2023-2028年基因测序市场现状与前景调研报告

盛世华研·2008-2010年钢行业调研报告PAGE2服务热线圳市盛世华研企业管理有限公司2028年基因测序市场2023-2028年基因测序市场现状与前景调研报告报告目录TOC\o"1-3"\u第1章基因测序技术及其发展历程 41.1基因与生命系统 41.2基因测序技术的发展历史 6第2章基因测序行业监管情况及主要政策法规 112.1基因测序所处行业分类 112.2行业主管部门及监管体制 122.3主要法律法规及产业政策 12（1）主要法律法规 12（2）主要鼓励政策 142.4影响分析 17第3章我国基因测序行业主要发展特征 183.1行业主要壁垒 18（1）技术壁垒 18（2）政策壁垒 19（3）人才壁垒 19（4）资金壁垒 20（5）市场壁垒 203.2行业上下游关系及产业链分析 203.3行业周期性、季节性、区域性特征 21（1）行业周期性特征不明显 21（2）行业季节性特征较明显 21（3）行业区域性特征较明显 223.4风险特征 22（1）国内市场竞争加剧的风险 22（2）受上游仪器设备制造商垄断影响的风险 22（3）行业监管政策变动的风险 23（4）人才流失的风险 233.5釆购测序仪器与试剂的模式 23第4章2022-2023年中国基因测序行业发展情况分析 244.1基因测序技术的介绍及发展历史 244.2基因测序行业产业链 274.3基因测序行业上游的市场规模 274.4基因测序行业发展趋势 27第5章企业案例分析：华大智造 295.1华大智造的市场地位 295.2华大智造的技术水平及特点 305.3公司竞争优势 315.4公司竞争劣势 355.5华大智造取得的科技成果与产业深度融合的具体情况 36第6章2023-2028年我国基因测序行业面临的机遇与挑战 36第1章基因测序技术及其发展历程近二十年来，基因测序技术得到了长足的发展，根本性地改变了生命科学及医学研究的方法与范畴，由以往局限于对宏观现象的描述到从微观分子层面探究决定各类生物现象的科学机理，探寻生命系统的终极奥秘。1.1基因与生命系统地球上的生物是富有层次的生命系统，从个体以下水平的细胞，到组织、器官、系统，到生命个体，再由不同生命个体组成种群、群落，并与环境相互作用，形成生态系统和地球生物圈，构成了生命系统丰富的结构层次。其中，DNA作为遗传物质，是遗传信息的承载者，在“DNA9RNA9蛋白质”的中心法则下，与外界环境共同决定了生命系统。其中，DNA是遗传信息的承载者，蛋白质是生命活动的主要承担者。DNA是包括人类在内的大部分生命体的遗传物质，又称为脱氧核糖核酸，在空间结构上呈双螺旋结构，是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。DNA正是通过四种碱基序列腺嘌吟（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌吟（G）的排列顺序携带遗传信息，在生物体遗传、变异和蛋白质合成中有重要作用，是生命密码。图DNA分子结构模式图基因是由一段DNA构成的具有一定功能的基本遗传单位，一部分基因用于指导蛋白质合成；还有一部分非编码DNA并不编码蛋白质，而是用于基因表达调节。以人类为例，人类DNA约有30亿个碱基对，组成了2万-2.5万个基因，每个基因片段大小从数百个碱基到超过200万个碱基不等。基因组是生物个体含有的遗传物质的总和，对于真核生物来说，基因组包含了细胞核内的所有编码DNA、非编码DNA以及细胞核外线粒体或叶绿体中的DNA。RNA是另外一种核酸，分子结构与DNA很相似，也包含4种碱基，同样可以携带遗传信息。DNA上携带的遗传信息正是通过RNA传递给蛋白质的。蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的大分子，是生命活动的主要承担者。自然界中的蛋白质有多达1010-1012种，参与组成生物体和细胞的各种结构，执行多种多样的功能，例如构成肌肉、羽毛、头发的结构蛋白、运输氧气的血红蛋白、用于信息传递调节生命活动的胰岛素、具有免疫功能的抗体、催化体内生化反应的酶等。基因表达是将其所携带的遗传信息传递至蛋白质的过程，需要经过转录和翻译两大步骤，分别为DNA转录成RNA、RNA翻译成蛋白质。而在基因序列即遗传信息不变的情况下，蛋白质的表达却也不尽相同，这是因为机体可通过DNA甲基化、非编码基因、染色体重塑等多种方式对转录和翻译过程做出调控，从而调控基因表达的水平，这便是表观遗传学的研究范畴。1.2基因测序技术的发展历史基因测序指通过测序设备分析生物样本（组织、细胞、血液样本等）的DNA碱基序列信息，并解读这些信息应用于生命调控机制研究、疾病发病机理研究、临床医学诊断、个体化用药指导等领域。基因测序技术的发展历史，是效率、通量和成本的变革历史，促进了基因测序的普及，对生命科学和医学研究起到重大推动作用，也使得大规模商业化的应用变为可能。从Sanger测序法发明以来，基因测序的发展大致历经三个发展阶段，各发展阶段均涌现了代表性的技术，不同技术之间相互补充，为科学家的研究提供更丰富全面的信息。