近年來，隨著技術的飛躍 以及國家政策的護航，基因測序行業逐漸升溫，動脈網對近期興業證券發布的基因測序行業深度報告做了重點摘錄，報告通過分析基因測序行業的特殊屬性和監管模式，以呈現現階段行業競爭的業態與格局，并針對產業鏈不同參與者的成長邏輯，預測未來行業的發展趨勢。
一、報告分析了技術和政策對于基因測序行業的發展推動作用：
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突破傳統醫學痛點，引領精準醫療時代到來
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細分領域成長性突出，未來漸成主流
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技術加速迭代，成本硬約束突破
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政策破冰暖風頻吹，產業爆發指日可待
二、報告分析了基因測序行業的市場空間
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技術突破助力，行業藍海性質凸顯
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地域存在差異，亞太潛力巨大
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中國有望成為全球二代測序的集中營
三、報告對整個基因測序行業產業鏈進行了分析和預測，并重點分析了行業中游在國內的發展：
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基因測序行業全產業鏈概覽
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行業中游未來發展趨勢
技術和政策推動基因測序行業的發展
基因測序技術由來已久，第一代測序技術已經發展成為鑒定DNA序列的金標準，而快速、低成本、高通量的基因測序方法的出現則極大地推動了科研的進步。
本文所提到的核心基因測序技術是指新一代基因測序（Next Generation Sequencing，NGS，又叫“二代測序”或“高通量測序”），其作為一種劃時代的測序技術革命，使基因測序商業化進入臨床應用成為可能，并有效解決了傳統醫學的痛點（由“同病同治”到“同病異治”），奠定了未來精準醫療的基石；同時二代測序在近年已發展較為成熟的IVD領域呈現出突出的比較優勢，逐步成為未來行業發展的新方向和增長驅動力。
傳統醫學主要依賴臨床醫生個人從業實踐經驗，結合客觀的臨床資料和知識，給予癥狀相同的患者標準化的治療意見，但實際療效因個體化差異而不盡相同。
基因測序對DNA序列進行分析，構建大樣本量的基因組數據庫，結合個體生活信息、臨床數據，以此來了解疾病的發病機制和用藥機理，并幫助臨床為不同個體提供精確合理的疾病預防干預、診斷治療、用藥指導和健康管理，這種個性化的醫療正是奧巴馬倡導的“精準醫療”的精髓所在。簡單來說，與傳統醫學相比，精準醫學有望成為治療效果最大化和副作用最小化的一門定制、量化的醫療模式。
根據BCC Research預測，2015年全球精準醫療市場規模近600億美元，今后5年年增速預計為15%，是醫藥行業整體增速的3至4倍。精準醫療是醫療健康時代的產物，是未來生物醫藥產業發展的確定性趨勢，基因測序作為精準醫療的基石，有望引領行業持續向上和繁榮。
