從一代到四代，基因測序漸成生命密碼解讀者

　　基因測序行業發展迅速，二代測序為主流技術。

　　當下，一代基因測序技術由于通量較低、測序時間較長，已經不能滿足研究應用的需要，以高通量低成本為特征的二代測序技術為目前應用最廣泛的測序技術，測序時間相較于一代技術大大降低。

　　基因測序作為精準醫療的重要一環，隨著技術的進步以及成本的下降，近年來發展迅速，從 2007 年的 7.94 億美元增長到 2013 年的45億美元，復合增長率為 33.5%，預計未來幾年依舊會保持快速增長，2018年將達到117億美元，復合增長率為21.1%。

　　產業鏈上游為歐美企業主導，我國企業主要集中在中下游測序服務業，并有往上游延伸的趨勢。目前，我國的基因測序企業主要集中在產業鏈的中下游測序服務業，而上游基因測序設備耗材供應商的技術門檻較高，基本上為外資企業所壟斷。

　　由于基因測序的關鍵技術仍長期掌握在以Illumina為代表的歐美基因測序設備及試劑耗材生產商手上，我國的基因檢測行業沒有徹底的定價權，處處受到歐美企業的掣肘。為了改變這一局面，我國企業產業鏈開始向上游延伸。

　　基因測序應用市場空間廣闊，我國目前主要分為四個方向。

　　我國國家食藥監總局批準的下游基因測序臨床應用分為四個類別，分別為遺傳病診斷、產前篩查與診斷、植入前胚胎遺傳學診斷以及腫瘤診斷與治療。無創產前篩查為當下較為成熟和消費者認可程度最高的產品，且隨著我國二胎政策的放開，市場將有進一步的成長空間；腫瘤診斷與治療是最具有開發潛力的應用市場，癌癥已經成為全球第二大致死病因，并且隨著我國老齡化社會的到來，癌癥在我國發病率將進一步提高，二代測序在腫瘤鄰域的應用將有巨大的發展潛力。

　　（一）二代測序技術為目前主流，成本下降推動行業迅速發展

　　基因測序是一種新型基因檢測技術，能夠從血液或唾液中分析測定基因全序列，預測罹患多種疾病的可能性，個體的行為特征及行為合理，如癌癥或白血病，運動天賦，酒量等。

　　精準醫療主要包括精準診斷和精準治療兩部分，基因測序作為精準醫療的入口，是精準醫療的重要一環。在精準診斷方面，通過對病人臨床信息資料的完整收集，對病人生物樣本的完整采集，并通過基因測序、分析技術對病人分子層面信息進行收集，最后通過利用生物信息學分析工具對所有信息進行整合并分析，從而使得醫生可以早期預測疾病的發生、可能的發展方向和疾病可能的結局，最后做出診斷。

　　技術革新，成本下降，基因測序不再遙不可及

　　從上世紀 70 年代 Sanger 發明的雙脫氧核苷酸末端終止法和 Gilbert 與 Maxam發明的化學降解法為標志第一代測序技術，到目前為止，基因測序技術的發展一共涌現了 4 代測序技術。目前，二代測序技術為市場主流，其中典型代表有Illumina公司的Solexa 技術、羅氏公司的454技術以及Life tech公司的SOLID技術。近幾年來，以Heloscope的單分子測序技術和 PacBio的SMRT技術為代表第三代技術以及第四代納米孔測序技術相繼出現，標志著測序技術未來的發展方向。

　　現下，一代基因測序技術由于通量較低、測序時間較長，已經不能滿足研究應用的需要，以高通量低成本為特征的二代測序技術為目前應用最廣泛的測序技術，測序時間相較于一代技術大大降低，缺點是讀長（測序時所有讀段的平均 DNA 分子片段長度）較短。第三代測序技術測序讀長有了明顯的提升，但準確率較低，而且測序通量也小于二代測序，第四代測序技術相比于第三代技術通量有所提高且準確率也有所上升，儀器更小，第三、四代測序技術目前主要用于科學研究，臨床應用還需技術進一步的成熟。

　　基因測序作為目前生物學領域最炙手可熱的專業門類之一，近幾年在國內外均得到了快速的發展，它不僅能夠追蹤傳染病途徑，還能預測個體化疾病風險，有效預測癌癥、糖尿病、唐氏綜合征等多種疾病，從而為后期的防御和治療提供有效的幫助。

　　但由于成本過高，基因測序技術一直難以進行推廣，在2001年進行個人基因組測序的成本約為9500萬美元，從那時起測序成本以類似摩爾定律的軌跡呈現指數下降，這意味著測序成本每兩年下降 50%。新一代測序儀（NGS）的出現，使得測序成本以遠遠偏離摩爾曲線的速度下降。到2013年底，最新研制出的基因測序機器，能夠在幾個小時內解碼一個人的基因組，而且僅僅需要花費1000美元。隨著技術的進步，成本將繼續下降，使得基因測序大規模的臨床應用成為可能。

　　（二）我國企業主要集中在產業鏈中下游，有向上游延伸的趨勢

　　基因測序產業鏈主要由上游基因測序設備制造廠商、中游測序服務機構及生物信息分析機構和下游醫院、制藥企業、高校研究所等構成。上游基因測序設備制造具有較高的技術壁壘，國內少有公司涉及這塊領域，市場為外資企業所主導；國內公司主要集中在產業鏈的中游即第三方測序服務，主要公司有華大基因、達安基因、迪安診斷、諾禾致源、貝瑞和康等；生物信息分析（數據分析）是基因測序行業一大難點，也是極具發展前景一塊業務，榮之聯與華大基因合作多年，積累了一定基因測序數據分析經驗，是國內為數不多的能夠提供生物數據云計算服務的企業。

