行研——精準醫療行業研究分析報告

精準醫療崛起，醫療領域迎來革命性的發展時刻

1.精準醫療初步崛起，三大層次應用顛覆傳統醫療模式

精準醫療（Precision Medicine）是以個體化醫療為基礎、隨著基因組測序技術快速進步以及生物信息與大數據科學的交叉應用而發展起來的新型醫學概念與醫療模式。

其本質是通過基因組、蛋白質組等組學技術和醫學前沿技術，對於大樣本人群與特定疾病類型進行生物標記物的分析與鑒定、驗證與應用，從而精確尋找到疾病的原因和治療的靶點，並對一種疾病不同狀態和過程進行精確分類，最終實現對於疾病和特定患者進行個性化精準治療的目的，提高疾病診治與預防的效益。

精準醫學的概念最初於2011年由美國醫學界首次提出，2015年1月奧巴馬在美國國情咨文中提出「精準醫學計劃」，美國財政預算計劃在2016年撥給美國國立衛生研究院（NIH）、美國食品藥品監督管理局（FDA）、美國國家醫療信息技術協調辦公室（ONC）等機構投入2.15億美元用於資助這方面的科研與創新。隨後通過制定和宣布一系列政策和草案來加速精準醫療計劃的推動。

精準醫療包含診斷和治療兩個方面，「精準」是核心，基因測序是基礎。由於導致同一種疾病的原因可能會不同，比如導致肺癌的原因可能會是EGFR、K-RAS、ROSIGF、C-MET等其中一個因子發生變異，不同原因導致的肺癌需要不同的質和量的藥物，K-RAS變異引起的肺癌選AKT/PI3K抑製劑，EGFR變異引起的肺癌則選TKIs+化療的效果更佳。基因測序則是用以精準發現和診斷病因的基礎。

細胞免疫治療是採集人體自身免疫細胞，經過體外培養使其靶向性殺傷功能增強，再輸回人體用來殺滅血液及組織中的病原體、癌細胞、突變細胞。相對手術、放/化療等傳統療法，細胞免疫治療具備可針對性殺滅癌細胞、降低轉移和複發率、病人術后免疫力改善等優點。目前可應用於多種實體瘤和血液系統惡性腫瘤，包括惡性黑色素瘤、前列腺癌、腎癌、結直腸癌、乳腺癌、肝癌、肺癌、胃癌等和多發性骨髓瘤、白血病、B細胞淋巴瘤。

精準醫療所處和最受關注的階段還是基於基因測序的早篩和治療，而基因編輯和以此為基礎的基因治療為更高層次的精準醫療範疇。廣義上來說，基因編輯就是通過某些生物技術改編DNA上鹼基的排列組合（包括增加、減少或改變），從而改變細胞的基本功能單位蛋白質或者某些RNA分子的性狀，最終影響細胞以及由此構成的生命體。

目前有ZFN（1996）、TALENs（2011）和CRISPR/Cas9（2013）三代技術，最新並且廣泛使用的基因編輯技術為CRISPR/Cas9，應用於包括腫瘤、血液系統疾病、傳染病及遺傳性疾病等在內的複雜疾病領域。大部分基因編輯技術應用於基因治療尚處於實驗室或者臨床階段，也存在一技術性難題，如脫靶效應。同時，基因編輯本身還需政策支持和倫理學方面的接受，我們堅信基因編輯技術及應用的前景是可觀的。

2.基因測序是基礎

基因測序是指通過測序設備對DNA分子的鹼基排列順序進行的測定，即測定和解讀DNA分子中的腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鳥嘌呤（G）四種鹼基的排列順序。基因測序為個體提供連續的基因大數據，結合大數據的存儲和運算實現疾病的「精準」診斷和治療。二代基因測序技術（NGS）的成熟和成本的下降極大推動了基因測序技術在基礎研究和臨床方面的應用。

測序技術隨著新的測序原理及測序儀推出迅速發展。測序技術的快速發展一方面表現在下一代測序技術在讀長、通量和準確性等要素上的改進，例如在遺傳性腫瘤的預防性檢測方面，由於早期的腫瘤細胞數量只佔循環血液內的ctDNA的萬分之一，要將其準確檢驗出來，就需要加大測序的通量，IlluminaHiSeq測序平台的通量可達750-1500Gb/run；另一方面擇表現為新的測序設備和技術出現的時間相較上一代測序來說時間上大大縮短了，例如第一台商用測序儀的出現到第二代測序儀的出現中間間隔19年，而第三代測序設備出現僅距離第二代設備出現5年時間。雖然新的設備在某些技術要素層面還存在著一些的缺陷，但隨著技術的改善將更加成熟與穩定。並且我們可以預見，新的技術進步速度將呈指數級增長，而時間的縮短將更加明顯。