據統計，目前在全球IVD市場中，分子診斷的份額占比為11%，復合增長率也達到11%，居行業首位。而我國的分子診斷占IVD市場的份額僅為5%，但增速高于25%，排名前列。未來隨著技術革新推動和應用端的需求倒逼，我國分子診斷細分市場實現高速放量是可預期的。
NGS引領IVD市場走向高端
我國IVD行業總體呈現低端市場增長停滯，中端市場迅速放量，高端市場逐步開拓的“橄欖型”市場結構。未來隨著IVD行業的結構升級和技術高端延展化，作為高端技術領域代表的NGS技術行業必將迎來高速成長期。
NGS成為細分行業的重要驅動力
近年隨著NGS技術的成熟和普及，其普及率持續提升。根據Markets&Markets的研究報告顯示，2014年NGS的全球市場規模為25億美金，預計2020年將達到87億美金，復合增長率為23%。NGS成為分子診斷領域中增長最快的子行業，超過傳統的PCR、FISH和基因芯片技術，未來有望成為行業主流，引領行業發展。
從技術的演變升級來看，基因測序技術主要歷經三代：
第一代測序技術，主要基于Sanger雙脫氧終止法的測序原理，結合熒光標記和毛細管陣列電泳技術來實現測序的自動化，1975年由Sanger和Coulson發明，基本方法是鏈終止或降解法。人類基因組計劃就是基于一代測序技術。
第二代測序技術，早期代表平臺包括Illumina的Solexa、Life Technologies的Solid、羅氏的454平臺等，目前市場的主流機型包括Illumina的HiSeq/MiSeq/NextSeq、Life Technologies的Solid/Ion PGM/Ion Proton等。它們的測序原理不完全相同，但共同的特點是都以舍棄讀長為代價實現了高通量。
第三代測序技術又稱為單分子DNA 測序，即通過現代光學、高分子、納米技術等手段來區分堿基信號差異的原理，以達到直接讀取序列信息的目的，而不需要使用生物或化學試劑，這對于進一步降低測序成本是非常可取的。
從三代基因測序技術綜合比較來看，一代和二代測序技術目前在科研和臨床應用領域較為廣泛，二代測序相對優勢突出，市場空間最大。
一代測序的突出優勢是高讀長及高準確性，一次讀取DNA片段長度可達1000bp，準確性可到到99.99%。然而技術原理的限制下高讀長的特點反而增加了測序成本，并且測序的通量大打折扣，這就限制了一代測序的應用范圍。
與之相比，二代基因測序的核心提升在于犧牲了讀長的前提下極大優化了成本和通量。采用大規模平行測序原理，不僅極大的降低了測序成本，同時在保證了準確性的前提下實現了高通量測序。
第三代基因測序讀長較長，如Pacific Biosciences公司的PACBIO RS II的平均讀長達到10kb，可以減少生物信息學中的拼接成本，且從作用原理上避免了PCR擴增帶來的出錯，但是總體上單讀長的錯誤率依然偏高，成為限制其商業應用開展的重要原因，同時其分析軟件也不夠豐富，在成本和通量上也沒有比較優勢，短期內很難對二代測序形成替代。
綜上所述，在三代基因測序技術突破之前，NGS較現行技術有高通量、高準確性、成本適應當前消費端的優勢，所以中短期內，NGS將成為基因測序領域的主力軍。
2014年2月國家衛計委、CFDA聯合叫停基因檢測，相關部門出臺文件明確了基因測序行業的雙重監管屬性，所用的儀器設備歸口CFDA報批管理，臨床領域的使用歸口衛計委或屬地管理。3月份衛計委隨即出臺了《關于開展高通量基因測序技術臨床應用試點單位申報工作的通知》，拉開了基因測序行業臨床應用規范化的大幕。
隨后，從2014年6月到2015年3月不到一年時間，CFDA先后批準華大基因、達安基因等公司的測序儀和測序產品，衛計委先后正式授牌“個體化醫學檢測試點單位”（3家），確定首批高通量測序技術臨床應用試點單位（7家），其中包括5家第三方醫學檢驗所華大、達安、博奧、安諾優達和愛普益，同時陸續公布了臨床應用首批四大領域：遺傳病診斷、產前篩查與診斷、植入前胚胎遺傳學診斷、腫瘤診斷與治療。