基因测序在第一个发展阶段的代表性技术主要是Sanger法测序技术，成本高、通量低但准确率极高，是目前测序结果验证的金标准；第二个发展阶段的代表性技术是高通量测序技术，在保持较高准确率的基础上，大幅提高通量、降低成本，是目前及未来相当长一段时间内的主流技术，也是基因测序普及及商业化应用的主要推动力；第三个发展阶段的代表性技术是单分子测序技术，主要依靠物理方法在单分子水平读取，读长延长，降低了生物信息分析的难度，但准确率达不到应用要求，技术仍待完善，作为补充为科学研究提供更多的信息。具体情况如下：①第一发展阶段1977年Sanger发明了双脱氧核糖核酸链末端终止法。自上世纪90年代起，大量基因测序均采用半自动化毛细管电泳Sanger测序法。该测序方法的主要步骤和原理如下：①DNA片段扩增：将碎片化的DNA连接到质粒1载体中，跟随质粒进行自我复制；②循环测序：加入一定比例带有荧光标记的、可以用来中断DNA合成反应的反应物，DNA复制过程中在任一位置都有可能终止，经历大量循环合成后将形成长短不同的、带末端标记的DNA链；③凝胶电泳：通过凝胶电泳,DNA链将根据长短次序依次排开，利用放射自显影各链末端的荧光标记，实现DNA序列读取。该技术的突出优势是长读长及高准确性，一次读取DNA片段长度可达1,000bp,准确率可到99.99%；但测序通量低，耗时长，成本高，因此应用范围有限。目前该技术主要用于单基因病多外显子的测序或者少量基因多位点的检测,以及验证高通量测序中出现的阳性结果。虽然其他测序技术有很大的通量，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，目前其他新发展的测序技术结果都必须应用Sanger测序技术对其结果进行认证。因此，该测序技术尚未完全被取代。②第二发展阶段第二发展阶段的代表性测序技术主要是高通量测序技术，又称下一代测序技术（即NextGenerationSequencing,NGS），是目前也是未来较长时间内的主流基因测序技术。高通量测序技术的核心思想是边合成边测序，即通过捕捉新合成的末端的标记来确定DNA的序列。该测序方法的主要步骤和原理如下：①建库：DNA碎片化，并添加接头到DNA片段两端；②桥式扩增并形成DNA簇：携带引物的DNA两端固定在测序芯片上，通过桥式PCR反应实现DNA扩增，以实现信号放大，DNA在各自的位置解链后形成DNA簇，该DNA簇内的DNA完全相同；③边合成边测序：反应体系内的4种碱基用不同的荧光标记分别标记，DNA簇中的各DNA链同步复制，每延伸一个碱基读取一次信号，实现边合成边测序，且各DNA簇同时读取，实现高通量。高通量测序的不同DNA片段固定在同一个基因芯片中同时边合成边测序，因此通量和速度大幅提高；但由于在高通量测序中，单个DNA必须扩增成由相同DNA组成的DNA簇，来增强荧光信号强度从而读出DNA序列，随着DNA片段长度增长，在扩增过程中，碱基添加出现错误的概率也随之增加、且基因簇复制的协同性降低，将导致测序质量下降，这严格限制了高通量测序的读长（不超过500bp）。因此，高通量测序具有通量高、读长短的特点，需要在建库阶段打断DNA成为小片段，测序完毕后经由生物信息技术作拼接，因此对实验技术和生物信息技术有较高的要求。高通量测序大幅降低了测序成本、缩短了测序时间，同时保持了较高的准确性，目前是基因测序主流技术，也是基因测序技术商业化应用普及的主要推动力。以人类基因组测序为例，高通量测序将一人份基因组测序的时间从数年缩短至一周，测序成本由上亿美金降低到数千美金甚至更低。行业上游所涉及的高通量测序技术的技术平台主要由美国公司Illumina和ThermoFisher提供，其中Illumina凭借其超高通量和相对较长读长的优势，占有超过70%的市场份额。图高通量测序流程图数据来源：Lu,Yuan&Shen,Yingjia&Warren,Wesley&Walter,Ronald.（2016）.NextGenerationSequencinginAquaticModels.10.5772/61657.③第三发展阶段测序技术第三个发展阶段的代表性技术是单分子测序技术，主要依靠现代光学、高分子、纳米技术等手段来区分碱基信号差异的原理，直接在单分子水平读取序列信息，测序前无需进行PCR扩增，读长增加、数据分析难度降低，但准确率较低、技术待完善，目前作为补充满足科研机构的一些特殊研究需求。近二十年来，基因测序技术得到了长足的发展，根本性地改变了生命科学及医学研究的方法与范畴，由以往局限于对宏观现象的描述到从微观分子等层面探究决定各类生物现象的科学机理，探寻生命系统的终极奥秘。从获知DNA所承载的遗传信息开始，确定基因和非编码DNA的功能，探明蛋白质的三维结构及其功能，探究DNA和蛋白质如何相互作用并和环境共同创造出复杂的生命系统；发现不同个体间的基因序列差异，并以此更好地帮助在个体水平上预测疾病风险、用药效果，开发疾病早期检测、诊断和治疗手段；超越个体水平，比较不同种属之间的基因组差异，比较种属间的基因异同。同时，不断开发基因研究和数据储存的新技术，以推动生命系统研究的发展。第2章基因测序行业监管情况及主要政策法规2.1基因测序所处行业分类根据中国证监会发布的《上市公司行业分类指引（2012年修订）》的规定，基因测序所处行业为专用设备制造业（代码：C35）。根据《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》（国家发展和改革委员会公告2017年第1号），基因测序属于战略性新兴产业中的生物医学工程产业（医用检查检验仪器及服务）。