基因测序产业链研究报告.docx

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1、基因测序产业链研究报告-基因测序产业链的基本概况基因是由一段DNA构成的具有一定功能的核甘酸序列，一部分基因用于指导蛋白质合成；还有一部分非编码DNA用于基因表达调节。DNA是一种生物大分子，在空间结构上呈双螺旋结构，由脱氧核糖和磷酸交替连接外列在外侧构成骨架，碱基排列在内侧，两条链上的碱基连接成碱基对。组成脱氧核糖核酸的碱基，分别是腺瞟岭(adenine,A)、胞嚓碇(cytosine,C)、鸟瞟吟(guanine,G)与胸腺口密D定(thymine,T)。带有蛋白质编码的DNA片段称为基因(gene)基因测序技术(DNASequencing),是指获得目标DNA片段碱基(包括腺瞟吟A、胸腺

2、嚏咤T、胞嚏碇C与鸟噤岭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、微生物学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。现代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。截止到目前为止,基因测序技术已经发展出四代。对比四代测序技术，最早实现商业化应用的测序技术是一代测序，但基于Sanger原理的毛细管电泳测序仍是超高精度测序的金标准，因此该测序技术尚未完全被取代。二代测序具有通量高、成本低的特点，但读长短的缺点导致测序过程中含量较少的序列信息可能会丢失且PCR过程中有一定

3、概率会引入错配碱基;想要得到准确和长度较长的拼接结果，需要测序的覆盖率较高，导致结果错误较多和成本增加，但不妨碍二代测序技术成为现阶段商业化应用最为广泛的技术之一。三代和四代具有超长读长的特点，因此对二代测序是一个很好的补充，但成本及准确率原因，目前还未得到广泛使用。第一代测序技术：1977年,WalterGilbert和FrederickSanger发明了第一代测序技术，并应用该测序技术测定了首个基因组序列：全长5375个碱基的噬菌体X174双脱氧链终止法与化学降解法以及其衍生方法被统称为Sanger测序技术。Sanger测序技术在结合荧光标记和毛细管电泳后，在人类基因组计划中得到广泛的应用

4、，但是Sanger测序技术一次只能获得一条长度在700至IOoo个碱基的序列，已经无法满足现代科学发展对生物基因序列获取的迫切需求。第二代测序技术：高通量测序技术(High-throughputsequencing)是对传统Sanger测序技术的革命性改变，可一次对几百万到几十亿条核酸分子进行序列测定，部分文献资料亦称其为大规模并行测序(MassivelyParallelSequencing,MPS)或下一代测序技术(NextGenerationSequencing,NGS)。目前，高通量测序技术包含三种主流方式：桥式PCR扩增与边合成边测序结合的测序技术、乳液PCR与半导体合成测序技术、DN

5、A纳米球与联合探针锚定聚合技术结合的测序技术。第三代测序技术：单分子测序技术以PacBio公司的SMRT单分子测序技术为代表，SMRT芯片是一种带有很多ZMW孔(零模波导孔)的厚度为WOnm的金属片，将DNA聚合酶、待测序列和不同荧光标记的dNTP放入ZMW孔的底部。每个ZWM孔只允许一条DNA模板进入，DNA模板进入后,DNA聚合酶与模板结合，加入4种不同颜色荧光标记4种dNTP,其通过布朗运动随机进入检测区域并与聚合酶结合从而延伸模板，与模板匹配的碱基生成化学键的时间远远长于其他碱基停留的时间，因此统计荧光信号存在时间的长短,可区分匹配的碱基与游离碱基。通过统计4种荧光信号与时间的关系，即

6、可测定DNA模板序列。第四代测序技术：纳米孔测序技术以OXfC）rdNanoporeTechnologies为代表的纳米孔测序技术与其他测序技术不同的是，它基于电信号而不是光信号。将在某一面上含有一对电极的特殊脂质双分子层置于一个微孔之上，该双分子层中含有很多由H容血素蛋白组成的纳米孔（直径2.6nm）,只能容纳一个核甘酸通过，并且每个纳米孔会结合一个核酸外切酶。当DNA模板进入孔道时，孔道中的核酸外切酶会抓住DNA分子，顺序剪切掉穿过纳米孔道的DNA碱基，每一个碱基通过纳米孔时都会产生一个阻断，根据阻断电流的变化就能检测出相应碱基的种类，从而进行实时测序，最终得出DNA分子的序列。基因测序技