成本快速下降為基因測序的應用提供經濟基礎。測序技術的提升，帶來測序成本的快速下降，其中2006年新一代測序技術的推出導致平均每兆數據量基因測序成本由2001年的5292美元下降到2015年的0.014美元，而2014年Illumina推出的HiSeqXTen將單人類基因組測序成本降至1000美元以下，而原先啟動人類基因組計劃所需的成本是30億美元。

3.大數據科學助力精準醫學研究與應用

隨著信息技術在醫學領域應用的發展，除了傳統醫療領域大量診斷、影像圖像、病理分析等數據在橫向個體和縱向時間跨度上的大幅積累，生命科學研究領域也產生了包括基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等等「生物大數據」。2012年國際千人基因組計劃1092個人類基因數據和人類遺傳突變圖譜發表，英國首相卡梅倫也在2013年宣布實施十萬人基因組計劃，隨即腫瘤基因圖譜（TCGA）、DNA元件百科全書（ENCODE）、以及人類蛋白質組計劃（HPP）也將開始或在進行中。目前發達國家和地區對生物大數據的管理均採用國家級的數據中心模式，包括美國國家生物技術信息中心（NCBI）、日本DNA資料庫（DDBJ）和歐洲生物信息研究所（EBI）。

對幾何級增長的多樣化海量數據，建立標準化的分析方法很重要，是實現精準醫療的前提。由於基因組學數據具有單一數據量大，不同的測定工具一致性相對較低，轉錄組學不同平台、不同實驗室和分析流程處理的數據需要實現可視化的統一，可能需要運用雲計算解決方案。在數據用於臨床方面，理清數據之間的關係，實現對疾病診斷和個性化治療方案的指導作用，更需要結合包括統計基因組學、臨床應用生物信息學、病理學等在內的多學科。

應用前景廣闊，潛在市場規模大

1.生育健康和腫瘤診療是當前兩大主要應用領域

生育健康和腫瘤診斷治療是目前基因測序兩大主要應用領域。作為精準醫療範疇相對成熟的技術，基因測序目前的應用範圍較廣，醫療領域包括生育健康、遺傳病檢測、新葯研發、腫瘤診斷與治理、心血管疾病及醫學基礎研究，其中以生育健康和腫瘤診療、新葯研發和醫學基礎研究應用最多。無創產檢（NIPT）是目前產業化程度較高的領域，此外腫瘤領域市場空間巨大、處于飛速發展期。

NIPT相對傳統產前臨床常見檢測技術在安全性、準確率、周期短等方面優勢明顯，主要應用高通量測序技術和生物信息學，抽取無需空腹情況下的靜脈血，采血后大約10個工作日可出具被告，準確率可達99%。美國NIPT市場主要為4家覆蓋，分別為Sequenom、VerinataHealth（2013年被Illumina收購）、AriosaDiagnostics和Natera，我國NIPT市場主要為華大基因、達安基因、貝瑞和康以及博奧生物等覆蓋。

目前，腫瘤領域應用市場容量約佔全球基因測序市場容量的六成，原因主要在於全球癌症發病率逐年攀升以及腫瘤所具備的顯著的個體性差異，需藉助基因測序技術進行檢測為個性化治療提供指導。麥肯錫預測基因測序在肺癌、腸癌、乳腺癌和前列腺癌的滲透率較高，達到20%以上。

精準醫療為開發新的高選擇性特異靶向藥物提供新的契機。分子靶向治療是腫瘤領域精準醫療的重要應用，靶向治療的難點包括腫瘤診斷、尋找特異性靶點、人源化、基因突變等等，從而對有針對性的靶向藥物也提出相應的要求，以便從定性和定量上更好的用於個性化治療。

2.產業成長迅速，市場空間值得期待

從2007年的7.94億美元增長到2014年的54.5億美元，年複合增速32%。根據BBCResearch的預測，2018年全球基因測序市場規模將達117億美元，未來四年年複合增速將達21%。

前瞻產業研究院提供的報告指出，全球精準醫療市場從2005年的187億美元增長到2015年的585億美元，年複合增速12%，預計2015-2020年全球精準醫療市場規模增速達15%，為醫藥行業增速的3-4倍，2020年全球精準醫療市場規模將達1023億美元。

