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2015年基因测序领域产业格局分析

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-09-02浏览次数:597

指南

2015年将成为中国精准医疗的第一年。作为精准医疗的前端,基因测序面临着爆发式的增长机遇,在实际操作中也面临着一定的挑战。

第一部分:基因测序需要关注的原因

测序技术和大数据分析能力的发展使精准医学成为可能。 Precision Medicine基于患者的个人基因组信息,为患者设计最佳治疗方案。与传统的循证医学相比,精准医学有望成为一种定制的医学模型,具有最大的治疗效果和最小的副作用。

1.1超级摩尔定律降低了基因测序的价格,从而有可能促进基因测序的经济学。

现在人类基因组测序的成本已经降到1000美元以下,而且这个数字将来会继续下降;

2008年,第二代测序技术NGS的出现和推广导致测序成本加速下降,并大大超过了摩尔定律预测。

基因测序技术成本迅速下降(每兆碱基)

1.2大数据分析工具的出现和发展,使基因测序能够进入实际应用

对于大量基因组数据,大数据处理能力的增强也为分析和解释遗传数据提供了支持。测序技术和大数据分析能力的不断改进将推动精准医学进入快速发展的轨道。

1.3传统医学需要突破,精准医学政策促进基因测序的发展

政策障碍:2015年2月,习近平总书记指示科技部和国家卫生和计划生育委员会要求国家建立中国精准医学战略专家组。

2015年3月11日,科技部召开首届全国精准医药战略专家会议,决定到2030年投入600亿元精准医药。2015年1月,国家公布高通量测序试点单位产前筛查和诊断。 4月,宣布了肿瘤诊断和治疗高通量基因测序的试点单位,表明了政府推动精准医学发展的决心。

5月14日,国务院颁布了《关于取消非行政许可审批事项的决定》,取消了49项非行政许可审批项目,不再保留“非行政许可审批”的审批类别。相关药品包括:第31项:第三类医疗技术临床应用的获取批准;第52项:由国家食品药品监督管理局负责颁发药品行政证书。取消非行政许可的批准,放宽第三类医疗技术的临床应用,并批准原有的监督。预计未来省级卫生和计划生育行政部门实施二级医疗技术实施的批准也将逐步取消。轻量级审批,重新监管的趋势很明显。

第二部分:基因测序的特征和发展趋势

2.1,第二代测序仍然是基因测序的最主流技术

目前,基因测序技术已发展到第三代(纳米多孔核酸外切酶的测序也进入第四代)。

第一代DNA测序技术主要使用了Sanger和Coulson在1975年开创的链终止方法。

第二代DNA测序技术(NGS)是目前应用最广泛的,由罗氏454技术,Illumina的Solexa,Hiseq技术和Life's Solid技术所代表。

第三代DNA技术(TGS)由PacBio的SMRT和Oxford Nanopore Technologies的纳米孔单分子测序技术代表,测序过程不需要PCR扩增。

第二代测序仍然是5 - 10年内基因测序的主流方法

第二代测序技术以其高通量,低成本和高精度取代第一代测序技术,已成为测序市场的主流。由于第三代DNA测序技术目前面临市场化瓶颈,测序成本高,测序结果准确度相对较低,因此TGS仪器的大规模商业化仍需要很长时间。

NGS对测序结果有重要影响:NGS测序过程包括样品采集,基因提取,文库构建,基因测序和数据分析。每个链接的准确性对测序结果有重要影响。数据库的大小直接影响数据分析。结果的准确性。

2.2,第二代测序技术可能成为未来分子诊断的核心平台

第二代测序技术结合了通量和准确度的优势,有望引领分子诊断方法的创新

常见的分子诊断技术包括聚合酶链反应(PCR),转录介导的扩增(TMA),荧光原位杂交(FISH),基因测序和基因芯片技术。

基因检测主要技术的市场细分增长率概述(全球)

分子诊断仪器产品的研究和开发不是基于技术,而是基于鼓励创新产品的政策。该国现在开辟了新的创新渠道,大大缩短了验收审批周期。

不同发育阶段的分子诊断技术有其特定的应用场景。随着NGS成本下降和商业模式变得丰富,传统的分子诊断方法将受到挑战。第二代测序技术具有通量和准确度的优势,更快,更便宜,极大地拓宽了基因测序的应用范围,特别是推动了分子诊断方法的创新。

