2023-08-09 19:20 来源:战歌公会 作者:战歌公会 浏览:
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作者:国信证券 江维娜
基因测序概况
基因测序即对人体DNA的序列分析,获得组成DNA的腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)与鸟嘌呤的(G)的排列方式。这种排列方式是人体遗传密码,有助于了解人体运行机制以及患病机理,帮助医生做出正确的疾病诊断从而合理用药。因此,基因测序在医学及健康保健方面有广阔的应用前景。
自2001年人类全基因组测序完成以来,测序技术发生了很大的改变。从测序成本演变图中可以看到,第一代测序技术的改良基本符合摩尔定律。但第二代测序技术的出现使得测序成本大幅降低。第二代测序技术与第一代技术原理完全不同,是颠覆式的创新。正是因为人类基因组测序成本的降低,从原来的1亿美元将下降到约1000美元,使得基因检测在很多领域有了推广的可能。基因检测从纯粹的学术研究将转变到大规模的商业化应用,人们对其市场空间有很大的预期,所以值得关注。
基因测序技术的比较与分析
DNA测序技术起源于上世纪70年代。一般来说,人们将测序技术发展分为三个阶段(三代)。第一代称为Sanger'sSequencing,第二代称为NextGenerationSequencing(NGS),第三代称为ThirdGenerationSequencing。根据不同测序技术的参数分析,我们提示投资者注意以下几点:
1.测序生产商:第二代测序仪只列了三家生产商,即Roche、Illumina、和LifeTech。事实上也只有这三家厂商做出了成熟的第二代测序仪。每家厂商的第二代测序技术的原理均不相同。
2.测序精确度:第一代与第二代测序技术的准确度类似,都在99%左右。第三代测序的精确度为80%-90%,与前两代还有一定的差距,该技术还不够成熟,暂时不具备大规模市场化应用的条件。
3.每轮测序容量:第二代测序技术每轮测序产生的数据量在1-600GB。该技术的大规模推广离不开大数据系统,其中数据的传输、存储、共享、解读都会是发展中的痛点。目前我国在这方面还处于起步阶段,距离美国现有水平有差距,未来的想象空间很大。
4.每百万碱基测序成本:第二代测序成本相比于第一代有大幅降低。其中Illumina和LifeTech成本又远低于Roche,这解释了Roche第二代测序仪在2013年退出市场的原因。第三代测序的成本虽然也不高,但相比于第二代并不具备成本优势,因此其技术还有待继续完善和改良。
5.仪器价格+测序成本:基因测序仪器价格在50万美元左右,但每百万碱基的测序成本仅为0.1美元。这是一个典型的高固定成本低可变成本的行业。由于固定成本的仪器设备在购臵后是沉没成本,非常低的可变成本容易诱发价格战。
寡头垄断的第二代测序技术
截至2013年,第二代测序的生产商主要是Illumina、LifeTech、Roche。他们的市场占比大约为52%、38%和10%。从技术参数上可以看出,Roche测序技术(焦磷酸测序法)的成本相比另外两家高很多,因此逐渐被市场所淘汰。Roche于2013年10月决定退出二代测序仪生产领域。到目前为止,全球市场上第二代测序仪的生产商只有Illumina和LifeTech,其中Illumina占的市场份额更大。从测序产业链来说,二代测序仪的生产形成了寡头垄断的格局,他们与下游的测序服务提供商的议价能力将非常强。而且他们的测序仪都做成了封闭系统,即购买他们的仪器就必须使用他们的试剂进行测序。通过这种“Razor-Blade”模式,上游测序仪生产商将在整个产业链上获得超额收益。
我国基因测序行业现状及分析
我们认为基因检测产业链分为上游的测序仪及相关制剂生产行业,中游的测序服务提供商,和下游的测序服务应用终端(主要包括医院、科研机构和药厂)。在前面分析中我们提到第二代测序的应用推广将离不开大数据分析,因此云计算和大数据分析行业将会是整个测序产业链上重要的辅助行业。我们国家不具备成熟的测序仪及试剂的生产能力。而由于人口众多,终端对测序服务的需求量很大,所以中游的测序服务提供商将会快速发展。本篇报告也将着重讨论测序服务提供行业的发展趋势。
两头受挤压的测序服务提供商
基因检测服务提供商向上游购买仪器,为下游提供测序服务。他们有两种模式,第一种模式是建立第三方诊断实验室,为下游提供测序服务;第二种模式是与上游测序仪生产商达成战略合作关系,贴牌生产对方的仪器与试剂,然后将仪器试剂销售给下游终端。从市场细分角度,小型医院与科研机构由于测序仪的购臵成本太高且没有足够的样品量,倾向于第一种模式。大型医院和科研机构更希望自己掌控整个测序及诊断的过程,所以倾向于第二种模式。对测序服务提供商来说,无论第一种模式还是第二种模式所面临的行业竞争格局是相似的,我们对此分析如下:
