国信证券发布研报《DNA的精准魔法》,给予基因测序细分子行业“超配”评级
2015/10/18
国信证券分析师根据基因检测的两大细分市场(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),把每个领域的产品、技术储备和为每个发展阶段的布局作为判断公司发展潜力的分析框架。


10月12日,国信证券的江维娜、万明亮等分析师打造了基因测序行业专题研究——DNA的精准魔法的调研报告,给予基因测序细分子行业“超配”评级,建议重点关注具备综合竞争优势的公司。

首先,该研报从基因测序技术的比较与分析、寡头垄断的第二代测序技术2个方面介绍了基因测序的概况;

其次,从两头受挤压的测序服务提供商、短期成长逻辑(跑马圈地,将先发优势转化为规模优势)、中期成长逻辑(丰富产品线,为医院提供一站式解决方案)、长期成长逻辑(从 ICL 向 IVD 转变)4个方面对我国基因测序行业现状进行分析;

而后,对生殖与遗传健康 、肿瘤筛查与个性化诊断 、健康人群疾病预防与监测 3个方面对基因检测细分领域进行分析;

最后对基因测序行业领航者——华大基因、并驾齐驱的领航员——贝瑞和康、极具后来居上潜力的梦想家——药明康德(WX.N)、占尽先机的践行者——达安基因(002030)&达瑞生物(832705)、异军突起的潜在龙头——迪安诊断(300244)、生物云计算领域的先驱——荣之联(002642)这6家公司进行了产品&战略分析。

基因测序概况

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,与第一代技术原理完全不同,第二代测序技术是颠覆式的创新。

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。一般将测序技术发展分为三个阶段(三代)。


第一代称为 Sanger's Sequencing,第二代称为 Next Generation Sequencing (NGS),第三代称为 Third Generation Sequencing。


根据不同测序技术的参数分析,以下对各厂家测序仪进行了测序精确度、每轮测序容量、每百万碱基测序成本、仪器价格+测序成本进行了深度分析。


1. 测序生产商:第二代测序仪只列了三家生产商,即 Roche、Illumina、和 Life Tech。 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 1-600 GB。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第一代测序技术第二代测序技术和Life Tech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。

从测序技术的发展史来看,第一代技术起源于 1987 年,第二代技术起源于2005 年,第三代技术起源于 2013 年。基本每一代技术从起步到成熟都需要 8-10 年的时间。我们当前处于第二代技术的成熟期,第三代技术的起步期。可以预见,在未来 5-10 年,第二代测序技术将会在测序市场上占据主导地位。

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、Life Tech、Roche,市场占比依次约为 52%、38%和 10%。Roche测序技术(焦磷酸测序法)的成本相比另外两家高很多,已经逐渐被市场所淘汰,并于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Life Tech,其中Illumina占的市场份额超过50%。

不仅二代测序仪的生产形成了寡头垄断(与下游的测序服务提供商的议价能力将非常强)的格局;而且他们的测序仪都做成了封闭系统(购买他们的仪器就必须使用他们的试剂进行测序)。上游测序仪生产商“剃须刀——刀片”模式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

基因检测产业链包括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)。

由于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。但由于人口众多,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。

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。一般有两种模式,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。

国信证券认为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,主要存在以下来自5大方面的竞争威胁。


与上游议价能力弱:上游测序仪制造被 Illumian和 Life Tech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。

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(In Vitro Diagnositcs,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(Independent Clinical Laboratory,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,显然 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。

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,国信证券对基因检测行业短、中、长期的成长逻辑归纳为短期成长逻辑是跑马圈地,将先发优势转化为规模优势;中期成长逻辑是丰富产品线,为医院提供一站式解决方案;长期成长逻辑是从第三方检验公司向体外诊断公司的转变。

基因测序前景广阔,但龙头公司需要跨过三道门槛

第二代测序技术成熟完善为基因检测大规模临床推广打下基础,该领域未来 有确定性的高成长。但第二代测序仪生产被Illumina和Life Tech所垄断,我国测序服务提供商在产业链中处于两头被挤压,内部竞争激烈的境地。

基因检测龙头公司短期成长逻辑为跑马圈地,将先发优势转化为规模优势;中期为具备丰富产品线,为医院提供一站式解决方案的公司,而长期能够完成从第三方实验室(ICL)向体外诊断(IVD)转变的公司将是真正具备核心竞争优势的龙头。

基因检测细分领域分析

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(无创产前基因检测、罕见病的三级预防体系)

随着越来越多的人,尤其是高危产妇,认识到产前筛查的必要性以及基因检测技术的优越性,基因检测在生殖与遗传健康领域具有广阔的发展前景。未来基因检测在高风险产妇中的渗透率会较高。非高风险产妇一般只需要血清学筛查或者超声检查,但处于安全性考虑,医生也可能推荐她们进行基因检测,基因检测在非高风险产妇的渗透率会略低。

当前主要的产品是通过对母体血液中的胎儿 DNA(cfDNA)进行测序,检测胎儿染色体 13、18、21等是否出现异常,从而排除胎儿患有 Patau综合症,爱德华综合症,和唐氏综合症的风险。

根据国家统计局人口抽样数据, 2008-2014年我国每年出生人口数在 1600-1700 万人之间,其中高风险(35 岁以 上产妇)平均占比为 13%。考虑到二胎政策的放开导致未来新生儿人数将增长,假设我国每年新生儿人数为2000 万人,在不考虑多胞胎的情况下,孕妇人数也约为2000万人,基因检测在高风险产妇中渗透率为 80%,在低风险产妇中渗透率为 30%。

