基因测序行业专题分析：测序应用百花齐放，技术迭代引领龙头价值

文琳行业研究 2024-04-11

（报告出品：国联证券）

1. 测序下游应用百花齐放

人类对于疾病的精准诊断的需求不断提高，生命科学源头碱基对的解码使得背后机理抽丝剥茧，持续促进基因测序技术的发展，并在更多领域进行应用。测序下游应用主要分为科研及临床两大场景，其中临床端包括生殖遗传、肿瘤检测、微生物组学、传染病等，而科研端主要有人类基因组，单细胞测序、蛋白组学、药物研发、农林牧渔、消费基因组等。

2016-2021 年，全球龙头 illumina 在临床终端的收入占比持续提高，年复合增长率达到 26%，科研端虽然仍然占比超过一半，但占比有所减少，我们认为长期应该关注测序技术在临床端的转换。

1.1 病原体测序方兴未艾

感染性疾病是由细菌、病毒、真菌等病原体侵入人体，引发后续炎症甚至危及生命的临床痛点，主要包括性传播疾病、呼吸系统感染疾病、消化道疾病、血液传播疾病等。随着病原体感染阶段不同，体内会产生病原微生物遗传物质，到各类生物标志物，所以对病原体及时、准确的检测，能够给与患者更有针对性的治疗，降低诊疗成本。常见的检测手段包括 PCR、mNGS、tNGS、免疫学检测和培养鉴定，与 DNA/RNA、物理学检测、形态学检测相关的方法学，因为与微生物自身或其遗传物质关联较强，所以也是直接判断感染的方法学。

灼识咨询数据显示，2023 年国内 NGS 病原体检测国内市场容量为 21.6 亿元，略低于培养鉴定市场，质谱病原体检测应用为 8.5 亿。2025E-2030E 的复合增长率，NGS 病原体检测和质谱法分别达到 25.41%和 22.78%，远超传统培养鉴定方法。

NGS 病原体检测项目覆盖常见细菌、真菌、病毒等，以金域医学和金圻睿联合开发的靶向高通量测序（tNGS）技术平台为例，针对上呼吸道感染的上感 Plus 产品项目包括流感病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒、腺病毒、肺炎链球菌、肺炎支原体等；针对下呼吸道的呼吸 100 产品包括金黄色葡萄球菌、链球菌、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、分枝杆菌等。在样本收集后，根据方法不同，涉及到特异性扩增与否，得到合适的检测样本后，在测序平台进行检测。

基于 NGS 的病原体检测包括 WGS、16SrDNA 测序、mNGS 和 tNGS：宏基因组二代测序（metagenomic NGS, mNGS）无需依赖抗体或探针设计，能够直接鉴定样品中所有生物 DNA 和 RNA 片段，囊括了病原体和大量人源宿主细胞的核酸检测,在未知、罕见病原体检测方面优势明显，单次检测病原体可达近万种，检测时间和定价仍有改善空间。病原微生物靶向测序(targeted NGS，tNGS)，结合超多重 PCR 扩增和高通量测序，只针对特定基因序列，主要是已知病原微生物及耐药基因的超多重 PCR 扩增/探针捕获，并对相关片段进行高通量测序，保证检测项目数量，与 mNGS 相比，检测时间缩短，降低成本，产品定制化程度高，性价比优势明显。

两种方法均适用于病原学阴性的疑似肺结核、肺外结核、NTM 病的诊断及鉴别，但在判定标准上，以分枝杆菌为例，由于 tNGS 采用的是扩增分枝杆菌多靶点分类基因的方法，与 mNGS 不同，特异性序列大于 100 条，且非单一靶点序列，推荐作为阳性阈值判定标准；其余情况则需其他方法学佐证。针对高通量测序在病原体检测中的应用规范，中华医学会呼吸病学、感染病学、儿科学分会先后发表专家共识和指南，明确 NGS 在各类临床场景的应用路径。2023 年 7 月，由中国药师协会、中国医学装备协会等机构发布的《病原宏基因组高通量测序临床本地化检测规范专家共识》，就 mNGS 在实验室自建检测方法（LDT）形式下试点开展达成共识，从临床应用需求出发进行快速转换。

