基因测序：讲治癌症的故事、资本蜂拥而入，但还远不是投资泡沫

据《财经》杂志报道，截至2016年9月，共有32家精准医疗公司完成融资，其中A轮20家、B轮11家、C轮1家；共有9家公司得到亿元以上的融资。这当中绝大部分是基因测序公司，缺乏核心技术与较好的营业模式。围绕着基因测序是否存在“泡沫”，近期在业界掀起激烈讨论。

基因测序领域是否真的已经过热？

分享投资享投就投投资经理张耀洋对基因测序领域有深刻理解，他将在以下分享中回答几个关键问题：

• 基因测序是什么？主要应用在哪些方面？

• 行业里什么公司能够建立自己的竞争壁垒？

• 基因测序行业是否过热？

近几年，尽管国家卫计委和CFDA对基因检测临床应用市场加强了监管，但目前国内市场上已有超过200家企业和机构从事基因检测相关业务。以下是网上统计的部分现有的基因检测服务机构：

华大基因、博奥生物、贝瑞和康、诺禾致源、碳云智能、世和基因、泛生子、吉因加、百迈客生物、圣谷同创、康普森、嘉宝仁和、源宜基因、博淼生物、圣庭集团、中美泰和、斯克尔基因、华牛生物、微旋基因、安诺优达、基云惠康、爱普益、麦基诺基因、量化健康、诺赛基因、毅新兴业、博恒生物、百麦华康、华生恒业、路思达、鑫诺美迪、中科紫鑫、海克维尔、瑞德百奥、英木和、溯源精微、华弈生物、奥维森、布斯坦、信诺佰世、银河基因、华诺时代、药明康德、云健康、派森诺生物、晶能生物、美吉生物、宝腾生物、凡迪生物、佰真生物、南方基因、烈冰科技、生工生物、鼎晶生物、锐翌基因、欧易生物、翰宇生物、泛亚基因、尤尼曼、联合基因、吉玛生物、康成生物、赛安生物、吉凯基因、上海敏芯、阿趣生物、博苑生物、丰核信息、生咨生物、英拜生物、凌科生物、泉脉生物、卓立生物、达迈生物、基因科技、基龙生物、源奇生物、赛优生物、湘雅医学检验所、希匹吉生物、吉凯基因、百世嘉、派航生物、思路迪、锐翌生物、惠研生物、嘉因生物、允英医疗、虹舜生物、捷易生物、祥音生物、伯豪生物、千年基因、博大威康、易基因、海普洛斯、瀚海基因、裕策生物、蓝图基因、普元科技、早知道科技、英马诺生物、恒创基因、瑞奥康晨、华因康、达安基因、拓普基因、基准医疗、锐博生物、燃石科技、基迪奥生物、永诺生物、坤图生物、美格生物、金域检验、瑞科基因、赛哲生物、洪祥生物、贝达药业、谷禾生物、浙江天科、中翰金诺、杭州英睿、壹基因、然钠生物、晶佰生物、联川生物、奥拓生物、艾迪康医学、迪安诊断、博圣生物、菲沙基因、康圣环球、贝纳基因、生命之美、数桥科技、锦奥生物、大众源生、帕诺米克生物、金唯智生物、贝斯派生物、天昊生物、苏州生物医药创新中心、 Qiagen、赛业生物、中宜金大、亿康基因、所罗门兄弟医学、迪康金诺、广而生物、苏博生物、锐创生物、健海生物、盘古基因、天津生物芯片、国信凯尔、先导药物……

基因测序，或称DNA测序，是指分析特定DNA片段的碱基序列，也就是测定DNA上的腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）与鸟嘌呤的（G）的排列方式。这里说基因测序主要是为了区分两个概念，基因检测和基因测序。这两个概念比较容易搞混。

基因检测包括：PCR，FISH，芯片技术，基因测序。基因测序技术是基因检测的一种。基因测序目前主要有一代测序（Sanger测序）、二代测序（illumina/Life Tech）、三代测序（单分子测序）等。

PCR、FISH和芯片技术，主要是通过已知序列去调查特定确定的片段序列或位点的有或无，重点在“检”，而基因测序技术是把基因序列上的核苷酸一个一个的测出来，重点在“测”。相比较而言，基因测序的精准度最高，随着基因测序的成本下降，最终测序技术将取代前三种技术。目前应用最广的是二代测序，即NGS。

整个基因测序行业，上游的仪器制造已经被illumina、life tech等少数几个公司垄断，中上游的试剂盒产品大部分并不具备技术壁垒，所以主要的机会都在中下游的服务应用。

基因测序应用的分类

基因测序的应用主要可以分成两部分：一部分是非人类基因组应用，另一部分可以归为与人类基因组及健康疾病相关应用。

（一）非人类基因组应用包括：科学研究、农业应用、环境污染监测等。

科学研究主要包括：基础科学研究、生物多样性保护。农业应用主要包括：遗传育种、食品及药材鉴定。环境监测主要包括微生物测序。这部分业务多来自政府的政策性投入。

（二）与人类基因组及健康疾病相关的应用主要包括：司法鉴定、消费级应用、医疗级应用三大类。精准医疗中的基因测序属于这里的医疗级应用。

1、司法鉴定

司法鉴定的需求主要来自于政府法务部门的刚需，这是一块稳定的市场，且高毛利，可以带来稳定的现金流。司法鉴定对基因检测技术要求相对于消费和医疗级应用并不高，壁垒在于政府渠道并与政府部门形成稳定的合作关系。这种类型的公司有一定的投资价值。