到2015年7月，國家發改委發布《關于實施新興產業重大工程包的通知》，將在2015至2017年建設30個基因檢測技術應用示范中心，以開展遺傳病和出生缺陷基因篩查為重點，推動基因檢測技術普及和產業化。
同時衛計委醫政醫管局出臺的《藥物代謝酶和藥物作用靶點基因檢測技術指南（試行）》和《腫瘤個體化治療檢測技術指南（試行）》文件，則有效解決了藥物基因組學和腫瘤個性化治療的行業標準缺失的問題。
總體而言，監管的明確、試點單位的公布、腫瘤個體化用藥等應用端標準的出臺，預示著行業的政策嚴冬過去，行業準入標準提高，以生育健康檢測、腫瘤個性化治療為代表的基因產業下游行業標準框定之后，整個基因測序產業有望重回高速發展的軌道上。
小結：總體來看，技術突破和政策推動，是促使基因測序從實驗室走進臨床和公眾視野，并被產業和資本追逐熱捧的兩大決定性因素。
其中技術的突破和革新使得基因測序可以實現快速、低成本和高通量從而符合了應用端的普及推廣和消費端的價格承受能力；同時行業政策的松綁和推動，使得監管責任逐步明確和應用端逐步標準化規范化，從而使阻礙基因測序技術實現商業應用領域滲透的兩大瓶頸得以成功突破。
從商業化角度來看，測序是一種工具，所對接的臨床應用領域市場空間巨大，未來基因測序行業的快速增長和持續繁榮將是大勢所趨。
測序產業空間巨大，中國與發達國家處于同一起跑線
根據BCC Research數據統計，隨著測序成本呈現幾何級別下降和商業化的逐步推進，全球基因測序市場規模從2007年的7.94億美元增長至2013年約45億美元，年復合增長率達到33.5%，預計未來幾年將保持21.1%的復合增速，在2018年達到近117 億美元的規模，未來5年將有1-2倍的發展空間。
從全球市場來看，北美地區測序市場份額最大，這主要得益于Illumina和Life Technologies兩大測序儀供應商的銷售，以及該區域NGS技術與個性化醫療和伴隨診斷同時發展，同屬資本密集及高研發投資領域。美國臨床測序技術在腫瘤以及傳染病領域應用居多，預計未來美國仍將是NGS市場的引領者。
亞太地區（不包括日本）占比僅為15%，隨著技術成熟普及率不斷提高，未來發展潛力巨大。現有數據表明亞太地區NGS市場增長最快，增長率為41.6%。中國和日本將新技術與發展醫療保健、研發和臨床開發融合，形成新興經濟體，對亞太地區整個市場的發展具有重大意義。
中國測序市場在全球范圍內增速突出，根據Markets&Markets預測，中國的基因測序產業在2012-2017年間的CAGR有望達20%-25%，位居全球前列。國內測序服務商近些年不斷迸發活力，其中最具代表性的是華大基因，其初期承接了人類全基因組計劃1%的工作，經過多年發展華大基因已經成為全球最大的測序中心之一。
更可喜的是，一大批如“華小系”的貝瑞和康、諾和致源、安諾優達，以及上市公司如達安基因、迪安診斷等優秀企業深入參與到市場競爭中來，并逐步成長為核心主力軍，行業呈現出不同于上游的充分競爭的態勢。
基因測序行業全產業鏈分析
行業上游為測序儀器和試劑生產供應商。目前測序上游是全產業鏈中規模最大一環，幾乎被Illumina、Life Technologies兩大國外巨頭壟斷，高技術壁壘和封閉性的特點使得中國企業在短時間內很難打破壟斷格局。