与上游议价能力弱:上游测序仪制造被Illumian和LifeTech两个寡头垄断。下游众多的测序服务提供商与他们的议价能力均不强。
与下游议价能力弱:医院是主要的下游终端,医院在我国医疗服务产业链中一直处于最高端的位臵。测序服务提供商与他们交易中没有议价优势。从现在基因检测公司与医院进行利润分成,甚至医院拿走大部分利润的情况可见一斑。
进入门槛:低:理论上任何一家公司只要向上游购买测序仪都可以向下游提供测序服务。虽然测序服务提供商需要选定目标基因(例如罕见病致病基因或者肿瘤致病基因等)并开发出配套试剂。但基因选择与配套试剂开发技术难度不高,并不能构成有效的进入壁垒。这解释卫计委叫停基因检测业务前,全国有那么多家测序公司的原因。虽然卫计委其后设臵行政审批流程,但这对致力于进入基因检测行业的大中型公司来说门槛不高。
替代技术的威胁小:能够与基因测序形成相互替代的技术主要有荧光定量PCR、数字PCR、基因芯片、基因原位杂交等技术。基因测序与他们相比综合优势更强,是未来的发展方向,并替代的可能性小。我们在报告的附录中会对此进行讨论。行业内竞争激烈::首先从事基因测序公司众多,即使入选国家卫计委临床试点的公司也大于5家。产品有逐渐趋于同质化的倾向。其次整个测序服务是一个高固定成本、低可变成本的行业,即一次性购入昂贵的测序设备后,后续的每次测序的边际成本是很低的。这种成本结构加上产品同质化竞争容易诱发价格战,这就是为什么我们看到无创产前筛查基因测序诊断的价格从刚开始上市的3000元每次降到现在的800-1500元每次。
基因检测虽然技术先进,但终归属于体外诊断行业范畴。体外诊断行业有两类公司,第一类是IVD(InVitroDiagnositcs,体外诊断)公司,例如利德曼、科华生物、迈克生物等。这类公司能自主生产体外诊断试剂或仪器,他们通过核心技术构筑竞争壁垒,与上下游议价能力强,进入门槛高。第二类是ICL(IndependentClinicalLaboratory,第三方检验)公司,例如迪安诊断、金域医学、艾迪康等。这类公司向上游购买仪器试剂,为下游医院提供诊断服务。他们的进入门槛较低,主要靠规模优势构筑竞争壁垒。从代表公司的财务报表分析,我们可以看出IVD公司的利润率远高于ICL公司,这主要是由他们的行业竞争格局(与上下游的议价能力)和进入门槛高低所决定的。
从对我国基因检测的行业分析来看,我国基因检测服务提供商与ICL公司面临的竞争格局类似,在基因检测行业不断发展的过程中,不仅利润率水平将与ICL公司接近,而且ICL行业及公司的发展逻辑也将适用于基因检测行业。为此,我们对基因检测行业短、中、长期的成长逻辑归纳如下:
短期成长逻辑:跑马圈地,将先发优势转化为规模优势
ICL公司首先要具备规模优势,基因检测公司也不例外。卫计委于2014年2月叫停了所有临床基因检测,后于2014年12月和2015年3月公布了高通量临床测序技术试点名单。其中入选临床试点名单的企业最有望通过跑马圈地,将先发优势转化为规模优势。同时CFDA批准了华大医学测序仪和达安基因的测序仪及配套试剂的医疗器械注册,使他们成为全国仅有的两家具备测序仪器投放能力的企业。我们前面提到大型医疗机构倾向于购买测序仪及试剂,中小型医疗机构倾向于将样品送出测序。因此同时具备仪器投放能力和第三方检验机构的华大基因和达安基因先发优势更明显。
中期成长逻辑:丰富产品线,为医院提供一站式解决方案
优秀的ICL公司为医院提供一站式解决方案,这将是基因检测公司中期的发展目标。从基因检测临床应用来说,目前可以分为遗传与生殖健康和肿瘤个性化诊断两个领域。现在只有产前胎儿染色体非整倍体21三体、18三体和13三体基因测序检测属于成熟产品。未来更多罕见病的筛查与诊断,肿瘤的早期筛查和个性化用药指导等产品都将逐渐完善。在这些领域有产品研发和技术储备的公司,将是中期的赢家。
从长期成长逻辑:从ICL向向IVD转变
顶级的ICL公司将不再满足于较低的利润率(营业利润率约10%),其有充分的动力整合产业链。通过向上游延伸获得诊断仪器或者试剂的核心技术,这可以提高他们的利润率水平,同时打造上下游一体化的竞争优势。从我国基因检测公司来说,他们向上游产业链延伸的动力将长期存在。一方面是获得测序仪的生产技术,从而有效的降低成本,另一方面是通过测序大数据支持开发出独家产品。测序仪生产技术的获得或者独家产品的推出将完全改变测序服务提供商与上下游的议价能力,同时极大提高了行业的进入门槛。从行业的角度,则是完成了从ICL向IVD的转变。
基因检测细分领域分析
在完成基因检测整体行业分析及未来展望后,我们接下来对其临床应用细分领域进行简单的探讨。基因检测主要有三大细分领域,分别是生殖与遗传健康、肿瘤个性化诊断、以及健康人群疾病预防与监测。