第三部分:基因测序行业模式投资机会和挑战分析

3.1基因测序行业模式概述

基因测序市场的细分包括仪器,耗材,测序服务,数据处理和终端应用,如下图所示。

上游:仪器试剂供应

中游:测序服务(样品制备,检测和分析),信息分析(大数据存储,解释,共享)

下游:最终用户(应用场景)

3.2上游:该工具的最高技术壁垒和寡头垄断的形成,国内供应商的试剂消耗品有一定的机会

第二代测序市场的主流测序平台主要有四种:Illumina,Ion Torrent/Life Technologies(2014年被Thermo Fisher收购),454 Life Sciences/Roche,Pacific Biosciences。

Genomeweb 2013年全球测序仪器市场调查显示,Illumina占全球测序仪器市场的71%,Life Technologies以16%的市场份额排名第二,罗氏和PacBio排名分别为10%和3%。第三和第四。前两家测序公司的全球市场份额接近90%,基因测序仪行业已形成寡头垄断。

他们与国内三大公司Huada Gene,Daan Gene,Berry和Kanghe Instrument合作,获得了仪器和试剂级别的注册证书。从盈利模式的角度来看,该工具不排除将来的免费礼品。主要利润点来自试剂消耗品和服务器。因此,国内企业最有可能在试剂和服务上突破。

测序试剂,消耗品和测试项目的开发已经开始由国内公司制定。

2014年7月,BGI的下一代测序产品也获得了CFDA的批准,包括BGISEQ-100,BGISEQ-1000和胎儿染色体非整倍体(T21,T18和T13)检测试剂盒。

2014年11月5日,国家食品药品监督管理局批准了大安基因基因测序仪和胎儿染色体非整倍体21三体,18三体和13三体(半导体测序)医疗器械。注册。

2015年4月,Berry和Kang的基因测序仪(NextSeq CN500)和胎儿染色体非整倍性(T13/T18/T21)检测试剂盒获得了国家食品药品监督管理局(CFDA)的批准。 NextSeq CN500基因测序仪是Berry和Kang与Illumina合作设计和制造的新型高通量基因测序仪,可满足中国的临床需求。

3.3中游:第三方测序服务组织和生物信息学分析(数据分析),数据分析是当前行业发展的瓶颈

Illumina推出HiSeq系列高通量测序仪后,终端的数据分析已成为业界的瓶颈。由于数据库是决定比较测试准确性和准确性的重要因素之一,因此它是数据分析软件提供商的主要竞争壁垒之一。

测序服务中国成为全球“测序工厂”

测序服务的技术障碍相对较低,主要针对研究市场。该国缺乏准入标准和质量控制规范。许多支离破碎的小企业处于疯狂增长状态。有数百家公司只提供一代测序服务。

就第二代测序而言,2010年中国的高通量测序平台仅次于美国,两者之间的差距可能非常小。

中国有许多世界上最大的基因组研究中心,其中BGI拥有世界上最大的新一代测序仪,其生产能力占世界总量的10%-20%(根据Illumina,Life等)。 )计算)。

中国主要第三方基因测序机构涵盖的基因检测相关服务

测序服务本身具有较低的障碍。未来,将有一个大型的第三方检测工厂,富士康在基因测序行业将实现规模效应。

外包市场的技术服务仅约10亿元人民币。公司未来转型的出口是健康管理,医院和独立的医疗检查中心。因此,越来越多的技术服务测序公司正在转向第三方医学测试。

临床测序有三个主要科目,第三方医学检测机构,医院和体检中心。前者更加以市场为导向,具有更大的未来发展空间。

生物信息分析挑战和机遇共存

基因测序产生的原始数据不反映任何有价值的信息,必须由专业人员进行分析和解释。今天生物信息学分析中涉及的数据存储,解释和共享是整个基因测序行业面临的最大问题。主要原因是数据量巨大,数据复杂。