2、消费级应用

消费级应用的测序公司在市场上有一些，主要涉及人类的一些个性特征性基因检测如天赋基因，酒精耐受，家族起源分析等，再就是根据相关基因营养学提供保健、健身、体重控制等保健服务，还有基于相关基因的易感或慢性疾病预防。由于目前这些检测主要的依据来自于科学研究文献，但相关知识、数据积累不够，检测分析结果跟事实并没有百分百的对应关系，参考意义有限，因此消费者对相关产品的购买有非常大的弹性和不确定性，非刚性需求。

个人消费端市场目前比较混乱，没有形成规范。其中，早期开展的普通人个人基因组疾病风险预测，目前被FDA归为医疗设备进行管理，停止不具备医疗资质的公司开展相关的业务，表明了FDA对疾病风险预测业务的严谨态度。

这类公司中，代表性的如google旗下的23andMe。

消费级的应用，目前的问题在于产品不成熟和需求的不确定。这种类型的公司，如果盈利模式单单只是通过对消费者提供这种服务，很难实现盈利，投资存在一定的风险性。

但随着研究的深入，数据、知识的积累，基因与环境作用的机理的发现，在保健市场和疾病防治、慢病防治领域，有一定的市场空间。美国保健品市场在100-300亿美元，中国保健品市场规模在2000亿元，预计到2020年将达到4000亿元，在保健品服务市场上，以基因检测作为保健养生的前导服务，与传统保健服务相结合，可以对保健服务进行优化。

另外，如果这种公司，在给消费者提供消费级服务的同时，跟消费者签订协议，要求可以将其的基因组检测结果免费用于科学研究用途，那么，这类公司就会变为数据公司，后面的估值逻辑可能就变得不一样了。例如23andMe公司，这几年通过在网上销售个人基因检测服务，已经收集了超过一百万例标本数据，当然这个过程是烧了不少钱的。这一百多万例人的基因组标本是个宝库，很多药厂、医疗机构和科研院所都可能是潜在的服务客户。

如23andMe与Genentech公司合作，就向其提供部分数据库，以帮助其对3000多名帕金森患者做全基因组测序，以进行后续的相关治疗药物研发。

▲23andMe的产品资料

3、医疗级应用

医疗级应用是基因测序行业的主要应用发展方向，也是本文的讨论重点。根据市场反馈的情况以及咨询机构的测算，未来其在基因测序所有应用中所占比例会越来越大，最终将超过70%。

目前，医疗级应用主要有：生殖健康（NIPT、植入前胚胎遗传学诊断）、遗传性疾病检测、心血管疾病、感染性疾病、药物基因组学及新药研发、体检及疾病筛查、医学基础研究、肠道微生物宏基因组、肿瘤诊断及治疗等。医疗级应用的基因测序技术，是精准医疗重要的组成部分，是基因测序技术应用的热点。

这些应用，从技术上来说，可以大致分成两类，一类是验证性的检测，一类是探索性的检测。

验证性的检测已经有比较完整的知识依据和对疾病诊断的标准，如生殖健康领域的NIPT检测，有明确的诊断标准和检测SOP，主要针对13、18、21号染色体的三体检查，这类公司对技术团队的要求不高，因此市场以营销和普及为导向，尽管有一定的市场空间，但由于没有竞争壁垒，目前基本上已经没有什么再投资的价值。

而带有探索性的复杂的检测，例如肿瘤诊断及治疗，需要高通量测序，检测出的突变结果可能没有明确的标准，需要探索和研究，对团队技术要求高。

▲NIPT检测

以市场规模最大的肿瘤检测方向为例：

根据illumina的测算，在所有这些应用中，目前针对人类第一大杀手疾病——肿瘤的基因测序将会占比最高，市场需求最大。

关于国内的肿瘤测序市场规模方面，可以做个简单的测算，目前每年新增癌症患者300万人左右，且发病率呈上涨趋势。每个病人的诊疗花费大约在10万，整个市场规模大约在3000亿，而根据医疗过程中，药、检、诊所占的比例，肿瘤的基因诊断市场规模可达百亿级别。

肿瘤本身是一种基因病，肿瘤细胞的基因在不断的发生突变，肿瘤组织是动态变化的，每个时期所检测出来的基因组可能都有发生变化，目前相关的知识和数据均处在摸索和积累阶段，仍然需要不断的临床实践和研究投入。 

关于肿瘤的NGS基因检测，目前主要有两类，一类是实体瘤的突变基因组panel测序，一类是外周血的ctDNA检测。ctDNA是液体活检的一部分，液体活检还包括CTC和外泌体的检测。