行業中游為基因測序服務提供商，包括測序服務及生物信息學的數據分析。包括面向基礎研究的測序服務和面向終端用戶的臨床、醫療類的測序服務，該領域增長速度最快，是國內企業的主攻方向，呈現出短期加速分散化的競爭態勢。隨著政策準入標準的提高，集中度提升是必然趨勢，未來行業龍頭、產業模式成熟且具備持續布局能力，以及具有強大生物信息學分析和數據處理能力的企業有望從中突圍。
行業下游是終端用戶，主要包括醫院、第三方醫學檢驗所（獨立實驗室，ICL）的臨床應用端，以及大學、醫院、研究所、藥企的科研機構端。從應用領域來看，目前相對成熟的是無創產前診斷（NIPT）的生育健康領域，未來最具價值的是腫瘤篩查和個性化治療領域，其他還包括遺傳缺陷基因檢測、致病基因檢測、病原微生物檢測、疾病風險評估等。
以下我們以波特五力模型來簡要分析基因測序行業的市場競爭格局和發展趨勢:
上游供應商牢牢把握話語權：目前基因測序行業內的公司主要集中在測序服務商，上游只有Illumina和Life Technologies等為數不多的幾家能夠選擇，同時其測序儀器平臺的封閉性極強，必須向供應商購買配套所需的試劑和耗材才能完美使用，因此上游幾乎壟斷性的產品對下游服務類企業的成本制約和限制較大。
下游醫院終端短期內相對強勢：由于醫院把握著終端客戶資源，在整個醫療產業鏈中屬于雙向強勢地位。基因測序服務商無論是采用第三方獨立實驗室模式還是采用向醫院投放與協作模式，相對于醫院的話語權相對偏弱。當然也有少數一些公司在探索引導個人基因組數據的另類消費，如23andMe直接面向客戶的高端基因體檢等。
在目前有高通量測序試點資質的醫院尚且較少的情況下（不考慮鉆政策空子的灰色地帶），面對同一家醫院入口，市場中同類的基因測序服務商的數量，遠遠高于有實力的渠道商數量。因此，有較好渠道資源和政府背景的企業，能夠獲得更好的醫院應用端口，未來也更容易完成下游滲透。
市場準入逐步放開，新競爭者會陸續涌入：基因測序的臨床應用終端以醫院和獨立實驗室為主，由于擁有資質的試點單位和臨床應用尚且不多，因此商業渠道的通道成本較高，短期來看市場資源比較有限。但另一方面，行業進入壁壘相對不高，而產業和資本關注度較高，除了從科研轉型的國內外創業者以外，傳統醫療企業、非醫療企業都有意通過并購等方式快速切入該領域，因此，短中期內處于產業鏈中游的新進入者將層出不窮，呈現高度分散化的趨勢。
同業競爭激烈，完成“規模優勢+產品優質+渠道粘性”者勝出：前文已經提到，我們預計隨著政策準入標準的提高和競爭格局的加劇，測序市場集中度的提升將是必然趨勢，未來產業模式成熟且具備持續布局能力、生物信息學分析和數據處理能力一流、大數據價值和渠道價值突出的行業龍頭企業有望從中突圍。
新老技術目前不構成替代威脅：從技術層次來看，基因測序是分子診斷的金標準，而二代測序的優勢是可以將若干個基因檢測一次性完成，并精確檢測突變和變異類型，適合短時間內完成多種鑒定診斷的臨床應用需求，擁有相對廣闊的市場空間。前文我們已經提及，傳統的基因檢測技術在中短期憑借各自優勢且根據不同臨床需求而仍具備一定的應用價值，但在通量、單位成本方面無法與二代測序相比擬；而新型的三代測序技術仍然不夠成熟，在錯誤率偏高、成本優勢不足的情況下，對二代測序的替代為時尚早。
小結：我們預計，上游測序儀的壟斷格局中短期難以改變，同時不排除上游優勢企業通過并購等方式進行產業鏈延伸；中游測序服務商的先行者有望通過市場準入搶占先機，尤其在渠道和終端的先發及卡位優勢將日益突出，未來在規模效應下對于成本的控制，在應用端的不斷開拓和創新，以及在樣本積累下基因組數據庫的建立和完善，其渠道價值和大數據價值將逐步顯現，成熟后的商業模式將引領新一波行業增長，從而吸引更多的企業通過并購方式進入行業；下游應用端在大數據積累和循證醫學的驅動下，有望在疾病預防、臨床診斷和個性化用藥等多個領域實現橫向拓展，同時既有的NIPT市場逐步走向成熟，腫瘤領域臨床應用端將催生出難以想象的產業空間。