　　上游技術壁壘較高，市場為歐美廠商主導

　　目前，我國的基因測序企業主要集中在產業鏈的中游即第三方測序服務機構，而上游基因測序設備耗材供應商的技術門檻較高，基本上為外資企業所壟斷，其中Illumina作為全球最大的基因測序儀制造商，占到全球 70%的市場，而我國生產的二代測序儀基本都是使用的國外技術進行貼牌生產，如貝瑞和康與Illumina合作生產的NextSeq CN500、達安基因與 LifeTech合作生產的DA8600等。值的注意的是，紫鑫藥業旗下子公司中科紫鑫今年8月推出了自主研發的 BIGIS 二代基因測序儀。

　　測序服務門檻低，國內廠商競爭激烈，有向上游延伸的趨勢

　　相比于上游的儀器及試劑制造廠商擁有較高的技術壁壘，一般企業難以染指，測序服務市場門檻較低，只需購買測序儀器及試劑就能就能提供測序服務。近年來，我國大大小小的測序服務機構層出不窮，呈野蠻增長之勢，已有超過200家的機構從事基因測序相關業務，整個測序服務行業競爭激烈，平均利潤率勢必下滑。

　　（三）我國 NGS 臨床應用主要分為四個方向，市場極具潛力

　　目前，我國國家食藥監總局批準的下游基因測序臨床應用分為四個類別，分別為遺傳病診斷、產前篩查與診斷、植入前胚胎遺傳學診斷以及腫瘤診斷與治療。無創產前篩查為當下較為成熟和消費者認可程度最高的產品；癌癥易感基因篩查則包括十余種遺傳性腫瘤，通過對健康人群檢測，可以得知其是否攜帶容易導致癌癥的基因；單基因病篩查一般包括遺傳性心率失常和老年神經系統遺傳病檢測。目前我國的 NGS 應用范圍較窄，但未來發展空間巨大。

　　目前，我國企業主要集中在產業鏈中下游的測序服務業，主要有華大基因、貝瑞和康、達安基因、迪安診斷、千山藥機、藥明康德、中源協和、新開源、北陸藥業、仟源醫藥等。其中，華大基因、達安基因、貝瑞和康都有將產業鏈上移的趨勢，通過收購或合作的方式研發推出了國產化的測序儀。另外，紫鑫藥業旗下子公司中科紫鑫于今年 8 月推出自主研發的 BIGIS 二代測序儀，千山藥機子公司宏灝基因具有核心的基因檢測技術。在基因測序數據分析方面的企業主要是榮之聯。

　　現在，我國測序服務機構也邁出了向產業鏈上游延伸的步伐。

　　華大基因收購了Complete Genomics 公司，并推出了基于 CG 原有的測序系統的 BGISEQ-1000 二代基因測序儀；貝瑞和康聯合 Illumina 生產了新型測序儀 NextSeq CN500；達安基因與LifeTech 合作生產了基于Lon Proton測序平臺的DA8600；紫鑫藥業旗下子公司中科紫鑫于今年8月推出了BIGIS二代測序平臺系統，該平臺是基于羅氏454平臺焦磷酸測序技術，BIGIS 平臺具有較長的讀長且成本較低。

　　測序數據呈爆發式增長，數據挖掘解讀成行業發展瓶頸

　　隨著測序技術的發展，測序難度和費用會不斷降低，數據分析將成為最大的瓶頸。生物信息分析服務是目前業界公認的最具發掘潛力以及盈利能力的環節，但目前國內還處于起步階段。

　　據統計，目前全球一共有7389臺高通量測序儀，分布在1027家機構，平均每家機構擁有7.2 臺。數量龐大的基因測序儀將會產生出海量數據，但數據并不等于有用的信息，更不等同于應用于醫療市場。

　　精準醫療需要依賴患者多方面數據的積累，包括各種生物組學數據（基因組、蛋白組等）、患者病史、生活習慣、行為習慣等多方面，對比過往患病人群到相關數據，通過大數據分析，找出最優的治療方案。這一理念的實現，都依賴于生物大數據的積累、以及后續對這些數據的挖掘和解讀。基因數據的分析需要生物信息工程師開發的分析工具以及無門檻的工具使用，解讀則需要基因學家和遺傳學家共同合作進行。而我國乃至全球，在這方面的人才儲備顯然不能滿足數據分析解讀需求的爆發式增長，基因數據的挖掘解讀還有很長的一段路要走。

　　（四）投資建議與相關公司介紹

　　目前，我國企業主要集中在產業鏈中下游的測序服務業，主要有華大基因、貝瑞和康、達安基因、迪安診斷、千山藥機、藥明康德、中源協和、新開源、北陸藥業、仟源醫藥等。其中，華大基因、達安基因、貝瑞和康都有將產業鏈上移的趨勢，通過收購或合作的方式研發推出了國產化的測序儀。另外，紫鑫藥業旗下子公司中科紫鑫于今年 8 月推出自主研發的 BIGIS 二代測序儀，千山藥機子公司宏灝基因具有核心的基因檢測技術。在基因測序數據分析方面的企業主要是榮之聯。