3.產業向成長期過渡，商業模式正在形成

技術進步和市場需求是促進精準醫療產業發展的兩個核心驅動力。技術進步一方面使生物醫學基礎研究轉化到臨床成果成為可能，另一方面降低研究和應用的成本，是精準醫療產業化的基礎。作為傳統醫療方法部分替代與補充的下一代醫療技術，市場需求的有效培育還需要消費者對新興技術認知的提升和觀念的轉變，此外價格也是影響需求的重要因素。

我們從技術、需求、政策與行業標準、市場參與者、新進入者壁壘等方面分析精準醫療當前所處的生命周期階段：

（1）除了基因測序經歷幾代發展相對成熟外，更高層次的基因療法還處於臨床甚至科研的階段，C端基因測序的應用僅在腫瘤治療和無創產前篩查上短期內有產業化空間，B端需求一般為機構、量比較小；

（2）技術的局限性導致新的治療方法暫時難以大規模使用，基因庫和大數據等基礎設施尚待建設；

（3）精準醫療的優勢需充分證實並向消費人群推廣，下游需求需要進一步培育；

（4）精準醫療尚未形成行業標準，政策性利好逐步釋放；

（5）市場先行者為少數在基因技術和研發資金投入上有優勢的醫藥類大公司，中小企業投資風險較大但在細分領域逐漸滲入，高研發成本導致多數中小公司處於虧損階段，穩定的盈利模式有待形成。

基於以上幾點分析，我們認為精準醫療處於產業生命周期的導入階段中後期，考慮到基因測序成本迅速下滑，行業逐步向成長期過渡，並逐漸形成穩定的商業模式。

4.精準醫療產業鏈涵蓋廣闊，基因檢測產業相對成熟

精準醫療所涵蓋範疇很廣，涉及到多學科的融合。從技術看，還處於研究或臨床試驗階段的細胞免疫療法和基因編輯產業鏈尚不完整，基因測序的產業鏈較為明晰。應用方面，2B主要是基因測序在科研以及包括農業、環保等非醫療領域的應用；2C則為精準診斷和精準治療，前者包括產前篩查和腫瘤分子標記物檢測，後者腫瘤靶向治療大規模臨床應用和產業化趨勢正在到來。

基因測序產業鏈較為完整，分為上游設備耗材和試劑、中游基因測序和數據服務、下游機構和個人的應用。上游的設備目前主要由國外公司壟斷，國內公司通過自研（華大基因、紫鑫葯業有自研測序儀）、收購海外設備公司（華大基因收購Complete Genomics）以及合作開發（貝瑞和康和lllunima合作）等方式介入上游設備領域。中游測序服務的需求仍主要來自科研機構，C端需求也逐漸出現，由於測序服務技術門檻相對較低，目前約有150家企業從事相關業務，競爭較為激烈；全球目前共100多家生物信息公司從事基因測序中游數據服務，中國專註於基因組的生物信息公司數量較少，主要有榮之聯和上海其明，其餘主要為生物醫藥公司業務的一部分。據Frost&Sullivan預測，到2018年全球基因測序信息學市場規模將達580億美元，2015-2018年年複合增速23%。下游應用需求主要是機構，消費級需求量尚不大，科研機構約佔六成以上（華大基因招股書）。

精準醫療在中國步入發展快軌，長期投資價值顯現

1.需求基礎龐大，政策大力支持

中國具備發展精準醫療龐大的需求基礎。國家統計局數據顯示，2014年中國育齡婦女（15-49歲）佔總人口的比例為26.9%，育齡婦女生育率為37.3%，生育一孩比例21.5%，育齡婦女生育二孩及以上的比例為15.8%。二胎政策的放開帶來二胎生育需求提升，尤其是高齡產婦增加。另一方面，中國作為人口大國，惡性腫瘤、心腦血管疾病等慢性病佔據中國居民疾病死亡率前幾，人口老齡化、重大疾病是造成國家人力資源損失和經濟損失的重要因素。精準醫療在生育健康領域、重大疾病治療領域的應用需求在中國有龐大的基礎。

從醫療支出負擔來看，我國惡性腫瘤發病率285.9人/10萬人，按照13.6億人口計算，惡性腫瘤每年新增發病人數大約為389萬人。根據權威部門數據惡性腫瘤疾病人平均醫療費用15萬元人民幣計算，我國將每年新增5800億元人民幣用於惡性腫瘤疾病治療，而傳統醫療方法對於惡性腫瘤的治癒率僅為25%，在巨大的醫療負擔之下也存在大量的無效醫療支出，精準醫療將有助於改善此狀況。

