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2015年基因測序領域產業格局分析

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-09-02瀏覽次數:597

指南

2015年將成為中國精準醫療的第一年。作為精準醫療的前端,基因測序面臨著爆發式的增長機遇,在實際操作中也面臨著一定的挑戰。

第一部分:基因測序需要關注的原因

測序技術和大數據分析能力的發展使精準醫學成為可能。 Precision Medicine基于患者的個人基因組信息,為患者設計最佳治療方案。與傳統的循證醫學相比,精準醫學有望成為一種定制的醫學模型,具有最大的治療效果和最小的副作用。

1.1超級摩爾定律降低了基因測序的價格,從而有可能促進基因測序的經濟學。

現在人類基因組測序的成本已經降到1000美元以下,而且這個數字將來會繼續下降;

2008年,第二代測序技術NGS的出現和推廣導致測序成本加速下降,并大大超過了摩爾定律預測。

基因測序技術成本迅速下降(每兆堿基)

1.2大數據分析工具的出現和發展,使基因測序能夠進入實際應用

對于大量基因組數據,大數據處理能力的增強也為分析和解釋遺傳數據提供了支持。測序技術和大數據分析能力的不斷改進將推動精準醫學進入快速發展的軌道。

1.3傳統醫學需要突破,精準醫學政策促進基因測序的發展

政策障礙:2015年2月,習近平總書記指示科技部和國家衛生和計劃生育委員會要求國家建立中國精準醫學戰略專家組。

2015年3月11日,科技部召開首屆全國精準醫藥戰略專家會議,決定到2030年投入600億元精準醫藥。2015年1月,國家公布高通量測序試點單位產前篩查和診斷。 4月,宣布了腫瘤診斷和治療高通量基因測序的試點單位,表明了政府推動精準醫學發展的決心。

5月14日,國務院頒布了《關于取消非行政許可審批事項的決定》,取消了49項非行政許可審批項目,不再保留“非行政許可審批”的審批類別。相關藥品包括:第31項:第三類醫療技術臨床應用的獲取批準;第52項:由國家食品藥品監督管理局負責頒發藥品行政證書。取消非行政許可的批準,放寬第三類醫療技術的臨床應用,并批準原有的監督。預計未來省級衛生和計劃生育行政部門實施二級醫療技術實施的批準也將逐步取消。輕量級審批,重新監管的趨勢很明顯。

第二部分:基因測序的特征和發展趨勢

2.1,第二代測序仍然是基因測序的最主流技術

目前,基因測序技術已發展到第三代(納米多孔核酸外切酶的測序也進入第四代)。

第一代DNA測序技術主要使用了Sanger和Coulson在1975年開創的鏈終止方法。

第二代DNA測序技術(NGS)是目前應用最廣泛的,由羅氏454技術,Illumina的Solexa,Hiseq技術和Life's Solid技術所代表。

第三代DNA技術(TGS)由PacBio的SMRT和Oxford Nanopore Technologies的納米孔單分子測序技術代表,測序過程不需要PCR擴增。

第二代測序仍然是5 - 10年內基因測序的主流方法

第二代測序技術以其高通量,低成本和高精度取代第一代測序技術,已成為測序市場的主流。由于第三代DNA測序技術目前面臨市場化瓶頸,測序成本高,測序結果準確度相對較低,因此TGS儀器的大規模商業化仍需要很長時間。

NGS對測序結果有重要影響:NGS測序過程包括樣品采集,基因提取,文庫構建,基因測序和數據分析。每個鏈接的準確性對測序結果有重要影響。數據庫的大小直接影響數據分析。結果的準確性。

2.2,第二代測序技術可能成為未來分子診斷的核心平臺

第二代測序技術結合了通量和準確度的優勢,有望引領分子診斷方法的創新

常見的分子診斷技術包括聚合酶鏈反應(PCR),轉錄介導的擴增(TMA),熒光原位雜交(FISH),基因測序和基因芯片技術。

基因檢測主要技術的市場細分增長率概述(全球)

分子診斷儀器產品的研究和開發不是基于技術,而是基于鼓勵創新產品的政策。該國現在開辟了新的創新渠道,大大縮短了驗收審批周期。

不同發育階段的分子診斷技術有其特定的應用場景。隨著NGS成本下降和商業模式變得豐富,傳統的分子診斷方法將受到挑戰。第二代測序技術具有通量和準確度的優勢,更快,更便宜,極大地拓寬了基因測序的應用范圍,特別是推動了分子診斷方法的創新。