目前,这个市场份额基础较小,市场潜力巨大。在这方面要注意国内公司的机会。

数据解释已被世界公认为测序的重要组成部分,分析和解释可能成为中国公司的优势。但是,在短期内,只有这些钱可以在没有看到回报的情况下燃烧。阈值是数据库,这是限制企业数量和规模的主要原因。

生物信息学的所有权和应用仍然基于科学研究。商业应用的瓶颈在于道德和政策。然而,随着市场培育的加速,政府和保险的参与,基因组信息的未来将由个人拥有,政府负责建立数据。中心和安全中心授权个人使用这些数据。

数据解释服务的市场结构将分为两大阵营:(1)自我解释,大型企业或科研机构,具有较强的设备研发和自我解释; (2)外包解释,中小企业,研究人员,医生个人将受到第三方公司的数据分析,因此市场将增加对差异化个性化服务的需求,而这类公司将会越来越多。外包解释将继续在催化行业中出现各种创新服务模式。

在数据库建设方面,通过市场竞争和企业投资以及资源整合来积累数据的方式更为乐观。

解释服务发展的催化剂需求旺盛,立足于市场教育。如果未使用数据库,则它只是一个数据库,并且没有附加值。医生和患者知道的基因越多,在更大的平台上解释和挖掘数据的需求就越大。发现已知或未知疾病机制的欲望越强烈,未来保险公司将支付的费用就越多。

3.4下游:第二代基因测序的应用领域和挑战

3.4.1未来市场容量

根据Illumina的估计,基因测序市场约为200亿美元。

其中,120亿美元的肿瘤学,50亿美元的生命科学(包括生命科学工具,复杂疾病,农业基因和影响因子和宏基因组学),20亿美元的生育和遗传健康(孕妇和新生儿的检测以及基因健康) )其他应用程序是10亿美元。

目前,在中国的基因测序市场中,产前基因检测相对众所周知。例如,根据国家规定的3500元/次,按照中国约2000万新生儿的年度计算,产前基因检测市场可达到700亿元。人民币。

具体做法是:

生殖健康领域(相对成熟的应用)

新生儿的先天缺陷不仅给家庭带来了沉重的命令,也成为严重影响中国经济发展和人口素质的重要问题。一些特定的遗传性疾病在一段时间后经常表现出明显的症状。因此,早期儿童早期遗传筛查可以尽早帮助早期医学干预,实现早期发现和早期治疗。目前,新一代测序技术主要应用于生殖健康领域的以下几个方面。

●非侵入性产前检测(NIPT)

非侵入性产前检测,即检测胎儿染色体非整倍体非侵入性基因,是一种基于大规模平行基因组测序技术的高科技检测方法。这种检测只需要从孕妇身上取少量静脉血,分离胎儿游离DNA,通过高通量第二代测序技术平台对其进行测序,并对测序结果进行生物信息学分析,以确定是否胎儿改变染色体非整倍性。疾病。该技术是成功孵化国际人类基因组学研究成果的应用技术之一,并在欧洲和美国等发达国家广泛开展。该方法简单,易操作,安全,准确,可在妊娠早期进行,具有非侵入性,不会导致流产,宫内感染等不良后果。

非侵入性产前检查不仅可以筛查唐氏综合征(21三体性),还可以筛查爱德华氏综合征(18三体性),帕特综合征(13三体性),并提示其他非整倍性遗传病。

●植入前遗传学诊断(PGD)

也就是说,第三代“试管婴儿”主要用于检查胚胎是否携带具有遗传缺陷的基因。它基于IVF技术。在精子卵结合在体外形成受精卵并发育成胚胎后,它们在植入子宫之前进行基因测试,以便IVF可以避免一些遗传性疾病。通过DNA检测技术诊断染色体异常或胚胎遗传性疾病,选择植入无异常的胚胎,从根本上提高“试管婴儿”的妊娠成功率,降低自然流产率,提高妊娠质量,大大提高婴儿的质量诞生。