政策支持和監管並重，推動產業健康前行。中國早在20世紀初就開始關注精準醫學，於2006年首次提出「精準外科」的概念。2014年以後，CFDA等機構批准高通量測序在NPIT、PDG等生育健康領域的臨床應用試點。2015年，首屆精準醫療戰略專家委員會成立，計劃在2030年前我國精準醫療領域投入600億元。同年，高通量測序技術得到在腫瘤診斷和治療上的臨床試點，提振分子靶向藥物研發生產。5月，國家發改委發文取消第三類醫療技術臨床應用准入審批，幹細胞、基因晶元、細胞免疫治療等細分領域得到快速發展。10月，精準醫療被列入「十三五規劃」重點發展項目。2016年「魏則西事件」將免疫細胞療法推向公眾視野，衛計委緊急叫停細胞免疫療法的臨床應用，更加嚴格監管措施和相應行業標準將配套產業發展，並推動產業以更健康的方式前行。

2.增速全球領先，中游服務及下游應用有突圍機會

我國基因測序市場增速全球最快。根據Marketsandmarkets預測，我國基因測序市場增速將達20%以上，為全球增速最快的地區之一。由於國外公司對上游的設備壟斷，我們認為未來我國基因測序市場的增速可能更多地體現在產業鏈中下游。

上游設備由國外公司壟斷，國內企業進入比較困難。根據艾瑞諮詢整理數據，目前全球7389台基因測序設備分佈在60多個國家，主要出自Illunima、ThermoFisher、Roche、PacificBiosciences、OxfordNanopore，五家公司佔市場份額99%以上，其中以Illunima市場份額最大（83.9%）。我國在上游設備這塊技術相對比較落後，雖然目前已有華大基因、華因康基因開始自研設備，貝瑞和康採取合作開發模式，但直接購買國外公司設備還佔據主流。根據英國兩名學者（JamesHadfield和NickLoman）繪製了高通量測序儀在全世界的分布圖，中國擁有的高通量測序儀數量僅次於美國，基本出自以上廠家。

中游服務和下游應用領域有突圍機會。中游測序服務門檻較低，目前國內提供基因測序服務的第三方機構數量較多，競爭比較激烈；隨著上游技術的不斷進步，基因大數據的數量成倍增長，下一階段產業的重心將轉移到對基因數據的生物解讀和大數據挖掘上來，中游數據挖掘在產業中的地位將加速顯現，市場尚未形成穩定的格局，我國包括華大基因、上海其明、貝瑞和康、榮之聯等均從事相應的生物信息技術服務業務，中國龐大的人口基數帶來的基因數據處理需求很可能將促生一批專門從事包括數據處理、雲產品等在內的優秀公司。

下游應用和技術水平高度相關，而我國目前在多項臨床研究和應用上處於世界領先地位。2016年2月，我國首例應用「Karyomapping（核型定位）」基因晶元技術進行「植入前單基因病診斷」（PGD）的試管嬰兒——「K寶在上海誕生，新生兒各項身體指標良好，這是我國PGD技術在世界處於領先地位的標誌。我國開展的CAR-T臨床試驗數據已多達19項（表1），僅次於美國，這是我國首次在新葯研發領域走在世界前列。除此之外在心腦血管相關的慢性病、複雜遺傳性疾病基因層面的診斷和治療、以及藥物研發上也存在率先突破的機會。據Nature官網消息，四川大學華西醫院腫瘤專家研究小組計劃在8月份啟動全球首個CRISPR人體實驗，利用CRISPR技術編輯T細胞治療化療、放療以及其它療法治療無效的轉移性非小細胞肺癌患者，正在等得進一步審核批准。

看好龍頭公司全產業鏈布局和中小企業細分領域突圍機會

從技術的角度，關注免疫細胞療法和幹細胞領域的技術突破。從產業鏈的角度來看，上游設備壟斷國內企業進入難度較高，中下游服務與應用機會應該較大，因此看好精準醫療產業包含服務與應用的中下游機會，具體領域為第三方測序服務、大數據分析與解讀服務、腫瘤分子標誌物檢測及診斷和新葯研發等領域。

從公司角度來看，關注三類機會：1）經營成果率先在業績上得到體現的行業龍頭，及其產業鏈併購整合機會；2）服務於基因組大數據挖掘的專業型生物信息服務公司；3）在免疫療法、幹細胞及新葯研發可能有技術突破的專業型公司。

編輯：陳向前，北京航空航天大學 生物醫學工程在讀博士，研究方向是機器人手術導航、醫學圖像處理等 。