第三部分:基因測序行業模式投資機會和挑戰分析

3.1基因測序行業模式概述

基因測序市場的細分包括儀器,耗材,測序服務,數據處理和終端應用,如下圖所示。

上游:儀器試劑供應

中游:測序服務(樣品制備,檢測和分析),信息分析(大數據存儲,解釋,共享)

下游:最終用戶(應用場景)

3.2上游:該工具的最高技術壁壘和寡頭壟斷的形成,國內供應商的試劑消耗品有一定的機會

第二代測序市場的主流測序平臺主要有四種:Illumina,Ion Torrent/Life Technologies(2014年被Thermo Fisher收購),454 Life Sciences/Roche,Pacific Biosciences。

Genomeweb 2013年全球測序儀器市場調查顯示,Illumina占全球測序儀器市場的71%,Life Technologies以16%的市場份額排名第二,羅氏和PacBio排名分別為10%和3%。第三和第四。前兩家測序公司的全球市場份額接近90%,基因測序儀行業已形成寡頭壟斷。

他們與國內三大公司Huada Gene,Daan Gene,Berry和Kanghe Instrument合作,獲得了儀器和試劑級別的注冊證書。從盈利模式的角度來看,該工具不排除將來的免費禮品。主要利潤點來自試劑消耗品和服務器。因此,國內企業最有可能在試劑和服務上突破。

測序試劑,消耗品和測試項目的開發已經開始由國內公司制定。

2014年7月,BGI的下一代測序產品也獲得了CFDA的批準,包括BGISEQ-100,BGISEQ-1000和胎兒染色體非整倍體(T21,T18和T13)檢測試劑盒。

2014年11月5日,國家食品藥品監督管理局批準了大安基因基因測序儀和胎兒染色體非整倍體21三體,18三體和13三體(半導體測序)醫療器械。注冊。

2015年4月,Berry和Kang的基因測序儀(NextSeq CN500)和胎兒染色體非整倍性(T13/T18/T21)檢測試劑盒獲得了國家食品藥品監督管理局(CFDA)的批準。 NextSeq CN500基因測序儀是Berry和Kang與Illumina合作設計和制造的新型高通量基因測序儀,可滿足中國的臨床需求。

3.3中游:第三方測序服務組織和生物信息學分析(數據分析),數據分析是當前行業發展的瓶頸

Illumina推出HiSeq系列高通量測序儀后,終端的數據分析已成為業界的瓶頸。由于數據庫是決定比較測試準確性和準確性的重要因素之一,因此它是數據分析軟件提供商的主要競爭壁壘之一。

測序服務中國成為全球“測序工廠”

測序服務的技術障礙相對較低,主要針對研究市場。該國缺乏準入標準和質量控制規范。許多支離破碎的小企業處于瘋狂增長狀態。有數百家公司只提供一代測序服務。

就第二代測序而言,2010年中國的高通量測序平臺僅次于美國,兩者之間的差距可能非常小。

中國有許多世界上最大的基因組研究中心,其中BGI擁有世界上最大的新一代測序儀,其生產能力占世界總量的10%-20%(根據Illumina,Life等)。 )計算)。

中國主要第三方基因測序機構涵蓋的基因檢測相關服務

測序服務本身具有較低的障礙。未來,將有一個大型的第三方檢測工廠,富士康在基因測序行業將實現規模效應。

外包市場的技術服務僅約10億元人民幣。公司未來轉型的出口是健康管理,醫院和獨立的醫療檢查中心。因此,越來越多的技術服務測序公司正在轉向第三方醫學測試。

臨床測序有三個主要科目,第三方醫學檢測機構,醫院和體檢中心。前者更加以市場為導向,具有更大的未來發展空間。

生物信息分析挑戰和機遇共存

基因測序產生的原始數據不反映任何有價值的信息,必須由專業人員進行分析和解釋。今天生物信息學分析中涉及的數據存儲,解釋和共享是整個基因測序行業面臨的最大問題。主要原因是數據量巨大,數據復雜。