2.2行业主管部门及监管体制基因测序所处行业的主管部门包括国家发展和改革委员会、国家科学技术部、国家卫生健康委员会、国家药品监督管理局、国家商务部等。各部门职责如下表所示：主管部门主要职责国家发展和改革委员会负责组织实施产业政策，研究拟定医疗器械行业发展规划，指导行业结构调整和实施行业管理等，从宏观上指定基因检测产业的发展规划国家科学技术部负责拟订国家创新驱动发展战略方针以及科技发展、基础研究规划和政策并组织实施，统筹推进国家创新体系建设和科技体制改革，组织协调国家重大基础研究和应用基础研究，编制国家重大科技项目规划并监督实施，牵头建立统一的国家科技管理平台和科研项目资金协调、评估、监管机制等国家卫生健康委员会承接原卫计委的职能，负责拟订医疗机构管理有关政策规范和标准并组织实施，拟订医疗机构和医疗服务全行业管理办法并监督实施，指导临床实验室管理和资质审查及规范等工作，参与医疗器械临床试验管理工作，监督指导全国医疗机构评审评价国家药品监督管理局负责药品、医疗器械和化妆品安全监督管理、标准管理、注册管理、质量管理、上市后风险管理、监督检查和对外交流合作等，制定以上各方面管理的制度规范并组织实施具体工作国家商务部负责制定进出口商品、加工贸易管理办法和进出口管理商品、技术目录，拟订并执行对外技术贸易、进出口管制以及鼓励技术和成套设备进出口的贸易政策，依法监督技术引进、设备进口、国家限制出口技术的工作2.3主要法律法规及产业政策（1）主要法律法规与行业相关的主要政策、法律和法规如下:序号法律法规名称相关内容实施时间1《医疗器械监督管理条例》为了保证医疗器械的安全、有效，保障人体健康和生命安全，促进医疗器械产业发展，制定本条例。在中华人民共和国境内从事医疗器械的研制、生产、经营、使用活动及其监督管理，适用本条例。2021年6月2《中华人民共和国生物安全法》为了维护国家安全，防范和应对生物安全风险，制定本法。明确了生物安全的重要地位和原则，规定生物安全是国家安全的重要组成部分，完善了11项生物安全风险防控基本制度。2021年4月3《人类遗传资源管理条例》为了有效保护和合理利用我国人类遗传资源，制定本条例。《条例》在1998年制定的《人类遗传资源管理暂行办法》施行经验基础上，从加大保护力度、促进合理利用、加强规范、优化服务监管等方面对我国人类遗传资源管理作了规定。2019年7月4《关于扩大高校和科研院所科研相关自主权若干意见》改进科研仪器设备耗材采购管理。简化采购流程，缩短采购周期，对独家代理或生产的仪器设备，高校和科研院所可以按有关规定和程序采取更灵活便利的采购方式。2019年8月5《医疗器械注册与备案管理办法》为了规范医疗器械注册与备案行为，保证医疗器械的安全、有效和质量可控，根据《医疗器械监督管理条例》，制定本办法。对基本要求、医疗器械注册、特殊注册程序、变更注册与延续注册、医疗器械备案、工作时限、监督管理和法律责任等相关方面进行了规定。2021年10月6《体外诊断试剂注册与备案管理办法》为了规范体外诊断试剂注册与备案行为，保证体外诊断试剂的安全、有效和质量可控，根据《医疗器械监督管理条例》，制定本办法。对基本要求、体外诊断试剂注册、特殊注册程序、变更注册与延续注册、体外诊断试剂备案、工作时限、监督管理和法律责任等相关方面进行了规定。2021年10月7《医疗器械生产监督管理办法》为了加强医疗器械生产监督管理，规范医疗器械生产活动，保证医疗器械安全、有效，制定本办法。对医疗器械的生产许可与备案管理、生产质量管理、监督检查、法律责任等相关方面进行了规定。2022年5月8《国家重大科研仪器研制项目管理办法》提出重大科研仪器项目面向科学前沿和国家需求，以科学目标为导向，资助对促进科学发展、探索自然规律和开拓研究领域具有重要作用的原创性科研仪器与核心部件的研制，以提升我国的原始创新能力2019年1月9《医疗器械使用质量监督管理办法》为加强医疗器械使用质量监督管理，保证医疗器械使用安全、有效，根据《医疗器械监督管理条例》，制定本办法。对医疗器械的采购、验收与贮存、使用、维护与转让、监督管理、法律责任等相关方面进行了规定。2016年2月10《医疗器械经营监督管理办法》为了加强医疗器械经营监督管理，规范医疗器械经营活动，保证医疗器械安全、有效，根据《医疗器械监督管理条例》，制定本办法。对医疗器械的经营许可与备案管理、经营质量管理、监督检查、法律责任等相关方面进行了规定。2022年5月11《医疗器械标准管理办法》为加强医疗器械标准管理，根据《中华人民共和国标准化法》《中华人民共和国标准化法实施条例》和《医疗器械监督管理条例》等法律法规，制定本办法。对医疗器械的标准管理职责、标准制定与修订、标准实施与监督等相关方面进行了规定。2017年7月12《医疗器械分类规则》本规则用于指导制定医疗器械分类目录和确定新的医疗器械的管理类别。2016年1月13《医疗器械分类目录》新《分类目录》按技术专业和临床使用特点分为22个子目录，不包括体外诊断试剂。2018年8月14《医疗器械说明书和标签管理规定》规范医疗器械说明书和标签，凡在中华人民共和国境内销售、使用的医疗器械，应当按照本规定要求附有说明书和标签。2014年10月15《医疗器械安全和性能的基本原则》为构建科学的医疗器械监管体系，加快与国际接轨，国家药监局组织相关部门等同转化IMDRF2018版《基本原则》。该文件的发布，对于医疗器械注册审评和上市后监管将发挥重要的指导作用，标志着我国医疗器械监管发展进入新阶段，医疗器械监管国际化又迈出了坚实的一步。