●新生儿单一遗传病检测

单基因疾病是指由一对等位基因控制的疾病或病理性状。常见的单基因疾病包括短指综合征,地中海贫血,白化病,苯丙酮尿症,色盲,血友病和C6PD(葡萄糖-6-磷酸脱氢酶)缺乏。已经澄清了大多数已知的致病基因和单基因疾病的遗传模式。通过核型分析检测大多数早期单基因遗传疾病。对于技术人员来说,染色体和性别分析的不可避免的缺点是分辨率低。经验高度依赖,并且无法检测到由轻微缺失或基因突变引起的遗传疾病。现在,通过先进的第二代高通量测序技术,可以检测到由遗传变异(基因突变,平衡异位,微缺失等)引起的数千种遗传性疾病,胎儿的脱落细胞或绒毛可以通过早期阶段。测试膜以确认胎儿在分娩前是否患有遗传性疾病,并为遗传性疾病家族或具有遗传遗传的家庭提供明确的遗传咨询和产前检测,从而实现优生学并提高群体质量。

个体化治疗肿瘤

在肿瘤的发生和发展中,基因变化居中,癌基因的异常表达和肿瘤抑制基因的失活是肿瘤细胞不受限制生长的分子基础。肿瘤的临床表现多种多样,发病率逐年增加。到目前为止,没有简单的治疗或单一药物可以治愈所有肿瘤。探究医学,诊断和治疗的标准化和个性化已成为癌症治疗的公认趋势。

基因测序技术有两个主要用于肿瘤个体化治疗的应用:一个是检测患者携带的肿瘤基因,另一个是检测肿瘤靶向药物的靶点。

应用于药物开发(CRO和制药公司)

早期的测序技术主要用于癌症和传染病治疗领域,现在越来越多地用于开发新的生物制药和疫苗生产。目前药物发现部门正在使用的各种高通量技术,如基因芯片,代谢组学建模,酵母双杂交,蛋白质组学,高通量化学筛选和电子杂交,预计将被下一代测序技术取代或取代。补充。

个人DNA信息咨询

近年来,直接面向用户的个人DNA信息咨询行业已成为基因检测的市场导向产品。基本模型是使用互联网和快递将测试包发送给用户,然后将收集的唾液发送回公司,并从中提取用户的DNA。测试结果也可以直接从在线查询中获得。

3.4.2应用领域的主要趋势和挑战

业内人士认为,基因测序技术应用的测序市场:非侵入性产前筛查(NIPT),个体化癌症用药,早期癌症筛查,人类基因组检测和筛选。

其中,植入前胚胎遗传学诊断(PGS/PGD)市场30亿,产前筛查和诊断(NIPT)市场16亿,肿瘤诊疗100亿市场。此外,当前的导频方向并不表示该技术已经成熟,但有些仍然不成熟,并且需要很长时间来积累样本和数据。未来可能的试点方向包括免疫系统疾病,移植疾病类型的检测,传染病的检测以及公共卫生领域。

生殖健康领域

作为公认的第一个工业化项目,NIPT已经基本形成了华达和贝瑞90%的市场份额,包括108个试点单位和其他中小型医院。

NIPT进入障碍目前只是渠道

1.测序成本和客户体验。如果成本下降到目前的1/10,或者客户体验发生了颠覆性变化,它可以形成一种替代方案,但短期内无法看到;

在测序服务上,它主要是产科医院的通道障碍。

肿瘤诊断领域

未来的第二大应用可能成为未来的第一个主要应用领域。个性化用药,靶向治疗和早期诊断是不可避免的发展方向。空间很大,但短期内不会达到非侵入性市场高度。

(1)肿瘤是多基因疾病。没有标准的药物治疗方案,需要个体化治疗,并且机制尚未阐明。医院倾向于自己做,并且不容易商业化。

(2)从基于组织的到基于血液的肿瘤诊断,医生必须至少有五年的市场培育,并且疾病的增加受到样本量的积累。

(3)肿瘤的早期诊断,技术上,血液循环肿瘤细胞DNA(ctDNA)和循环肿瘤细胞(CTC)目前通过测序检测率较低,需求取决于人们健康意识的发展程度,并可能成为健康保险的重要产品。

其他

其他应用领域的主要挑战:筛查耳聋基因(低检出率,高假阴性),罕见疾病筛查(无有效干预),地中海贫血和靶向药物伴随诊断(无标准)。

2C终端的应用需要更长的市场教育和科普过程,并受道德和法律的约束。