生殖与遗传健康
这是一个概念市场。未来人全基因组测序将成为一个常规的体检项目。从一个人的出生到死亡,中间可能要做多次基因组测序检查,这些数据将被用于做健康管理和疾病诊断的依据。例如安吉丽娜朱莉通过基因测序发现BRCA1基因突变,未来得乳腺癌的可能性较大,从而尽早的进行预防和干预。假设我们国家有14亿人口,每人做一次基因组测序,每次测序收费1000元,那么市场容量就达到了1.4万亿。但我们认为目前这个市场发展前景不明朗。
从临床诊断的角度,,美国FDA于2013年叫停了生物技术公司23andme的个人基因检测服务。23andMe的个人基因组服务能够提供254种疾病的健康报告,包括健康风险、携带者状态、药物反应等。FDA认为该产品属于医疗器械,因为他“旨在用于疾病或其他状况的诊断、疾病治愈、缓解、治疗或预防,或旨在影响身体的机构或功能。”经过23andMe的临床研究和数据申报,目前FDA仅批准其布卢姆综合症基因携带者检测服务(一种隐性遗传病)。因此,基因测序如果想在规范市场用于大规模的疾病预防与监测,在技术成熟以及数据积累方面还有很长的一段路要走。
从健康咨询的角度,,针对普通人群的健康咨询检测是不需要通过药监局注册的。因此我国这块市场发展迅速。但其存在两个根本性问题:一是进入门槛低,市场竞争将非常激烈,利润率下滑是确定的趋势。二是商业模式可能从单纯的基因检测向基因检测—健康咨询—保健品销售—医疗服务等全产业链发展。在这种模式中,基因检测作为流量入口有走向免费化的趋势,为后端的保健品销售或者医疗服务带来更多的客户。基因检测公司在这种模式不具备优势,反而有保健品产品渠道或者医疗服务渠道的公司更可能在健康人群的疾病预防与监测的基因检测市场获胜。
总体来说,我们不看好基因测序公司在这个领域的发展前景。
公司分析
综上所述,我们认为基因检测有两大细分市场(遗传与生殖健康、肿瘤个性化诊断)和三大发展阶段(跑马圈地建立规模优势、丰富产品线为医院提供一站式解决方案、从ICL向IVD转变)。公司在每个领域的产品、技术储备和为每个发展阶段的布局成为我们判断公司发展潜力的分析框架。在此,我们建议投资者重点关注以下公司:
华大基因:基因测序行业领航者
遗传与生殖健康领域具备全方位布局:公司的无创产前的仪器与试剂(T21、T18、T13)是国内第一家获得CFDA批准的医疗器械产品,同时在遗传病诊断、产前筛查与诊断等领域首批入选了卫计委高通量基因测序临床试点名单,先发优势明显。公司目前与1000多家医院建立了合作关系,在跑马圈地的过程中逐渐建立起了规模优势。此外,公司正在积极打造孕前产品线(高端的600种隐形遗传病基因检测与低端的12种隐形遗传病检测)、新生儿产品线(耳聋基因检测、新生儿代谢病检测等)、单基因罕见病产品线等。在技术储备以及产品线丰富程度上远高于竞争对手,未来最有望为医院提供一站式解决方案。
肿瘤筛查与个性化诊断领域:不断创新:公司在肿瘤诊断与治疗领域也是首批入选卫计委高通量基因测序临床试点名单,具备先发优势。子公司华大医学于去年8月推出国内首个基于高通量测序技术的肿瘤基因检测服务OseqTM-T遗传性肿瘤基因检测,未来还将推出基于ctDNA(循环肿瘤DNA)的无创基因检测产品。能够为肺癌、乳腺癌、结直肠癌、胃癌、甲状腺癌、前列腺癌等多种常见高发癌症进行超早期、无创伤性的检测,帮助医生实现肿瘤个体化治疗。
从从ICL向向IVD转变优势明显:公司与2012年收购了美国测序仪生产商CompleteGenomics(CG),并一直致力于CG测序仪的优化与小型化,是国内最有望打破Illumina和LifeTech对二代测序仪生产垄断的企业。华大医学于2014年以CG-Baby的平台向CFDA申请了BGI-1000型号的临床检测仪器注册,并获得认证。BGI-1000产品的上市意味着华大不仅拥有测序仪生产能力,而且具备全套测序试剂的研发生产能力。未来在于其他测序公司竞争过程中将具备绝对的成本优势。在独家试剂研发方面,公司在基因测序服务领域耕耘多年,与许多医疗机构、科研院所、制药企业建立了科研合作,目前已经完成70%的癌症,65%的复杂疾病,超过1000种单基因疾病,近60个种群的群体基因信息。其生物信息团队能自主开发分析软件进行大数据分析,具有良好的技术储备与发展潜力。尤其是2011年经国家发改委、财政部、工信部、卫计委批复,由公司组建并运营国家基因库。国家基因库是我国最大的生物样本、遗传信息及基因数据的存储平台。公司有望借助该平台的优势,第一时间开发出适用于临床检测的独家产品。因此,公司在产业链延伸整合方面处于国内决定领先地位。
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