2020年3月（2）主要鼓励政策①支持基础研究和应用基础研究，全面改善疾控机构设施设备条件2020年5月，国务院《政府工作报告》提出稳定支持基础研究和应用基础研究，引导企业增加研发投入，加快建设国家实验室，重组国家重点实验室体系，发展社会研发机构，加强关键核心技术攻关；改革疾病预防控制体制，加强传染病防治能力建设，完善传染病直报和预警系统，坚持及时公开透明发布疫情信息。用好抗疫特别国债，加大疫苗、药物和快速检测技术研发投入，增加防疫救治医疗设施，增加移动实验室，强化应急物资保障，强化基层卫生防疫。②“十三五”规划明确支持和推动医疗设备的国产化2016年3月，全国人民代表大会发布中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要指出，支持新一代信息技术、生物技术、精准医疗等新兴前沿领域创新和产业化，形成一批新增长点。加强前瞻布局，在生命科学等领域，培育一批战略性产业。加快发展合成生物和再生医学技术，打造未来发展新优势。战略性新兴产业发展行动指出，加速推动基因组学等生物技术大规模应用，建设网络化应用示范体系，推进个性化医疗、新型药物、生物育种等新一代生物技术产品和服务的规模化发展，推进基因库细胞库等基础平台建设。2016年7月，国务院发布《“十三五”国家科技创新规划》，在发展先进高效生物技术一节中提出加快推进基因组学新技术、合成生物技术、生物大数据等生命科学前沿关键技术突破，加强生物产业发展及生命科学研究核心关键装备研发，提升我国生物技术前沿领域原创水平，抢占国际生物技术竞争制高点，在人口健康技术一节中提出加快推进基因组学新技术、合成生物技术、生物大数据等生命科学前沿关键技术突破，加强生物产业发展及生命科学研究核心关键装备研发，提升我国生物技术前沿领域原创水平，抢占国际生物技术竞争制高点；在人口健康技术一节中提出把握生物技术和信息技术融合发展机遇，建立百万健康人群和重点疾病病人的前瞻队列，建立多层次精准医疗知识库体系和国家生物医学大数据共享平台，重点攻克新一代基因测序技术、组学研究和大数据融合分析技术等精准医疗核心关键技术，开发一批重大疾病早期筛查、分子分型、个体化治疗、疗效预测及监控等精准化应用解决方案和决策支持系统，推动医学诊疗模式变革。③打造战略性新兴产业集群，在基因检测等重点领域培育一批重大产业项目2019年2月，中共中央、国务院印发《粤港澳大湾区发展规划纲要》，提出打造一批产业链条完善、辐射带动力强、具有国际竞争力的战略性新兴产业集群，增强经济发展新动能。推动新一代信息技术、生物技术、高端装备制造、新材料等发展壮大为新支柱产业，在新型显示、新一代通信技术、5G和移动互联网、蛋白类等生物医药、高端医学诊疗设备、基因检测、现代中药、智能机器人、3D打印、北斗卫星应用等重点领域培育一批重大产业项目。④支持新一代基因测序技术、组学研究等关键技术和产品的研发应用2016年3月，国务院办公厅发布《促进医药产业健康发展的指导意见》，提出加快医疗器械转型升级，推动全自动生化分析仪、化学发光免疫分析仪、高通量基因测序仪、五分类血细胞分析仪等体外诊断设备和配套试剂产业化；提出对经确定为创新医疗器械的基因检测产品等，按照创新医疗器械审批程序优先审查，加快创新医疗服务项目进入医疗体系，促进新技术进入临床使用。2017年4月，科技部发布《“十三五”生物技术创新专项规划》，指出要发展新一代生物检测技术，其中包括发展新一代基因测序技术，重视单分子技术在其中的应用和测序数据的分析解读；发展单细胞分离、基因组扩增、转录组扩增和单细胞基因组分析技术；发展生物大分子的单分子检测、荧光原位杂交技术和降噪技术；发展蛋白质测序技术、新型质谱和微流控芯片等技术；发展基因和蛋白质精准测量技术，推动生物检测技术向微量、痕量、单分子、高通量等方向发展；重点发展基因测序技术等新一代生命组学临床应用技术、生物大数据云计算技术和生物医学分析技术。2017年1月，发改委发布《“十三五”生物产业发展规划》明确了基因检测能力覆盖50%以上出生人口的目标，强调了以个人基因组信息为基础，结合蛋白质组、代谢组等相关内环境信息，整合不同数据层面的生物学信息库，利用基因测序、影像、大数据分析等手段，在产前胎儿罕见病筛查、肿瘤、遗传性疾病等方面实现精准的预防、诊断和治疗。2019年9月，发改委等部门印发《促进健康产业高质量发展行动纲要（2019-2022年）》，提出支持前沿技术和产品研发应用。发挥部门合力，增强科研立项、临床试验、准入、监管等政策的连续性和协同性，加快新一代基因测序、肿瘤免疫治疗、干细胞与再生医学、生物医学大数据分析等关键技术研究和转化，推动重大疾病的早期筛查、个体化治疗等精准化应用解决方案和决策支持系统应用。2.4影响分析当前，生物技术作为战略新兴行业，在未来经济社会发展中具有日益凸显的战略地位，而现代生物技术的一系列重要进展和重大突破使得生命科学与生物技术行业产业化加速。我国政府为加快该行业发展以打造国家科技核心竞争力和产业优势，加大了产业扶持力度，先后出台了多项政策和法规，推动了产业发展。上述政策和法规的发布和落实，为生命科学与生物技术行业提供了财政、税收、技术和人才等多方面支持，为包括华大智造在内的业内企业创造了良好的经营环境，有利于华大智造持续、稳定、健康发展。