術是當今主流技術，主要有Illumina公司的Solexa和HiSeq技術，Life Tech公司的Solid技術和Roche的454技術；第三代Pacific Biosciences公司的SMRT測序技術。第四代測序技術正向著測序儀器體積更小的方向發展，如Oxford Nanopore Technologies公司的MinIon納米孔單分子測序技術。

　　可分為醫療和非二代測序技術憑借通量大、精度高、價格相對低廉等優勢，已成為目前主流測序技術。由于專利保護力度大和技術門檻高，二代測序儀器制造市場壁壘較高，已被歐美公司壟斷。主要公司有Illumina, Life Tech（被Thermo Scientific以136億美元收購）和Roche。其中Illumina憑借其超高通量和相對較長讀長的優勢，占有超過70%的市場份額。

　　三四代測序技術10年內憑借超長序列讀長取代二代測序技術

　　我們預計10年后二代測序技術會被三、四代測序技術所取代。各代測序均有不足之處，一代測序的主要缺陷是低通量和高成本，二代的缺陷是序列長度較短，三四代測序在準確率方面有嚴重缺陷。由于NGS技術面臨的短序列缺陷可以通過生物信息學工具在一定程度上進行彌補，因此二代測序技術是現今最穩定，應用范圍最廣泛的測序技術。但目前科學家正在通過減緩DNA序列通過納米孔速度的方式提高第三代測序的準確度，相關成果已發表在《Nature》子刊。我們預計10年內三、四代測序的準確度將會顯著提升，屆時將在保證測序通量的基礎上，憑借著超長序列讀長的優勢取代二代測序。

　　2、基因測序服務市場百家爭鳴，積極向上下游延伸

　　目前全球有上千家廠商提供測序服務，中國有超過200家。美國擁有全世界最多得測序儀，中國測序儀數量不超過500臺。隨著市場對測序的需求不斷提升，中游市場提供測序服務的對象包括醫院、疾控中心、科研機構等，提供包括用于無創產前診斷、腫瘤診斷與治療、遺傳學診斷以及輔助生殖等相關的基因測序服務。

　　我國測序服務提供商積極地向產業鏈上游延伸。國內在測序儀器市場的開發策略分為兩類：

　　（1）第一類是通過與國外儀器生產商合作，買斷產品在國內的全部權利。如貝瑞和康與Illumina合作生產的新型測序儀、華大基因收購美國基因測序儀公司Complete Genomics后基于該平臺開發BGISEQ1000測序儀、達安基因與Life Tech合作的DA8600測序儀。這種模式雖然使用國外的儀器技術，但通過國內的儀器設備通道申報CFDA，申報和審批相對較快。

　　（2）第二類是自主研發模式，如紫鑫藥業與中科院基因組所合作的自主研發的二代測序儀器已于2014年4月18日發布，數據產出量與Roche 454相當。

　　中下游市場結合非常緊密，測序服務公司往往會提供有償的生物信息學分析服務。美國大型的測序服務公司有：Sequenom, CardioDx和Foundation Medicine等，國內的主流測序服務公司有華大基因、諾禾致源、貝瑞和康、達安基因以及北陸藥業等。不同公司根據提供服務的內容有所區分。

　　3、下游數據解讀能力需進一步發展

　　人體基因組共有23對染色體，包含超過30億個堿基，而目前僅有3%能從臨床給予解釋。由測序服務公司提供的原始序列文件在經過系統地分析處理前，無法提供任何有效的信息。數據有效分析的三要素包括高性能計算平臺、專業的分析軟件和高質量的大樣本數據庫。計算平臺用于對測序儀器得出的原始序列文件進行質量剔除、序列匹配等一系列分析的基礎工作，分析軟件和大樣本數據庫用于遺傳解讀和咨詢。據Ebiotrade調查，69%的被調查人員認為數據的分析解讀是影響測序產業鏈發展最大的瓶頸。

　　數據分析的有效性將決定下游市場公司的核心競爭力。目前全球有超過100家生物信息公司提供基因數據分析服務，成熟的高通量測序技術產生了海量數據，生物信息學分析市場涵蓋數據壓縮存儲、工作平臺、數據分析軟件等。現階段生物信息學技術可以對基因組學數據進行初級分析，主要集中在分析人體基因組的SNP和Indel檢測，而分析SV和CNV則受限于樣本量較少和NGS測序技術的局限性，無法使用精確的數學模型將上述變異與樣本表型相關聯。