7、术的分类I删高禾投资研究中心第一代因测序技术Sanger费|序技术桥式PCR m与边合第二代基因测序技术高通测序技术乳液PCR与半导体合成刘微术DNAm分子测序伴DNA纳帆与联合探甘般聚合技术结合测停技.第四代基因测序技术第三代四因测序技术二、基因测序产业的市场规模空间近几年，各国政府持续加大对基因测序产业的扶持力度，先后推出了多项相关政策、规划等产业指导。基因测序产业在全世界都保持快速增长；欧洲和美洲贡献主要份额；下游应用端目前以学术研究应用为主，未来医院端市场具有巨大发展空间。基因测序行业已经形成比较成熟的产业链上中下游分工体系：基因测序产业链的上游是基因测序相关仪器、耗材及试剂供应商，提

8、供基因测序平台和解决方案。基因测序技术是基因测序仪的核心，在多种基因测序技术中，以IIlUmina、ThermoFisher和发行人为代表的高通量测序技术是目前市场较为主流的测序技术。上游环节呈现典型的寡头垄断竞争格局。目前，二代测序仪仍然占据市场主流，而在2017年之后，借助于HiSeq系列测序仪升级和推广，IHumina不断蚕食其他厂商的市场份额，逐渐形成了一家独大的局面。2020年，Illumina的市场份额已增长至84%,稳居第一;LifeTech和罗氏的市场份额也在5%以上，相对较大。根据MarketsandMarkets.灼识咨询数据，在应用场景不断拓宽,测序能力进一步加强的共同促

9、进作用下，全球基因测序仪及耗材市场在过去数年间保持了两位数的增长。预计到2030年，全球基因测序仪及耗材市场将达到245.8亿美元的市场规模，中国基因测序仪及耗材市场将达到303.9亿元的市场规模。2015280E全球及中国基因测序仪与耗材市场规模（亿美元，亿人民币，%）350T3 3 92015-2019200024803002O19-2O3QE1820197Q基因测序产业链的中游是以实验室、研究机构、测序服务公司为代表的服务提供商，其构建大规模测序平台，并为其他用户提供测序，开发基因测序相关应用。由于测序服务进入壁垒低，利润率低，服务差异化不强，导致整体竞争十分激烈。以中国的基因测序服务市

10、场为例，目前已有200余家机构从事基因测序服务相关业务，主要分布在北京、上海、深圳、广州、杭州、武汉、苏州等经济发达的地区。在第二代测序技术的推动下，基因测序的应用领域迅速拓宽，市场规模快速增长。根据BCCReSearCh,全球基因测序市场于2018年达到107亿美元预计未来几年依旧会保持快速增长2023年将达到244亿美元，2018-2023年复合增长率为18%;其中，基因测序服务市场规模将由2018年的55亿美元增长到2023年的140亿美元，复合增长率为20.4%o中国基因测序市场规模于2017年达到12亿美元预计2022年将达到29亿美元,复合增长率为19%;其中基因测序服务市场规模将

11、于2017年的6.18亿美元增长到2022年的18亿美元，复合增长率为24.4%o2018-2023E全球及中因星因测序IK务市场观（亿美元、亿人民币、%）基因测序产业链的下游是以政府、药企、医院及广大人群为代表的测序相关应用或服务的终端消费者。目前，产业下游逐步成熟的应用领域包括：多组学研究、人群队列基因测序计划、新药研发与创新、微生物检测、无创产前检测、肿瘤基因检测、辅助生殖等。三、基因测序产业链上的核心参与企业IHumina二代测序行业全球龙头Illumina是美国的一家生物科技公司，成立于1998年，做基因芯片起家。2006年收购测序仪厂家SoIeXa后引领基因测序行业发展。目前，它在