1）云平臺是未來數據存儲和分析的趨勢
多方面訴求促進云平臺對接：一方面，NGS使單個實驗室能在合理的成本范圍內就可以產生TB、PB級的數據量，但許多測序公司或實驗室并不具備儲存和處理這些大規模數據的服務器設備。另一方面，計算大規模數據集最重要的是分析算法的并行化，有效解決大數據運算的方法是將任務分配給若干計算機處理器同時計算，針對不同算法可以進行不同類型的并行化運算，通過不同的計算平臺來獲得最佳性能。
從以上可以看出，NGS數據分析解讀面臨著數據量大、數據處理過程復雜、對計算資源要求高的潛在需求，而云計算提供了一種有效的解決方案，云架構下的平臺搭建，存儲、計算軟件開發和工作流框架正在不斷完善和發展。從國內來看，華大基因在這方面布局較早，處于行業領先地位。
2）專業化外包（測序服務或數據分析）將會是另一大主流趨勢
一方面，大部分醫療機構缺乏購置測序儀自行開展測序服務的需求和能力，更多會將測序服務外包給第三方獨立實驗室。目前國內測序服務商較為主流的方式是通過ICL模式打開市場，未來隨著企業測序服務和其他臨檢產品線的齊備，專業化的第三方檢測平臺將會是發展的重點模式。
另一方面，未來隨著NGS數據產出量越來越龐大，外包給專業化的生物信息學公司可能會成為一種趨勢。國內方面華大基因將數據存儲等部分外包給榮之聯等專業數據分析解決方案提供商是一個很好的范例，這不僅僅是一個雙贏的模式，更可以看成未來行業專業化分工的一個標志。
目前海外提供相關產品和服務的主要公司主要有 CLC bio (丹麥)， Biomatters（新西蘭）， Partek (美國)， Genomatix (德國)， Knome (美國)， DNASTAR (美國)，國內方面包括諾和致源、榮之聯等。目前這一市場份額基數較小，空間也無法跟測序服務市場相比，但增長潛力巨大。
3）實現全產業鏈平臺整合是龍頭企業的發展方向
除了上游外資龍頭的全產業鏈布局野心，類似中游具有顯著優勢的華大基因等龍頭公司為了擺脫上游的依賴和對成本的控制，也通過并購國外測序儀廠商或自產測序儀來完成對上游的突破。總體來看，產業鏈的雙向整合，有利于現有領域龍頭突破增長瓶頸，并且打造“儀器+服務+渠道”的有機整體，形成整個產業的規模協同效應。
4）數據積累和挖掘將是永恒的行業主題
目前我們對于基因組的認知并不充分，人體基因組共有23對染色體，包含30億個堿基，而目前僅有3%能從臨床給予解釋。對于基因組數據的積累和解讀將會直接影響到未來應用領域的拓展、商業化應用的成熟，以及相關標準的制定。不同基因型與表型的聯系，從基因水平對人類疾病的致病機理、用藥的個性化差異、健康的管理機制的研究將會促使基因組的數據挖掘不斷進行下去。
中游企業未來商業模式的突破
中游測序服務平臺化是大方向和主線：中短期來看，獲批NGS臨床試點的測序公司具有先發和卡位優勢，其通過自身的政府和醫院資源，進行積極的渠道拓展和產品投放，在搶占稀缺試點醫院端口方面也具有技術和品牌優勢，在樣本量和基因組數據的積累之后形成較強的規模化效應，并借助強大的生物學技術平臺和生信分析能力也有望實現下游應用領域的突破，進一步鞏固細分領域的龍頭地位，同時完成一體化測序平臺的搭建。
產業和資本通過并購進入，專注于細分領域的長尾：目前已經有不少上市公司通過并購的方式直接切入測序領域，雖然短期內難以與行業龍頭抗衡，但是依托自身的優勢（比如相關企業在傳統IVD領域的技術和渠道積淀，或跨界上市公司較強的融資能力）與原有業務進行協同整合和多元化發展也不失為一種提升自身競爭力的方式，也可以間接推動行業的快速發展。
來源：興業證券