截至 23 年 10 月，在 NMPA 官网尚未查询到获批的 tNGS 证书，相较 mNGS 价格端的优势，以及应用上的互补，使得 tNGS 有望在 LDT 背景下，持续丰富应用场景，打开测序下游应用重要端口。

1.2 肿瘤检测星辰大海

2023 年 JPM 医疗大会上，illumina 预计 NGS 在肿瘤应用将在 2027 年达到 780 亿美元，2022 年整体渗透率不足 2%，按细分应用划分，肿瘤早筛和持续监测市场有望分别达到 440 亿美元和 250 亿美元，但目前渗透率均不足 1%；伴随诊断市场预计达到 90 亿美元，渗透率为 18%。市场规模上，高通量测序在肿瘤领域应用前景广阔，也是现有应用中最大的细分。蓝海市场应用的进一步普及，以及付费闭环的完成，是行业主要关注的要素。

较为成熟的伴随诊断应用，主要是针对肿瘤患者个体情况，使用对应靶向药进行精准治疗，包括 EGFR、HER2、BRCA、KRAS 等靶点。Research and markets 显示，2021 年全球伴随诊断市场为 50 亿美元，2021-2027 年 CAGR 为 15.22%，高于 IVD 行业平均增速，预计 2027 年全球市场达到 117 亿美元；2021 年国内伴随诊断市场为 7.41 亿，2016-2021 年 CAGR 为 33.77%，假设增速维持不变，2025 年市场容量有望达到 23.7 亿美元。

主流的伴随诊断检测技术包括 PCR、基因测序、免疫组织化学(IHC)、荧光原位杂交法(FISH)，因其技术成熟，存量仪器基数较大，对系统要求较低，PCR 仍是目前主流的检测技术。截至 2023 年 10 月 25 日，NMPA 官网共有 147 个获批产品与伴随诊断相关，其中 PCR 方法有 76 个，占比超过一半，高通量基因测序 NGS 为 19 个，占比 12.9%。

技术上，PCR 以其成熟的系统，简洁的操作和较低的价格，广泛应用。NGS 能与 PCR 形成互补，优势在于单次多基因检测，对于联检、突变、个体差异等具有优势，随着致病机理、靶向药物的持续更新，诊断和治疗的流程并非简单线性关系。2023 年 10 月，世和基因旗下南京世和的非小细胞肺癌组织 TMB 检测试剂盒（可逆末端终止测序法）通过创新医疗器械特别审批上市，成为国内首个 NGS 大 Panel IVD 产品，也是首个肿瘤免疫治疗疗效预测标记物产品，多基因大 panel 在临床应用有望进一步普及。2023 年 11 月，艾德生物的人类微卫星不稳定性（MSI）检测试剂盒（荧光 PCR-毛细管电泳法）获批 NMPA 注册证，除预测实体瘤免疫治疗疗效之外，也有判断预后、化疗疗效预测等应用，是国内首个批准上市的泛实体瘤免疫治疗伴随诊断。

政策端，2018 年 12 月，北京市医保局发布《关于规范调整病理等医疗服务价格项目的通知》，率先将部分基因检测纳入医保，包括肿瘤组织 DNA 测序，属于乙类医保，个人承担 8%；福建医保局于 2022 年 11 月，发布《关于优化脱氧核糖核酸（DNA）测序等项目价格有关问题的通知》，DNA 测序医保支付 90%。对于伴随诊断中付费的痛点，部分省份试点先行，支付闭环得以打通，让技术的革新普惠更多患者。

需求端，国内靶向药获批数量持续增加，覆盖病种，以及同一病种涉及靶点持续也同比增加，由于政策上要求医保支付靶向药物前，必须经过靶点检测，随着靶向药的可及范围持续扩大，有望带动伴随诊断试剂应用。

