未來未至，但正在預演。

剛剛過去的10．1長假里：美國風電公司新紀元能源，市值一度超過埃克森美孚，成為美國最大的能源公司；福萊特玻璃與信義玻璃，兩家太陽能光伏玻璃公司，則在領漲港股；電動車主干道上，特斯拉與比亞迪股份，依然各自紅透半邊天。

比起新能源賽道的熙熙攘攘，另一個故事顯然還在醞釀。

同樣在10．1長假里，諾貝爾化學獎被頒給了法、美兩位致力于基因組編輯方法研究的女科學家——埃馬紐埃爾·沙爾龐捷與詹妮弗·杜德納。

而在更早一點，全球基因組學領域硬件技術龍頭公司Illumina，拋出了80億美元現(xiàn)金和股票，擬將一家基于基因測序技術的腫瘤早篩公司GRAIL重新并入懷中。

再早一點，則是Illumina針對其潛在競爭對手華大基因的全球性專利戰(zhàn)。

春江水暖鴨先知。在基因編輯／基因療法帷幕徐徐張開的2020年代，一個比肩新能源的新故事即將開講的此時，是時候需要對基因測序這個黃金賽道做一次粗礪梳理了。

01

技術演變史

“21世紀是基因的世紀”。自1977年誕生第一代測序技術以來，基因測序產業(yè)已進行多次技術變革。

分子診斷是體外診斷（IVD）中發(fā)展速度最快、技術最高的領域，主要技術包括PCR（聚合酶鏈式反應）、核酸原位雜交、基因測序和基因芯片等。其中，基因測序是分子診斷的主流技術方向。

從定義來看，基因測序是一種新型基因檢測技術，能夠從血液或唾液中分析測定基因全序列，預測罹患多種疾病的可能性，個體的行為特征及行為合理。例如，此次疫情大批量使用的新冠核酸檢測試劑盒，就是基于基因測序技術研發(fā)而來。

技術發(fā)展與進步是行業(yè)驅動的核心要素，也推動著基因測序從科研走向臨床�；�因測序的演變史，就是一部“技術進化史”。

自1977年誕生第一代DNA測序技術以來，共進行過四次技術變革：

圖1：基因測序技術發(fā)展歷程 來源：前瞻產業(yè)研究院、國元證券研究中心

第一代DNA測序技術是基于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(xiàn)測序的自動化，基本方法是鏈終止或降解法。

不過，雖然Sanger測序技術具有測序讀長長、準確率高的優(yōu)點，但由于通量低、成本高，沒有得到大規(guī)模應用。

第二代測序技術（高通量測序）的誕生，給行業(yè)帶來了顛覆性的變化。

高通量測序技術（NGS），是指通過模板DNA分子的化學修飾，將其錨定在納米孔或微載體芯片上，利用堿基互補配對原理，在DNA聚合酶鏈反應或DNA連接酶反應過程中，通過采集熒光標記信號或化學反應信號，實現(xiàn)堿基序列的解讀，一次性可完成幾十萬至上百萬條序列的測定。

簡而言之，NGS就是一種可以邊合成邊測序的高通量測序技術，能通過一個樣本獲取多種基因類型的信息，不僅效率高，而且一次性檢測大量基因的費用更低。

憑借高通量、低成本、測序時間端等優(yōu)勢，NGS技術在全球測序市場中占據主導地位，應用領域包括無創(chuàng)產前檢測（NIPT）、胚胎植入前遺傳學診斷／篩查（PGD／PGS）、遺傳病診斷、腫瘤診斷和個性化治療、致病基因檢測、病原微生物檢測等。

圖2：四代測序技術對比 來源：公開資料整理，國元證券研究中心

而第三代（單分子測序）和第四代（納米孔外切酶測序），雖然在ctDNA測序、單細胞測序等具有明顯優(yōu)勢，但由于錯誤率較高、分析軟件不夠豐富等原因，商用受到一定限制。

目前，基因測序已經能夠通過不同的檢測技術來滿足多元化的臨床需求，主要應用在腫瘤診斷、遺傳病檢測和產前診斷中�；�因檢測的結果主要用于臨床用藥參考與用藥指導。

例如，在腫瘤治療中，醫(yī)生可以借助基因測序技術來診斷腫瘤患者基因突變的種類與狀態(tài)，從而選擇最適合的靶向藥物，并且制定個體化治療方案，達到精準治療的目的。