第3章我国基因测序行业主要发展特征3.1行业主要壁垒（1）技术壁垒基因测序属于技术密集型的行业，主要技术包括核酸提取、建库、测序技术以及对数据解读的生物信息分析技术。该行业核心技术壁垒高、生产工艺流程复杂、技术掌握和革新难度大、质量控制要求高，新进入者很难在短期内掌握各种技术并形成竞争力。此外，对大量的基因数据测序结果进行有针对性的分析与解读也将成为行业主要的竞争壁垒。数据解读是以大样本量基因组数据库的积累为基础，结合各种生物性状数据，通过数理统计、模型构建发现基因跟表型之间的关系，辅助科研及临床应用。因此，数据解读是整个基因测序行业最具价值的部分，通过长时间、大量项目经验积累的数据分析与解读能力所形成的高壁垒也是限制这方面企业数量和规模的主要原因。（2）政策壁垒基因测序产业在我国的发展经历了一系列监管政策变动的历程。2014年以前，我国基因检测行业监管状态宽松。2014年2月，国家食药监局和国家卫计委联合发布通知，宣布包括产前基因检测在内的所有医疗技术需要应用的检测仪器、诊断试剂和相关医用软件等产品，如用于疾病的预防、诊断、监护、治疗监测、健康状态评价和遗传性疾病的预测，需经国家食药监局审批注册，并经卫生计生行政部门批准技术准入，方可应用；已经应用的，必须立即停止。根据国家药监局的相关政策，基因检测相关的诊断试剂和软件属于体外诊断试剂，纳入医疗器械管理体系进行管理，需要取得注册批件后方可上市销售。对于新进入企业来说，获得行业准入及产品注册的投资大、周期长、风险高，难以在短时间内与已有企业形成有效竞争。（3）人才壁垒基因测序行业是一个技术密集、多学科高度综合渗透的产业，涉及生物学、医学、计算机、统计学、生物信息学、物理等众多学科领域，基因技术与检测服务的研发、生产、销售等领域对人才的需求较高，在新产品注册、生产质量控制、生产环节管理、市场研究、市场开发等环节均需要大量的医学技术人员、生物学技术人员，以及一些具有专业背景的复合型人才。因此，新进入的企业很难在短期吸纳较多高端复合背景的相关人才，由此直接导致新进入企业业务开展缓慢,效率不高。（4）资金壁垒由于二代测序仪具有通量大、精度高、技术发展较快、操作专业性强等特征，购买价格和仪器维护费用均较为昂贵。因此，开展相关业务需要大规模的固定资产投资和流动资金投入，投资风险较大，限制了企业进入这一领域。（5）市场壁垒基因测序行业的客户专业性较强，对测序结果的质量要求较高，在已有公司与客户建立稳定合作关系的前提下，客户更换测序服务商会较为谨慎，新进入者获客难度较大，形成了一定的市场壁垒。3.2行业上下游关系及产业链分析资料来源：公开资料、东吴证券研究所测序产业链的上游主要是测序相关仪器及试剂的生产。测序产品是高技术含量设备，技术壁垒极高。目前，上游已被国际巨头Illumina、Life和Roche主宰，且近几年技术升级迅速，测序通量、速度、准确性不断提高，成本显著下降。国内企业多为贴牌生产。以国内的基础工业和科研创新水平，短时间要直接挑战测序工业产品较困难。但采购试剂和测序仪器的高昂成本对于国内中游服务企业带来沉重负担。测序产业链的下游主要是测序服务使用者，包括医疗机构、科研机构、制药企业和个人等。生育健康市场目前已有比较成熟的产品，是当前基因测序产业收入规模最大的细分市场。肿瘤基因测序特别是早期肿瘤筛查，处于由科研向临床转化的阶段，企业的技术能力和渠道能力十分关键。消费级测序领域产品化空间广阔，但目前规范程度低。3.3行业周期性、季节性、区域性特征（1）行业周期性特征不明显基因测序行业下游客户基础广泛，因此周期性特征不明显。（2）行业季节性特征较明显行业下游为医疗机构、科研机构、企事业单位和个人。科研机构、医疗机构通常采用预算管理制度和集中采购制度，一般上半年主要进行预算审批，下半年进行采购和实施，因此，若客户中科研机构、医疗机构占比较大，则合同签署高峰期通常出现在下半年，相应实际合同执行、收入确认高峰期也出现在下半年。（3）行业区域性特征较明显国际上，基因测序行业发展最快的国家是美国，外国企业在该市场上几乎处于垄断地位。国内近几年发展较迅速，但由于我国经济发展不平衡，导致基因测序行业在东部地区较欠发达的西部地区推广更快。因而存在较明显的区域性特征。3.4风险特征（1）国内市场竞争加剧的风险但随着市场环境逐渐成熟、国家政策逐步放开，行业中竞争对手的不断涌现和同质化的产品的增加将会加剧行业竞争。大部分基础检验项目在市场竞争态势较为严峻的情况下，在确保服务质量并充分控制成本的情况下利润并不丰厚，一旦市场进入到低价竞争，可能导致行业内的企业产品收入和服务质量的下降，行业利益将整体受到影响。（2）受上游仪器设备制造商垄断影响的风险目前，全球基因测序市场被Illumina、Life（被赛默飞收购）和Roche垄断，三者占据市场份额的90%以上，上游产品基本被三巨头垄断。中游的国内检验机构及医院在购买测序仪上基本丧失议价能力，只能以国内市场庞大作为谈判筹码。如果市场增长达不到双方的预期，测序试剂产品和服务也将面临利润下滑，前期投入成本无法回收的窘境，企业的生存和发展必然受到限制。（3）行业监管政策变动的风险我国基因测序行业发展经历了一系列监管政策变动，从2014年前的监管混乱、市场无序发展阶段，到2014年监管机构加强监管、规范行业发展阶段，2015年政策面逐渐回暖、放开试点单位，2016年取消试点单位。可以看出，基因测序行业的监管政策不稳定、且趋于严格。行业内企业如果不能持续满足国家监督管理部门的有关规定和政策要求，则存在被相关部门处罚的风险，给公司生产经营带来不利影响。