和生原創 | 中國基因檢測行業發展現狀

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樓主 2019-07-02 03:37:01
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導言

從1988年人類基因組計劃啟動開始,基因組學應用的壯闊前景開始展現在世人面前。國內基因檢測行業正處于快速發展的階段,臨床檢測和生命科學研究是兩個最大的應用場景,未來整體市場空間可達千億級。


基因檢測的主流技術

基因是遺傳的基本單元,是攜帶有遺傳信息的DNA序列(某些病毒為RNA),通過指導蛋白質合成從而控制生物個體的性狀表達。


基因檢測是對被檢測者血液、其他體液或組織細胞等樣品中的遺傳信息作檢測分析的技術,主要包括熒光原位雜交(FISH)、PCR、基因測序和基因芯片等。


PCR因為操作簡單,靈敏度高的優點而運用最廣。

基因測序因為高通量,信息量豐富等優點而成為最有前途的檢測技術。


資料來源:廣證恒生

PCR技術


聚合酶鏈式反應,是在體外擴增特定DNA片段的分子生物學技術,擴增產物可用于下游芯片雜交、突變檢測、測序等領域。二代熒光定量PCR已成為國內市場主流。

基于Transparency Market Research 的報告,2013年全球PCR市場規模為61億美元,生命科學細分市場占主導地位,市場份額為48%,2020年市場規模將達到96億美元,年復合增長率約6.7%,對于先進的、能準確檢測重大疾病的基因診斷技術的需求是全球PCR市場增長的關鍵因素。


基因測序技術


根據BBCResearch的報告,2013年全球基因測序市場規模為45億美元,預計2018年全球基因測序市場規模將達到110億美元,年復合增長率為19%左右。


二代測序技術憑借其高通量和較高的準確度,正在取代一代測序技術成為國內市場的主流。前瞻產業研究院的數據顯示,中國基因測序市場規模2016年約為53億人民幣,預計2022年將突破150億人民幣


Nature Review Drug Discovery數據顯示,2012年基因測序市場科研應用占比為67%,隨著醫療衛生機構和普通民眾對基因組學應用行業的接受程度越來越高,預測醫療應用占比將由2012年的22%提升至2017年的39%,基因測序逐漸成為臨床診斷的熱點


資料來源:前瞻產業研究院,Nature Review Drug Discovery


基因檢測行業相關政策

隨著精準醫療概念的提出,基因檢測作為實現精準醫療的一項重要技術手段,臨床地位日益提升。自2002年《臨床基因擴增檢驗實驗室管理暫行辦法》頒布至今,國家發布多個涉及基因檢測的相關政策,行業雖然歷了經灰色地帶、全面叫停等階段,但目前監管部門對行業整體呈現支持的態度,同時提高行業門檻與規范性,促進國內基因檢測產業蓬勃發展,基因檢測已列入“十三五”生物產業發展規劃。



基因檢測行業的產業鏈

基因檢測在國內仍處于起步階段,行業快速發展。產業鏈上游為檢測設備和試劑供應商;中游為基因檢測服務提供商;下游為終端用戶,包括醫療機構、生物科研機構、受檢者個人等。


上游
?基本實現國產化,進口替代是未來趨勢

基因檢測設備主要包括核酸提取儀、PCR儀和基因測序儀等,均已實現國產化國內核酸提取儀、PCR儀設備主要生產企業包括達安、天隆、宏石、博日、致善、凱普、科華等。國產熒光定量PCR儀性能已基本達到外資品牌的水平,價格更具有競爭優勢,但AB、Roche、ABI等進口品牌仍占80%左右的市場份額。


中低端設備進口替代是未來市場主旋律,行業逐漸進入市場整合階段,優質的國產品牌將迎來發展機會。


全球基因測序儀市場霸主為Illumina, 2015年Illumina、Life Technologies和Pacific Biosciences在全球基因測序儀市場中共占據94%的份額。在國產化方面,2014年7月華大基因兩款二代基因測序儀首獲CFDA批準,貝瑞和康、華因康、達安基因等企業陸續獲批。


但國產基因測序儀的短板在于后續的市場銷售,而中游基因測序服務提供商有通過產業鏈整合降低運營成本的需求,被并購是較為可行的退出路徑


檢測試劑由于毛利率較高,國產化程度一直走在設備前面。國內企業包括達安、圣湘、科華、透景、艾德、天隆、之江和百傲等。面向醫院客戶時,中低端儀器多采用捆綁銷售的模式,直接向醫院投放儀器,并與醫院簽訂試劑使用協議,廠商通過試劑銷售來獲得利潤。