圖3：基因測序臨床應用 來源：科學網，中銀證券

根據測序中國統(tǒng)計，我國國產腫瘤分子診斷產品的技術應用趨勢與歐美市場基本一致，目前PCR技術仍是伴隨診斷的主流技術，主要應用在非小細胞肺癌、結直腸癌、乳腺癌、卵巢癌、黑色素瘤等方面。

不過，PCR技術的缺點就在于只能檢測已知突變，NGS技術卻可以一次性檢測出全部突變。未來，兩種檢測技術將形成“優(yōu)勢互補，長期共存”的格局，加速推動腫瘤伴隨診斷行業(yè)的發(fā)展。

以NGS測序技術為例。

艾德生物在2018年11月獲國家藥監(jiān)局批準的人類10基因突變聯(lián)合檢測試劑盒（商品名：維惠健），是我國首個跨癌種的NGS檢測產品，能用于定性檢測非小細胞肺癌（NSCLC）、結直腸癌（CRC）患者EGFR／ALK ／ROS1／RET／KRAS／NRAS／PIK3CA／BRAF／HER2／MET基因變異。

圖4：艾德生物的NGS產品線 來源：公司財報

另外，基因測序巨頭Illumina和華大基因也分別基于自身的NGS平臺推出了癌癥panel檢測產品，前者可以檢測48個基因，后者的檢測基于NimbleGen探針雜交捕獲測序技術，包含1053個腫瘤相關基因。

02

外資占主導地位

基因測序的產業(yè)鏈分為上游（設備、耗材及試劑）、中游（測序服務）、下游（科研機構、醫(yī)院、藥企、個人）。

從上游的競爭格局來看，主要以Illumina、ThermoFisher（賽默飛）等外資和華大智造、博奧生物等國內設備廠商為主；國內的耗材及試劑生產商則以達安基因、艾德生物為主。中游測序服務方面，華大基因、貝瑞基因（SZ：000710）、泛生子、燃石醫(yī)學等占據大部分市場份額。

圖5：基因測序產業(yè)鏈 來源：公開資料整理，國元證券研究中心

雖然我國診斷試劑發(fā)展迅速，已基本實現(xiàn)國產化。但是，我國基因測序技術整體仍落后于發(fā)達國家。

在診斷儀器領域，我國儀器占比較小。尤其是技術壁壘極高的數(shù)字PCR儀和基因測序儀等高端儀器，仍被Illumina、LifeTech、Roche等外資品牌占主導。

目前，國內僅有華大基因等個別品牌擁有自主研發(fā)生產的基因測序儀，且代際落后；大部分企業(yè)仍是通過OEM（貼牌）和合作研發(fā)的模式來完善產業(yè)鏈布局。例如，達安基因（SZ：002030）的DA Proton、貝瑞基因的NextSeqCN500、安諾優(yōu)達的NextSeq550AR等。

根據數(shù)據顯示，Illumina和Thermo Fisher合計占據國內基因測序儀67％的市場份額，華大智造（華大基因兄弟公司）則占33％。

而且，在國內測序服務市場，不僅企業(yè)眾多競爭激烈，很多廠商還不具備自主研發(fā)基因測序儀和核心試劑的能力，導致議價能力弱。雖然目前由華大基因占據著主導地位，但是卻屢屢受Illumina巨頭“卡脖子”，成長之路頗為坎坷。

03

基因界的華為海思？

通信行業(yè)的核心在于芯片，基因行業(yè)的核心設備在于基因測序儀。如果說華大基因是“基因界的華為”，那么華大智造就是“基因界的華為海思”。

基因測序技術的不斷演變，是華大智造（華大基因）與Illumina抗衡的最有力武器。

2013年，Illumina曾兩度起訴美國測序儀廠商CG公司侵害其專利權，導致后者瀕臨破產，最終被華大基因以1．176億美元收購。

2014年7月，在CG公司技術基礎上研發(fā)的BGISEQ－100、BGISEQ－1000基因測序儀器及配套試劑獲批，是我國首個基因測序儀。

同年，Illumina推出的HiSeq X Ten基因測序儀，能使測序成本大幅下降至1000美元，由此奠定了其在全球基因檢測設備市場的龍頭地位。

2015年，華大基因相繼推出了自主研發(fā)的高通量測序系統(tǒng)“超級測序儀”Revolocity和桌面化測序系統(tǒng)BGISEQ－500，實現(xiàn)了基因測序全產業(yè)鏈布局。