（4）人才流失的风险基因测序集成了分子生物学、生物化学、遗传学、免疫学、病理学、信息学等多学科技术领域的复合型技术，因而技术人才需求较大。同时，团队的经验和能力直接影响公司的盈利水平。因此，倘若高端专业技术人才流失，将极大程度地制约公司发展。3.5釆购测序仪器与试剂的模式由于基因测序行业上游仪器、设备供应商的集中度较高，可选择范围较少，行业内的测序服务商均涉及向Illumina、ThermoFisher采购主要仪器、试剂的情况。除向上述供应商直接采购外，华大基因还向关联公司华大智造采购其自产的测序仪器、试剂；贝瑞基因则与Illumina联合开发了一款NextSeqCN500基因测序仪并取得了国家药监局的上市批准，可用于支持其临床测序的需求。第4章2022-2023年中国基因测序行业发展情况分析4.1基因测序技术的介绍及发展历史基因测序技术(DNASequencing)，是指获得目标DNA片段碱基(包括腺嘌吟A、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C与鸟嘌吟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。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。WalterGilbert和FrederickSanger所使用的测序方法是双脱氧链终止法(ChainTerminationMethod)，该技术是在待测DNA模板中加入A、T、G、C四种脱氧核苷酸，并分别掺入四种双脱氧核苷酸。由于DNA链合成过程遇到双脱氧核苷酸即终止，因此会产生以A、T、C、G结束的四组不同长度的一系列核苷酸，然后在尿素变性的PAGE胶上电泳进行检测，从而获得DNA碱基序列。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，但是Sanger测序技术一次只能获得一条长度在700至1000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。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)。高通量测序技术以其通量高、准确性高等优势促进了个人全基因组测序成本从数十万美金降低至数百美金，从而促进基因组学的临床推广。高通量测序技术能有效克服Sanger测序技术成本高、通量低、对人力需求大等缺点，与以往的传统测序技术相比，其从测序原理、测序过程、适用范围及测序结果等方面均存在本质不同。该技术的出现给生物学领域带来新的突破。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、以华大智造为代表的DNA纳米球与联合探针锚定聚合技术结合的测序技术。以华大智造为代表的技术为例，其主要的原理如下：首先是建库，将待测的DNA碎片化，并将接头添加到DNA片段两端，环化得到单链环状DNA；其次是扩增，通过单链环状DNA的滚环扩增，将DNA待测序列进行无损复制并形成DNA纳米球；然后是测序，将DNA纳米球固定在阵列化的测序芯片上，通过每轮与特定的酶和荧光探针反应，可发出不同的荧光信号并被高分辨率成像系统采集和识别，从而获得单个碱基序列。重复以上反应数百次，可获得大量DNA片段的碱基序列；最后，通过生物信息处理，主要为去重和拼接，获得待测DNA片段的序列。根据美国国家卫生院数据，随着高通量测序技术的大规模使用，人类全基因组测序的成本实现了快速的降低，在2009年降低至10万美元左右，在2015年已降低至1,000美元左右。而目前，华大智造测序仪DNBSEQ-T7系列已经可实现测序成本降至约500美元。除Sanger测序技术与高通量测序技术之外，单分子测序技术亦为一种测序选择，该技术的特点是无需对DNA模板进行扩增。最初单分子测序技术采用与Sanger测序技术类似的荧光测序法。之后单分子荧光测序法由PacificBiosciences的单分子实时测序(Single-moleculeReal-timeSequencing,SMRT)技术平台继续发展。除荧光测序法外，纳米孔技术也是一种单分子测序的方向，目前相对成熟的单分子纳米孔测序仪来自OxfordNanopore。虽然单分子测序技术相较于高通量测序技术的读长更长，但是其单个碱基错误率在1~10%左右，咼于咼通量测序技术。Sanger测序技术、高通量测序技术和单分子测序技术在成本、读长、通量和准确率等指标上具有不同的优劣势。高通量测序技术通量高，在大幅降低了测序成本的同时又保持了较高的准确性。Sanger测序技术与高通量测序技术相比，虽然读长较长、准确率较高，但是有着成本较高、通量较低的缺点。单分子测序技术与高通量测序技术相比，虽然读长较长，但是成本与准确率无法同时达到相近水平。因此，高通量测序技术是目前基因测序技术大规模商业化应用普及的主要推动力，在较长时间内仍将保持主流测序技术的地位。4.2基因测序行业产业链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Illumina、ThermoFisher和华大智造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。