12、巴西、英国、荷兰、中国、新加坡、日本、澳大利亚也设有分部。该公司专注于生物信息分析,提供有关SNP基因分型、拷贝数变异（CNV）、基因组测序、DNA甲基化研究、转录组分析、基因表达谱分析相关的服务。如今的Illumina已经占有了基因组测序领域70%的市场份额，占有了基因测序仪器及耗材市场的约84%的市场份额，公司的高中低通量的测序仪可以满足下游客户几乎所有的测序需求。华大智造国产二代测序龙头成立于2016年，华大基因通过收购全资子公司CGUS并不断创新,掌握了基因测序、文库制备、实验室自动化等多个领域的核心技术，目前已形成基因测序仪业务和实验室自动化业务两大板块，并围绕全方位生命数字化布局了

13、如远程超声机器人等新兴领域产品。截至2020年12月31日，公司拥有员工1,726人。公司总部位于中国深圳，并在武汉、长春、青岛、中国香港和美国、日本、拉脱维亚、阿联酋等地设有分、子公司，业务布局遍布六大洲70多个国家和地区在全球服务累计超过LOOO个用户。其中实验室板块70%与疫情相关，剔除疫情收益业务，测序仪器和试剂仍是最大的业务板块。ExactSciences早筛产品商业化龙头成立于1995年是一家专注于非侵入性结肠直肠癌的分子诊断公司，2001年1月在纳斯达克上市。ExactSciences推出的核心产品是Cologuard0由ExactSciences与梅奥诊所共同研发，通过定性检测

14、结直肠肿瘤相关的DNA标记物和人体粪便中隐匿性血红蛋白的存在来筛查结直肠癌。2014年核心产品Cologuard获FDA批准上市，Cologuard被纳入临床推荐指南、进联邦医和各类商保、以及全方位多渠道的商业化推广成为其放量关键。华大基因全球领先的基因科技服务商华大基因是中国基因行业的奠基者，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。公司可为客户提供包括生育健康基础研笳口临床应用服务、肿瘤防控及转化医学类服务、感染防控基础研究和临床应用服务、多组学大数据服务与合成业务和精准医学检测综合解

15、决方案，其中生育健康的临床应用服务方面，国内市占率最高。在北京、天津、武汉、上海、广州等国内主要城市设有分支机构和医学检验所，并在中国香港、欧洲I、美洲、亚太等地区设有海外中心和核心实验室，已形成覆盖全国、辐射全球的网络布局。燃石医学国内泛癌种早筛领军企业成立于2014年，致力于开发创新可靠的NGS检测产品，推动肿瘤精准医疗领域的发展。2018年7月，公司获国家药品监督管理局颁发的中国NGS检测试剂盒第一证，在体外诊断领域具有里程碑式意义，该试剂盒适用于非小细胞肺癌患者的初诊初治及复发时的诊断与治疗，可为患者提供靶向药的用药指导。2020年6月12日，燃石在纳斯达克挂牌上市。诺禾致源全球领先的

16、基因科技服务商公司成立于2011年，是国内通量最大的基因测序科研服务提供商之-,年测序量占全球总量约8%,于2021年4月13号登陆科创板，依托高通量测序技术和生物信息分析技术，建立了通量规模领先的基因测序平台，为高校、科研机构、医院和药企客户提供生命科学基础科研服务、医学研究与技术服务和建库测序平台服务，同时，基于在基因测序及其应用领域的技术积累，自主开发创新的基因检测医疗器械。公司构建了全球化的技术服务网络，在境内设有天津、南京中心实验室，在新加坡、美国、英国建立了本地化运营的实验室，于中国香港、新加坡、美国、英国、荷兰、日本、泰国等国家和地区设有子公司，业务覆盖全球六大洲约70个国家和地区，实现对北美、欧洲I、东南亚等本地科研需求的快速响应。产业链环节公司主营业务