2016年，華大智造成立，與華大基因同屬華大集團旗下。一家負責先進制造，一家負責先進服務，兩者形成“兄弟”關系。

2018年，華大智造發(fā)布了自主研發(fā)的超高通量基因測序儀MGISEQ－T7，單日數(shù)據產量可達6TB，是全球單日生產能力最強的基因測序儀。

目前，華大智造已發(fā)展成為國內唯一、全球第三家能自主研發(fā)并量產臨床高通量基因測序儀的企業(yè)，全球服務超過600家客戶，遍布全球50個國家和地區(qū)。2019年，為華大基因貢獻了95％的測序儀。

根據官方數(shù)據顯示，截至今年5月，華大智造基因測序儀全球裝機量達到1700臺，超過Illumina（公開資料顯示1．1萬臺）的1／10，在國內的市場占有率超過1／3。

但是，由于核心元器件（測序儀與相關標準）仍被Illumina“卡脖子”，導致雙方爆發(fā)了聞名中外的專利之爭（詳見：《華大基因：決戰(zhàn)黎明破曉前》）。

原創(chuàng)性技術或顛覆性技術掌握在他人手里，是技術型企業(yè)的核心風險。有了CG公司的前車之鑒，華大基因往后不僅要在核心技術上尋求顛覆性突破，還要在專利戰(zhàn)上的法律策略以及經驗等方面強化自身——而這也將在很大程度上決定其投資價值的大小與市值的走勢。

略感慶幸的是，基于高通量測序儀等平臺，華大基因的產品覆蓋了生育健康、腫瘤防控、感染防控、多組學大數(shù)據與合成業(yè)務四大領域，全產業(yè)鏈優(yōu)勢較為明顯。

圖6：華大基因的產品矩陣 來源：公司財報

業(yè)績方面：生育健康是華大的核心業(yè)務，2019年實現(xiàn)收入11．76億元，營收占比為42．11％，毛利率達69．53％；精準醫(yī)學業(yè)務實現(xiàn)收入5．71億元，占比20．45％，毛利率為66％。今年上半年，受新冠肺炎疫情的影響，核酸檢測試劑盒銷售大增，使得精準醫(yī)學業(yè)務實現(xiàn)收入29．92億元，營收占比大幅提升至72．88％，毛利率也提高至70．52％。

也正是在全產業(yè)鏈、多元化的產品結構支撐下，華大基因的整體業(yè)績多年來一直保持著穩(wěn)健增長。

除了在基因測序儀領域，華大基因要與跨國巨頭競爭以外，在無創(chuàng)產前檢測（NIPT）領域，也同樣需要面臨諸多國內龍頭企業(yè)的競爭。

貝瑞基因憑借著先發(fā)優(yōu)勢、豐富的臨床數(shù)據積累以及自身技術和平臺優(yōu)勢，與華大基因占據著絕大部分市場份額，2018年市占率合計約為70％。

截至2019年，華大和貝瑞NIPT累計檢測樣本量分別達到600萬例和350＋萬例，遙遙領先其他同行，形成雙寡頭格局。

貝瑞基因是國內最早布局NIPT領域的企業(yè)。早在2008年，公司創(chuàng)始人周代星博士便與“NIPT之父”盧煜明教授強強聯(lián)合，在《PNAS》上發(fā)表了NIPT實驗室的初步驗證結果，開啟了產前檢測的時代。

2011年9月，貝瑞自主研發(fā)的全球首個NIPT檢測產品“貝比安”獲批上市。

同時，華大基因也在2012年推出了“NIFTY”檢測產品。而且，2018年10月推出的升級版NIFTY?全因2．0產品，能檢測出更多染色體或基因遺傳疾病，彌補了國內NIPT在單基因疾病檢測應用領域的空白。

04

結語：須以芯片產業(yè)為鑒

總的來說，在技術快速更新迭代的變革下，中國基因測序產業(yè)近年來發(fā)展迅速，誕生了華大基因、貝瑞基因、艾德生物等本土龍頭企業(yè)；市場空間也在不斷擴大——從早篩到診斷再到治療，成長性非常高，的確是名副其實的黃金賽道。

但由于核心技術仍掌握在外資巨頭手里，也使得華大基因與Illumina的專利戰(zhàn)在當下顯得極為突兀�？梢灶A見，國內基因測序企業(yè)在走向全球化的進程中，勢必要面對一場又一場的“卡脖子”攻堅戰(zhàn)。

在國產化替代、精準醫(yī)學等趨勢下，國內基因測序企業(yè)要想順利地走向全球化、打好“卡脖子”攻堅戰(zhàn)，關鍵就在于能否掌握核心技術。反之，就會像當前的芯片產業(yè)那般，處處受制于人。