中游
?測序數據解讀是企業核心競爭力

簡單的基因檢測服務如采用PCR試劑盒可完成的檢測,下游機構可跳過檢測服務提供企業直接完成,文章僅對檢測服務能力要求較高的基因測序領域作簡單介紹。


主要的檢測服務提供商為第三方獨立實驗室CRO,按照終端客戶的不同可以分為:面向基礎研究的服務提供商,如華大基因、諾禾致源、藥明康德等;面向醫療臨床的服務提供商,如達安基因、華大基因、迪安診斷等,《外商投資產業指導目錄(2017年修訂)》中仍將基因診斷與治療技術開發和應用列入負面清單,屬于國內企業的自留地。這并非絕對的區分,涉及業務會有交叉。


中游企業的服務內容除了基礎的基因測序,往往還會延伸至測序數據的解讀。據BCC Research預測,2016年全球基因測序服務市場中,單純的基因測序和測序數據解讀市場規模分布達到35億和8.84億美元,2011-2016年市場復合增長率分別為28.8%和16.6%。


數據來源:BCC Research


隨著高通量測序設備的廣泛應用,基因數據量也呈倍數增長,使得基因測序的工作重心從繁重的測序轉到了數據分析上。二代測序儀運行下來得到的原始數據,需要后期經過基因組的比對、數據的過濾篩選等多個步驟才能得到基因組上的變異信息,才能為下游的實際應用提供參考。測序數據的解讀是掣肘基因測序行業發展的關鍵環節,擁有成熟的核心算法強大的基因大數據處理解讀能力深厚的臨床樣本積累(針對醫療方向)等核心壁壘的企業,會是資本青睞的優質投資標的。


下游
?臨床檢測是最大應用場景

臨床檢測是基因檢測最大的應用場景,在該場景下也被稱為基因診斷或分子診斷,包括醫療機構、第三方臨床檢測機構等在內的客戶市場空間趨千億,具體應用包括:


  • 輔助臨床診斷

基因檢測通過測定人體內遺傳物質的結構或表達水平的變化找到致病原因,可以輔助臨床醫生鑒別診斷一些癥狀類似、容易混淆的疾病。基因檢測已在病原體檢測和單基因遺傳病診斷等方面廣泛應用。


基因檢測在腫瘤的早期診斷和分型的應用市場想象空間更大,是未來基因診斷市場的投資熱點。但生物標記物的研究進展困難重重,成熟的產品較少,如已獲FDA批準的Cologuard(KRAS突變、畸變NDRG4、BMP3甲基化)和Epi proColon (Septin9基因甲基化)。國內已有燃石醫學、世和基因等企業的試劑盒先后進入CFDA創新醫療器械特別審批程序,目前未有進一步消息。


  • 指導生育

通過產前診斷(對應無創產篩,NIPT)或是試管嬰兒結合胚胎植入前篩查(對應試管嬰兒技術),基因檢測結果可用于生育指導


無創DNA產前檢測技術僅需采取孕婦靜脈血,對母體外周血漿中的循環游離胎兒DNA進行測序和生物信息分析,唐氏綜合征等三大染色體疾病的檢出率均達90%以上,且避免傳統侵入性診斷帶來流產、感染風險。2017年相繼上市的NIPT兩大龍頭華大基因、貝瑞和康約占據市場份額的80%,基本形成雙寡頭的競爭格局。NIPT當前市場規模約20億美元,而市場滲透率尚不足20%,還有較大的上升空間。

根據國家衛計委報道,截止2015年底中國年均完成70萬個周期的輔助生殖治療,試管嬰兒技術市場相對小眾。


  • 用藥指導

通過藥物代謝酶和藥物作用靶點的基因檢測,可以指導臨床針對特定的患者選擇合適的藥物和給藥劑量,實現個體化用藥,從而提高藥物治療的有效性和安全性,防止嚴重藥物不良反應的發生。FDA已批準在140余種藥物的藥品標簽中增加藥物基因組信息,涉及的藥物基因組生物標記物達42個。

國內市場上比較熱門的方向是腫瘤個體化用藥指導系列基因檢測,也是現在各家公司重點布局和競爭領域。隨著精準醫療觀念在臨床的深入,靶向藥物和單克隆抗體的伴隨診斷市場將持續升溫,與制藥企業的戰略合作則是試劑盒研發公司價值的重要度量。

而不通過醫療機構直接面向消費者個人,提供疾病易感基因信息等基因檢測服務的商業模式,也稱為消費型/級基因檢測消費型基因檢測領域目前法規監管比較寬松,因檢測報告缺乏嚴謹的、有科學依據的臨床解讀,檢測內容包羅萬象,而被戲稱為科學算命,飽受爭議。