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。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。4.3基因测序行业上游的市场规模根据MarketsandMarkets的报告以及灼识咨询《全球及中国生命科学综合解决方案行业报告》的数据，在应用场景不断拓宽，测序能力进一步加强的共同促进作用下，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。4.4基因测序行业发展趋势基因测序行业目前已经开始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、无创产前基因检测、肿瘤诊断治疗、辅助生殖等。此外，在包括农林牧渔、食品安全、海关检验检疫、肿瘤早期筛查等其他应用场景仍然有巨大的发展潜力。高通量基因测序行业主要应用场景领域应用场景描述科研及新兴应用领域多组学研究多组学研究是针对包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等不同组学数据进行处理和分析的基础研究，从而更好地对生命科学进行全面的了解。高通量基因测序技术的出现为多组学基础科学研究提供了大量基因组、转录组和蛋白组等组学数据，从而极大程度地促进了生命科学基础研究的发展。人群队列测序“后人类基因组”时代，为了建立更加精细的参考基因组及变异组，许多国家纷纷启动了面向本国或本地区的基因组测序计划。同时，全球越来越多的涌现以医疗健康为目的的基因组测序，基因测序逐渐成为一种医保覆盖的常规数据。新药研发与创新高通量测序技术为新药研发提供了强大的技术支持，使得科学家对疾病的理解更加直观，有利于提高新药筛选的效率；此外创新药物临床试验过程中的受试者筛选、入组、临床数据分析等也是高通量基因测序技术在新药研发领域中的重要应用。微生物检测微生物检测不仅可以用于临床感染性疾病诊断，在药物研发、化妆品工业、环境保护等领域也发挥着重要的作用。农林牧渔分子育种、畜禽良种繁育、动物传染病监控、中草药基源鉴定均具有重大的经济价值，高通量测序技术正逐渐被应用到越来越多的农林牧渔场景中。食品安全食品行业天花板极高，且安全监管日益受到重视，相关支出将有大幅跃升，基因测序技术在食品工业微生物检测、食品安全追溯中拥有得天独厚的优势，有望成为未来常规的食品检测和监管方式。海关检疫随着中国进出口贸易量增大，物种入侵及病毒传染风险逐渐提高，海关检疫的效率势必要提高。随着测序成本的下降和数据分析能力的提高，高通量测序技术作为一个检验更快、更准，并且能在多种病原物可能变异或者存在量较少的情况下验出疫情的技术，将成为海关口岸检疫的标准配置之一。公共卫生管理在应对公共卫生突发事件，尤其是新发突发传染病时，病原体的准确分型及疾病传播链的快速溯源对制定疫情防控策略至关重要。本次新冠疫情中，高通量测序技术便为揭示病毒传播途径与追溯传染源头提供了强有力的支撑。消费者基因组通过线上或线下渠道，直接向消费者出售检测套装，回收样本，进行检测并出具个人基因测序商业模式。其特点是高度互联网化，以族源、运动、饮食等相关应用为主要卖点，是目前增长较快的新兴基因测序应用领域。临床领域无创产前检测无创产前检测（NIPT）是高通量测序技术的一个成熟临床应用场景，已经成为降低出生缺陷的有效手段。相比于传统的产前检测/诊断技术，NIPT具有检出率高、检测周期短、操作简便等诸多优势。辅助生殖利用胚胎植入前遗传学筛查和胚胎植入前遗传学诊断，能够帮助医生评估胚胎的遗传状况，提高体外受精的成功率，并降低严重遗传病的风险。肿瘤诊断与精准治疗目前肿瘤诊断和精准治疗是高通量测序技术临床应用中发展较快的一个细分领域。肿瘤基因测序可以辅助临床医生对癌症患者进行分型，以制订合理的治疗方案；同时能够帮助确定哪些患者最有可能受益于特定的药物，支持肿瘤的精准治疗。肿瘤早期筛查肿瘤的早期筛查对于提升患者的生存率至关重要。基因测序相比于传统检测手段的优势在于它可以通过无创的方法在血液中寻找到一些非常微量的基因突变，敏感性和特异性很高。传染感染通过基因测序技术进一步增强对于全球感染性疾病谱的理解，利用高通量测序速度快、准确率高、成本低等优点，在细菌、病毒、真菌及其他传染感染性病原体检测上发挥重要作用。通过测序技术全面了解传染感染疾病的基因多样性、突变性及流行病学特征等信息。随着更高通量基因测序相关设备的陆续推出及各国人类基因组计划的持续推动，预计升级迭代及规模化效应将进一步降低测序成本，有助于基因测序更多地被应用于科学研究及临床医学中，新的应用场景将持续不断涌现，使得基因组学中下游产业得到长足的发展。第5章企业案例分析：华大智造5.1华大智造的市场地位基因测序行业设备及试剂耗材提供商主要包括华大智造、Illumina、ThermoFisher、PacificBioSciences和OxfordNanopore等，其中华大智造、Illumina和ThermoFisher使用的高通量测序技术目前占据主要市场份额。高通量测序技术在全球范围主要包括以华大智造为代表的DNA纳米球与联合探针锚定聚合相结合的技术路线、以Illumina为代表的桥式PCR扩增与边合成边测序结合的技术路线以及以ThermoFisher为代表的乳液PCR扩增与半导体测序结合的技术路线三大技术流派。