目前,這個市場份額基礎較小,市場潛力巨大。在這方面要注意國內公司的機會。

數據解釋已被世界公認為測序的重要組成部分,分析和解釋可能成為中國公司的優勢。但是,在短期內,只有這些錢可以在沒有看到回報的情況下燃燒。閾值是數據庫,這是限制企業數量和規模的主要原因。

生物信息學的所有權和應用仍然基于科學研究。商業應用的瓶頸在于道德和政策。然而,隨著市場培育的加速,政府和保險的參與,基因組信息的未來將由個人擁有,政府負責建立數據。中心和安全中心授權個人使用這些數據。

數據解釋服務的市場結構將分為兩大陣營:(1)自我解釋,大型企業或科研機構,具有較強的設備研發和自我解釋; (2)外包解釋,中小企業,研究人員,醫生個人將受到第三方公司的數據分析,因此市場將增加對差異化個性化服務的需求,而這類公司將會越來越多。外包解釋將繼續在催化行業中出現各種創新服務模式。

在數據庫建設方面,通過市場競爭和企業投資以及資源整合來積累數據的方式更為樂觀。

解釋服務發展的催化劑需求旺盛,立足于市場教育。如果未使用數據庫,則它只是一個數據庫,并且沒有附加值。醫生和患者知道的基因越多,在更大的平臺上解釋和挖掘數據的需求就越大。發現已知或未知疾病機制的欲望越強烈,未來保險公司將支付的費用就越多。

3.4下游:第二代基因測序的應用領域和挑戰

3.4.1未來市場容量

根據Illumina的估計,基因測序市場約為200億美元。

其中,120億美元的腫瘤學,50億美元的生命科學(包括生命科學工具,復雜疾病,農業基因和影響因子和宏基因組學),20億美元的生育和遺傳健康(孕婦和新生兒的檢測以及基因健康) )其他應用程序是10億美元。

目前,在中國的基因測序市場中,產前基因檢測相對眾所周知。例如,根據國家規定的3500元/次,按照中國約2000萬新生兒的年度計算,產前基因檢測市場可達到700億元。人民幣。

具體做法是:

生殖健康領域(相對成熟的應用)

新生兒的先天缺陷不僅給家庭帶來了沉重的命令,也成為嚴重影響中國經濟發展和人口素質的重要問題。一些特定的遺傳性疾病在一段時間后經常表現出明顯的癥狀。因此,早期兒童早期遺傳篩查可以盡早幫助早期醫學干預,實現早期發現和早期治療。目前,新一代測序技術主要應用于生殖健康領域的以下幾個方面。

●非侵入性產前檢測(NIPT)

非侵入性產前檢測,即檢測胎兒染色體非整倍體非侵入性基因,是一種基于大規模平行基因組測序技術的高科技檢測方法。這種檢測只需要從孕婦身上取少量靜脈血,分離胎兒游離DNA,通過高通量第二代測序技術平臺對其進行測序,并對測序結果進行生物信息學分析,以確定是否胎兒改變染色體非整倍性。疾病。該技術是成功孵化國際人類基因組學研究成果的應用技術之一,并在歐洲和美國等發達國家廣泛開展。該方法簡單,易操作,安全,準確,可在妊娠早期進行,具有非侵入性,不會導致流產,宮內感染等不良后果。

非侵入性產前檢查不僅可以篩查唐氏綜合征(21三體性),還可以篩查愛德華氏綜合征(18三體性),帕特綜合征(13三體性),并提示其他非整倍性遺傳病。

●植入前遺傳學診斷(PGD)

也就是說,第三代“試管嬰兒”主要用于檢查胚胎是否攜帶具有遺傳缺陷的基因。它基于IVF技術。在精子卵結合在體外形成受精卵并發育成胚胎后,它們在植入子宮之前進行基因測試,以便IVF可以避免一些遺傳性疾病。通過DNA檢測技術診斷染色體異常或胚胎遺傳性疾病,選擇植入無異常的胚胎,從根本上提高“試管嬰兒”的妊娠成功率,降低自然流產率,提高妊娠質量,大大提高嬰兒的質量誕生。