1.3 生殖遗传技术迭代

目前国内针对生殖遗传的防治策略主要基于三级预防措施，核心与 WHO 三级预防措施一致，旨在维护全生命周期健康，不断健全出生缺陷防治链条，提升出生人口素质。不同阶段的预防，对应的防治手段也有区别。

国务院、国家卫健委等，针对出生缺陷，先后出台对应政策，并对婴儿死亡率、5 岁以下儿童死亡率等指标提出梯度量化要求。

基于 NGS 的无创产前基因检测 NIPT 是生殖基因检测行业里最为成熟的项目，主要针对孕期在 12 周以后孕妇外周血中游离胎儿的 DNA，长度约为 166bp，应用于 21- 三体综合征、18-三体综合征、13-三体综合征。目前产品迭代至 NIPT Plus，进一步增加其他染色体非整倍体检测、10M 以上的缺失/重复等，涉及病种进一步扩大到近百种。

华大基因、贝瑞和康、安诺优达是国内 NIPT 主要服务提供商，而以北美为代表的成熟市场，则是 Sequenom、Verinate、Natera 为首。以华大基因为例，公司 2010年 12 月完成国内首例临床样本检测，截至 2022 年底，公司年报显示累计为超过 1,263 万人提供 NIPT 检测。国内 NIPT 市场规模预计自 2021 年的 32 亿元增长到 2025 年的 58 亿元，CAGR 16.0%。国家卫健委数据显示国内新生儿出生率持续走低，行业增长驱动力来自常规 NIPT 产品渗透率的提升，以及 NIPT Plus 等高值产品的替换。国内各省市，相继出台政策，支持 NIPT 的落地和付费闭环，而 NIPT Plus 目前尚未有 NMPA 获批产品，渗透率仍有较大提升空间。

国家卫生健康委发布《2022 年我国卫生健康事业发展统计公报》显示，2022 年国内新生儿数量为 956 万，相较 2021 年的 1062 万下滑 9.98%，连续 6 年下滑，新生儿的减少是对高通量在生殖检测类应用前景主要的顾虑。

与出生人口下降对应的是，2016-2023E，国内不孕不育率逐步提高，从 15.0%，提升至 18.2%，较 1997 年的 3.5%明显提高。通过辅助生殖，将配子、合子、胚胎进行人工操作，实现受孕目的，胚胎植入前针对基因突变、染色体数量/机构异常的检测，能够帮助筛选合适、健康的胚胎移植。对应检测手段包括 PGD,PGS,PGT，2017 年美国生殖医学学会（ASRM）、欧洲人类生殖和胚胎学会（ESHRE）等国际学术组织倡议，将检测技术统一为胚胎植入前基因检测 PGT(Preimplantation Genetic Testing),针对不同适应症，以 PGT-SR、PGTM、PGT-A 进行区分。

沙利文数据预计 2023 年，国内辅助生殖渗透率为 9.2%，相较同期欧洲、美国的渗透率 36.0%、33.0%仍有较大差距。随着 2019 年国家药监局将 PGT-A 试剂首次纳入国家强制性医疗器械行业标准，对辅助生殖配套检测的监管逐步规范化。继 2020 年 2 月贝康医疗获批 PGT-A 首证后，相继有 2 款产品获批，为技术推广奠定基础。贝康医疗招股书数据显示，2023 年国内 PGT 试剂市场有望达到 10.40 亿元， 2025E-2030E 年行业年复合增长率为 34.2%，预计 2030 年有望达到 146.72 亿元，其中 PGT-SR、PGT-M、PGT-A 分别为 41.60、44.48、60.65 亿元，对应 2025E-2030E 年复合增长率分别为 37.1%、41.8%、28.4%。

生殖技术自身持续迭代，以及往临床更早阶段的覆盖，使得生殖遗传仍是测序下游应用最为重要的一环。