上述三大技术流派在基因测序领域主要技术参数上各有特点，居于领先地位，并相较于其他竞争对手具有一定的技术优势。5.2华大智造的技术水平及特点华大智造在核心技术持续创新的基础上，已形成独特的技术路线，为公司新技术与新产品的推出打下坚实技术基础。公司已建立自主可控的源头性核心技术体系，在基因测序领域已形成以“DNBSEQ测序技术”、“规则阵列芯片技术”、“测序仪光机电系统技术”等为代表的多项源头性核心技术，并达到国际先进水准，在提高测序质量和降低测序成本方面具有较为显著的优势。同时，公司在生命科学领域不断深耕拓展，逐渐发展出了以“关键文库制备技术”、“自动化样本处理技术”和“远程超声诊断技术”为代表的新型生命数字化技术，为公司紧跟生命科学领域的研究前沿奠定了坚实的基础。在基因测序仪领域，华大智造紧跟基因测序仪“超高通量”、“小型化”的发展趋势，建立了全系列多型号产品矩阵，致力于满足用户在不同应用场景的使用需求。随着公司更多的产品被投入市场，其售后服务数据的累积亦将反馈予公司从而实现产品运营数据质量和稳定性的不断改进。5.3公司竞争优势（1）源头性专利布局为核心技术演进提供坚实保障公司在测序领域的代表性核心技术包括“DNBSEQ测序技术”、“规则阵列芯片技术”、“测序仪光机电系统技术”等为代表的多项源头性核心技术，上述核心技术在提高测序质量和降低测序成本方面具有较为显著的优势。此外，公司在生命科学领域不断深耕和拓展，逐渐发展出了以“关键文库制备技术”、“自动化样本处理技术”和“远程超声诊断技术”为代表的文库制备、实验室自动化和其它组学相关技术。上述核心技术已形成独具特色的技术路线，为公司新技术与新产品的推出打下坚实技术基础。其中，DNBSEQ测序技术与其他高通量测序技术相比，通过增加待测DNA的拷贝数增强信号强度从而提高测序准确度，滚环扩增技术使得扩增错误不会累积，每个位点只固定一个DNB保证信号点之间不产生相互干扰；规则阵列芯片技术一方面可在单位时间内可以获得更多的数据，为大规模实时数据采集提供保证，另一方面在碱基读取时可提供精准、稳定、单一的信号，为信号质量提供可靠的保证；DNBSEQ测序技术和阵列化测序芯片的结合，使得成像系统像素和测序芯片的面积得到最大化利用。此外，公司独有的长片段读取技术（属于关键文库制备技术）与传统的全基因组测序相比，不仅能改善准确性，还能完全定相基因组。为保护上述核心技术的领先优势，公司在专利方面进行了全方位源头性的布局，截至2021年12月31日，公司拥有境内外有效授权专利数量475项，对后续进入市场的竞争者构筑了技术及专利壁垒。（2）新产品快速迭代能力为满足多场景需求提供强大支撑公司坚持以客户需求为导向，以渐进式的技术创新对新产品进行快速迭代，可及时响应市场环境变化，实现产品性能的逐步完善和提升，为提升产品对多场景的适应能力提供强大支撑。以核心产品基因测序仪为例，公司依托核心技术，紧跟基因测序仪“小型化”和“超高通量”的发展趋势，针对性开发了中小型桌面式测序仪及大型和超大型测序仪，建立了全系列多型号产品矩阵，能满足用户在不同应用场景的使用需求。其中，中小型桌面式测序仪主要应用于中低深度全基因组测序、外显子组测序、肿瘤基因测序和宏基因组测序等项目；大型和超大型测序仪主要应用于国家基因组、消费者基因组、人群队列研究等大型基因测序项目。在测序配套试剂方面，公司依据客户需求开发了丰富的文库制备和基因测序配套试剂耗材。在全球范围内，具有自主研发并量产临床级高通量基因测序仪能力的企业有Illumina、ThermoFisher及华大智造等。虽然华大智造成立时间相对较晚，但随着公司对产品的不断更新改进，所产测序仪的性能逐步完善提升。同时，随着产品国产化的逐步推进，公司在测序仪、测序试剂等方面已实现部分高价值原材料的国产化，已经具备一定的成本优势。此外，公司持续布局实验室自动化仪器设备及试剂耗材领域。公司的自动化样本处理系统及相关提取试剂已成为全球多国快速提升新冠病毒核酸检测通量的强大工具，目前已出口法国、阿联酋、文莱、沙特、印度、澳大利亚、美国、德国、瑞典、丹麦、意大利、波兰、巴西、加拿大、加蓬等多个国家与地区，进一步扩大了公司产品的应用场景。（3）丰富的整体方案解决能力为快速响应客户需求提供支持公司拥有高度融合的跨学科专业团队，涵盖光学、微流控、机械、自动化、电子、软件、生物、医学、基因组学、信息学、统计学、植物学、药学等学科。经过几年的技术积累，公司已经掌握了测序应用全流程所需要的系统性工程技术，攻克了产业全链条的核心限制因素和瓶颈环节，积累了丰富的提供整体解决方案的经验。公司在本次新冠病毒疫情应对中，充分体现了快速整合技术资源形成完整解决方案的能力。新冠病毒疫情发生以来，核酸检测是临床诊断、解除隔离、康复出院的重要诊断依据。为满足即时检测需求，公司迅速开发了自动化分杯系统MGISTP-7000以及自动化样本处理系统MGISP-960，解决了核酸检测过程中两大限速环节，极大提升了核酸检测的通量；为满足检测自动化和信息化需求，公司开发了MGISTP-7000和MGISP-960整体解决方案，同步配备信息化管理系统及一体机模式，达到40分钟192样本前处理通量；为满足移动检测需求，公司研发了城市核酸检测实验室解决方案，在实验车内放置核酸检测及基因测序所需全套仪器设备，并且整个箱体环境达到国家标准的加强型二级生物安全实验室要求，可以实现在极端环境下的应急支持和就地检测。(4)专业的管理