23andmMe作為美國唯一一家FDA批準的直接面向消費者提供基因檢測分析服務的公司,僅僅提供祖源分析、遺傳健康風險(僅指相關突變而非患病風險)、酒精耐受、基因尋親這四類服務,這可能也是未來CFDA的監管紅線。


單純的基因檢測服務缺乏用戶黏性,和保險公司、保健品公司的合作成為常見的商業模式。消費型基因檢測公司也可以成為資本市場的獨角獸,23andMe持有全球最大的健康人群基因數據庫,與制藥公司簽署了20多項合作協議,公司估值超過10億美金,但是國內基因數據庫信息變現的能力尚未被驗證,投資機會并不成熟。

研究實驗室和學術機構、制藥和生物技術公司是生命科學研究應用方向重要的終端客戶,市場空間預計能達百億級別。


華大基因2014-2016年主營業務收入構成(單位:萬元)顯示,科研服務仍占其收入較大的比重。


資料來源:華大基因招股說明書


非醫療方向的基因檢測服務的應用包括食品、環境微生物、刑偵檢測、檢驗檢疫等方面,主要由非醫學的商業檢測中心來開展,市場碎片化,如國內法醫DNA檢測的市場空間預測約20億元。


基因檢測行業的新動態和方向


數字PCR/dPCR

數字PCR是一種核酸分子絕對定量技術,能夠直接數出起始樣品的DNA分子個數。特別適用于依靠Ct值不能很好分辨的應用領域:拷貝數變異、突變檢測、基因相對表達研究(如等位基因不平衡表達)、二代測序結果驗證、miRNA表達分析、單細胞基因表達分析等。

Bio-Rad、LIFE Technologies及RainDance等廠家相繼推出技術較為成熟的數字PCR產品。2017年7月,天津諾禾致源的數字PCR芯片閱讀儀獲CFDA批準上市,填補國內空白,北京泛生子和南京科維思緊隨其后。


三代測序技術

高通量二代測序儀的推廣使基因組測序成本降低到1000美元,那么三代測序的使命就是使成本降低到100美元/基因組促進基因測序發展成為臨床的常規檢測技術。


第三代測序技術真正實現了對每一條DNA分子的單獨測序,也稱為單分子測序。第三代測序技術不需要PCR擴增,可直接對單個分子進行測序;樣品制備簡單,測序成本進一步降低;可直接讀取RNA的序列和包括甲基化在內的DNA修飾。這些優勢可以大大改善基因測序的成本、速度和質量,市場應用前景更廣闊。


在國產化領域,瀚海基因在繼承并發展Helicos公司技術的基礎上,自主研發的三代測序儀GenoCare于2017年7月上市。


信息來源:銀河證券

甲基化檢測

DNA甲基化在不改變基因序列前提下實現對基因表達的調控,現有的研究表明甲基化與腫瘤的發生和發展具有重要的相關性。2014年FDA批準一款基于大便DNA的結直腸癌篩查試劑盒Cologuard,其生物標記物包括BMP3甲基化。2016年FDA批準的Epi proColon (Epigenomics) 則是針對Septin9基因甲基化的血液檢測試劑盒,通過反轉錄PCR方法識別結直腸癌患者風險人群,產品2014年進入中國,北京博爾誠在代理該產品的基礎上, 2015年9月自主研發的Septin9基因甲基化檢測試劑盒獲CFDA批準。國內致力于DNA 甲基化檢測應用于癌癥領域的領先公司還包括基準醫療和鹍遠基因等。


腫瘤伴隨診斷大panel

2017年12月,繼MSK-IMPACT多基因檢測panel獲批后,FDA和美國CMS同時批準了FoundationOne CDx用于泛癌癥臨床伴隨診斷,覆蓋324個基因的遺傳突變以及兩類基因組特征,打破了以往伴隨診斷的特定診斷對應特定藥物,即“一對一”的檢測模式,避免多次取樣。FDA批準腫瘤基因檢測大panel是否會對國內的監管政策產生重大的影響,讓我們拭目以待。


結語 ?

基因檢測技術的進步推動了生命科學研究的發展,人類的基因序列中潛藏著海量的信息,種族起源、個體表觀特征、疾病譜都與基因息息相關,基因檢測行業必將隨著精準醫療理念在臨床的深入,擁有更廣闊的發展空間。



方正和生

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方正和生是方正證券之全資子公司,是經中國證監會批準從事私募基金管理及相關業務的專業性證券公司私募投資基金子公司。曾連續多年獲得中國“十佳券商直投公司”稱號。其核心團隊具有在資本市場十年以上的從業經歷,擁有豐富的私募基金管理、股權投資、并購重組、跨境投資、夾層投資等多領域的相關經驗。


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