●新生兒單一遺傳病檢測

單基因疾病是指由一對等位基因控制的疾病或病理性狀。常見的單基因疾病包括短指綜合征,地中海貧血,白化病,苯丙酮尿癥,色盲,血友病和C6PD(葡萄糖-6-磷酸脫氫酶)缺乏。已經澄清了大多數已知的致病基因和單基因疾病的遺傳模式。通過核型分析檢測大多數早期單基因遺傳疾病。對于技術人員來說,染色體和性別分析的不可避免的缺點是分辨率低。經驗高度依賴,并且無法檢測到由輕微缺失或基因突變引起的遺傳疾病。現在,通過先進的第二代高通量測序技術,可以檢測到由遺傳變異(基因突變,平衡異位,微缺失等)引起的數千種遺傳性疾病,胎兒的脫落細胞或絨毛可以通過早期階段。測試膜以確認胎兒在分娩前是否患有遺傳性疾病,并為遺傳性疾病家族或具有遺傳遺傳的家庭提供明確的遺傳咨詢和產前檢測,從而實現優生學并提高群體質量。

個體化治療腫瘤

在腫瘤的發生和發展中,基因變化居中,癌基因的異常表達和腫瘤抑制基因的失活是腫瘤細胞不受限制生長的分子基礎。腫瘤的臨床表現多種多樣,發病率逐年增加。到目前為止,沒有簡單的治療或單一藥物可以治愈所有腫瘤。探究醫學,診斷和治療的標準化和個性化已成為癌癥治療的公認趨勢。

基因測序技術有兩個主要用于腫瘤個體化治療的應用:一個是檢測患者攜帶的腫瘤基因,另一個是檢測腫瘤靶向藥物的靶點。

應用于藥物開發(CRO和制藥公司)

早期的測序技術主要用于癌癥和傳染病治療領域,現在越來越多地用于開發新的生物制藥和疫苗生產。目前藥物發現部門正在使用的各種高通量技術,如基因芯片,代謝組學建模,酵母雙雜交,蛋白質組學,高通量化學篩選和電子雜交,預計將被下一代測序技術取代或取代。補充。

個人DNA信息咨詢

近年來,直接面向用戶的個人DNA信息咨詢行業已成為基因檢測的市場導向產品。基本模型是使用互聯網和快遞將測試包發送給用戶,然后將收集的唾液發送回公司,并從中提取用戶的DNA。測試結果也可以直接從在線查詢中獲得。

3.4.2應用領域的主要趨勢和挑戰

業內人士認為,基因測序技術應用的測序市場:非侵入性產前篩查(NIPT),個體化癌癥用藥,早期癌癥篩查,人類基因組檢測和篩選。

其中,植入前胚胎遺傳學診斷(PGS/PGD)市場30億,產前篩查和診斷(NIPT)市場16億,腫瘤診療100億市場。此外,當前的導頻方向并不表示該技術已經成熟,但有些仍然不成熟,并且需要很長時間來積累樣本和數據。未來可能的試點方向包括免疫系統疾病,移植疾病類型的檢測,傳染病的檢測以及公共衛生領域。

生殖健康領域

作為公認的第一個工業化項目,NIPT已經基本形成了華達和貝瑞90%的市場份額,包括108個試點單位和其他中小型醫院。

NIPT進入障礙目前只是渠道

1.測序成本和客戶體驗。如果成本下降到目前的1/10,或者客戶體驗發生了顛覆性變化,它可以形成一種替代方案,但短期內無法看到;

在測序服務上,它主要是產科醫院的通道障礙。

腫瘤診斷領域

未來的第二大應用可能成為未來的第一個主要應用領域。個性化用藥,靶向治療和早期診斷是不可避免的發展方向。空間很大,但短期內不會達到非侵入性市場高度。

(1)腫瘤是多基因疾病。沒有標準的藥物治療方案,需要個體化治療,并且機制尚未闡明。醫院傾向于自己做,并且不容易商業化。

(2)從基于組織的到基于血液的腫瘤診斷,醫生必須至少有五年的市場培育,并且疾病的增加受到樣本量的積累。

(3)腫瘤的早期診斷,技術上,血液循環腫瘤細胞DNA(ctDNA)和循環腫瘤細胞(CTC)目前通過測序檢測率較低,需求取決于人們健康意識的發展程度,并可能成為健康保險的重要產品。

其他

其他應用領域的主要挑戰:篩查耳聾基因(低檢出率,高假陰性),罕見疾病篩查(無有效干預),地中海貧血和靶向藥物伴隨診斷(無標準)。

2C終端的應用需要更長的市場教育和科普過程,并受道德和法律的約束。

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