以终端检测价格为2000元核算,预计基因检测产前筛查市场规模为(2000万*13%*80%+2000 万*87%*30%) *2000 元=146 亿元。

2015 年无创产前筛查市场规模为 10亿元左右,即当前市场渗透率仅在 7%左右。因此未来 2-3年从导入期进入成长期。


从历史经验来说,行业的快速成长期往往是最佳投资期。

根据世界卫生组织(WHO)的定义,罕见病为患病人数占总人口的 0.65‰~1‰的疾病。国际确认的罕见病有 6000-7000 种,其中 80%是由于基因缺陷所导致的,具有遗传性。我国罕见病患者有 1600万左右。目前临床没有任何一种诊断能够同时对所有罕见病进行筛查,但基因检测技术的发展为此提供了可能。未来,无论从国家、医院、还是个人角度,通过基因将检测降低我国罕见病的发病率提高诊断水平将是大势所趋。


为了有效缓解新生儿罕见病发病率,未来孕前、产前、新生儿筛查的三级预防体系的构建也是至关重要。基因检测有助于构建我国罕见病的三级预防体系,从测序服务公司来说,简单的拥有 1-2个产品并不能构筑长久的竞争优势。未来必然是在孕前、产前、新生儿筛查领域拥有多个产品,为医院提供一站式解决方案的公司才能成为该领域的龙头。

基因测序在肿瘤早筛与个性化诊断领域市场空间大

我国肿瘤癌症患者在诊断时大部分已经发展到了中、晚期。若通过基因检测筛查对这类患者做到早发现、早治疗,患者生存率将大幅提高;我国肿瘤晚期患者的超说明书用药缺乏指导,美国Foundation Medicine案例揭示基因检测有望解决这一难题。

根据国家统计局抽样调查显示,我国 60 岁以上人口占比为 14.9%,按照全国人口 14 亿计算,我国 60岁以上人口为 2.1亿。不考虑人口老龄化的影响,假设 60岁以上人口均为肿瘤早筛的目标客户,早筛的渗透率为20%,终端价格为1000元,则肿瘤早筛的预计市场容量为 2.1亿*20%*1000元 = 420 亿元。

根据《2012中国肿瘤登记年报》数据显示,我国肿瘤发病率为 285.91/10 万,按照全国 14亿人口计算,我国肿瘤患者约为400万人。随着我国社会老龄化程度的加深,肿瘤患者的人数将会逐渐增多。数据显示,我国当前每年新发病例约为 312 万例,每年因为癌症死亡病例约为 270万例,我们假设肿瘤患者人数每年增长 5%, 则十年后肿瘤患者人数将达到650 万人。

预计届时肿瘤个体化检测的渗透率达到 50%,基因检测的价格平均为3000元每次,肿瘤个性化诊断的市场容量为 650万 *50%*3000 元 = 97.5亿元。

健康人群疾病预防与监测是概念市场,不看好基因测序公司在健康咨询领域的发展前景

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。

但是基于从临床诊断和健康咨询的角度考量,国信证券不看好基因测序公司在健康人群疾病预防与监测领域的发展前景。

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。

两大细分市场和三大发展阶段,谁是下一个“独角兽”

国信证券分析师根据基因检测的两大细分市场(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),把每个领域的产品、技术储备和为每个发展阶段的布局作为判断公司发展潜力的分析框架。他们认为:

从遗传与生殖健康领域具备全方位布局、肿瘤筛查与个性化诊断领域不断创新、从 ICL向 IVD转变优势明显的华大基因是基因测序行业领航者;

无创产前筛查先发优势明显、肿瘤个性化诊断技术领先、与阿里云合作打造大数据系统的贝瑞和康是并驾齐驱的领航员;

遗传病与肿瘤个性化检测均有领先布局、收购 NextCODE布局长远的药明康德(WX.N)是极具后来居上潜力的梦想家;

达瑞成为达安二代测序产品的唯一运营商、先发优势、渠道协同助力业绩成长的达安基因(002030)&达瑞生物(832705)是占尽先机的践行者;

基因测序产品线与渠道协同优势明显、我国第三方诊断(ICL)龙头企业、拓展周边业务、培育新增长点的迪安诊断(300244)是异军突起的 ICL 龙头;

生物云计算领域有多年难以复制的经验的、抓住空白领域布局,先发优势明显、车联网商业闭环值得期待的荣之联(002642)是生物云计算领域的先驱。

此外,其他布局基因检测业务的公司包括乐普医疗 (300003)、新开源(300109)、中源协和(600645)、东富龙(300171)、北陆 药业(300016)、迈克生物(300463)、丽珠集团(000513)、紫鑫药业(002118) 等。


他们主要是通过收购相关基因测序标的实现业务转型,在相关领域没有长期积累且暂时缺乏短、中、长期的战略布局。这些公司并不具备很强的先发优势和渠道优势,但如果执行力强,也有望杀出重围,成为未来的基因测序龙头之一。

基因测序最大的风险来源于公司战略执行力不达预期和测序应用技术研发进度不达预期

国信证券表示,此次的研报分析仅仅是基于公司现有的资源优势和战略布局做出的评判。

一方面,真正将纸面上的实力转化为业绩增长还有赖于公司的执行力,若龙头公司的执行力不达预期,则业绩也许无法落地;

另一方面,基因突变与癌症诊断的相关性研究已经进行了十多年。目前能够依靠突变位点来进行癌症诊断或者指导医生用药的技术是非常有限的。大家的共识是历史数据太少,无法得到具备统计学意义上的结果。

尽管随着美国的百万基因组以及英国的十万基因组的进行,数据不足问题或将得到解决,但并不意味着一定能发现与癌症诊断与用药有强相关性的基因突变位点,即癌症诊断领域可能长期没有大规模的产品推出。

备注:本文中的投资观点仅代表国信证券分析师立场,不代表生物探索观点。

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