开发实体瘤NGS panel的代表公司有Foundation Medicine（FMI），该公司的主要产品FoundationOne检测315个癌症相关基因的编码区和28个基因内含子的重排区，其检测方法2013年在Nature Biotechnology上发表。但正如MD-anderson癌症中心的病理专家指出，实体瘤NGS panel只是测量实体肿瘤的某一时刻的状态，而不能追踪到肿瘤发生的全过程，人体内肿瘤的状态是会随着时间不断变化的。如对于已经发生转移的癌症患者，如果仅仅取某个部位的癌组织，并不能反应患者的整体情况，但对所有癌组织都取样又不好操作。并且，实体瘤组织活检的相对滞后性对患者的治疗也不利。

▲FoundationOne的主要检测项目

ctDNA的监测则只需要外周血标本，可以实时开展。外周血中的ctDNA的含量与肿瘤负荷及肿瘤进展相关，通过NGS对ctDNA进行定量分析，可以更早的发现肿瘤的变化。

▲ctDNA检测

ctDNA另一个应用是肿瘤的早期筛查。最新的研究证明ctDNA在肿瘤早期已存在于外周血中，如果开发出高灵敏的检测方法，可以作为很好的先导指标，较影像学及其他检测更早的发现肿瘤的发生。

另外，在肿瘤的治疗过程中，ctDNA也能较好的监测肿瘤的复发及状态变化，对残留的微病灶进行（MDR）进行监控。

ctDNA的检测相对于实体瘤的NGS panel检测要求更高一些。较早进入ctDNA检测领域的代表公司如约翰霍普金斯大学创立的PGDx公司，该公司在2014年获得了无细胞DNA分析的许可，目前其在ctDNA领域有多项领先技术。

▲PGDx公司的ctDNA检测产品：PlasmaSELECT 64

目前，Illumina、塞默飞、FMI等公司均在研发ctDNA检测。如Illumina公司在2015年投资4000万美元的Grail 公司，据FastCompany报道，近期有望完成一笔17亿美元的融资该公司计划，以在英国开展涉及50万人的大型ctDNA临床试验，目的正是为了划定正常人的ctDNA基线，从而开发设计出肿瘤早筛产品。

行业里什么公司能够建立自己的竞争壁垒？

实际上，基因测序服务并非大家通常所理解的仅仅是测序，这只是其中的一步。整个过程实际上包括：样本处理（提取、建库及捕获），上机测序，架构算法及数据处理，医学注释对应解读及问题解决。

在这四个步骤中，除了上机测序只需要买illumina等公司的测序仪直接测，没有什么壁垒之外，其他三个步骤各公司之间差异大，均可形成壁垒。

以肿瘤的ctDNA检测为例，因为血液中的ctDNA含量低，捕获技术显得尤为重要。目前主要的方法有罗氏旗下的NimbleGen在2014年发布的CAPP-seq技术，以及约翰·霍普金斯PGDx的Bert教授发明的Safe-SeqS技术，文后附参考文献。目前市场上做ctDNA的公司基本都是采用这两种技术。另外，贝瑞和康的cSMART捕获技术仅用于NIPT，还没有应用于肿瘤的文献及报道。上面两种技术虽然已经公开报道，但是每个公司的实验室掌握情况可能并不相同。据我们调研的一家公司，他们在做ctDNA检测时，捕获技术的实验摸索就花了一年多的时间，对分子实验团队的要求比较高。

架构算法方面，虽然有传统的开源算法可以模仿，但这些算法最开始主要应用于科研领域，准确度方面还有很大的提升空间，因此需要专业的生物信息团队进行优化提升。因为在测序的医疗应用方面，精准的要求是首要的，即患者基因有什么样的变化，数据必须百分百的准确得到。从测序仪测序得到的原始数据，需要后期经过基因组的比对，数据的过滤筛选等多个步骤才能得到基因组上的变异信息，从而为疾病的诊断和治疗提供参考。基因数据分析和解读也是基因测序服务的关键环节。

最后是医学注释和解读，拿到了准确的患者基因情况，需要根据最新的临床医学研究进展，对患者的基因情况进行医学解读，这就对医学解读团队提出了很高的要求，需要既懂得生物信息学的临床医学研究生来完成工作。因为目前对肿瘤的认知还在不断进步中，因此，这部分工作还带有一定的探索性，除了对既有的知识的认知，还需要一定的研究分析能力，以发现新的突变和药物靶点。

另外，标本数据的积累，数据库的构建也十分重要，这需要生物信息团队和医学解读团队协作来完成，对硬件和软件都有较高的要求。这类公司通常都有自己的数据库，并且都在不断的收集数据。

高水平的医疗级基因测序服务公司仍然是投资市场上的稀缺标的

因此，一家完善的医疗类基因测序公司，至少包括完整的分子实验团队、生物信息团队和医学解读团队。按照这个能力的标准要求，实际上，国内市场上的能有这样水平的基因测序公司不超过十家，即使是卫计委发放试点牌照的一些LDT试点单位也未必能做到。

另外，还有一个比较标准是国家卫计委临检中心组织的临床医学实验室的室间质评，符合一定标准的实验室参与评比，由卫计委打分给出最终的评判结果。

基因测序重点在诊，而对于患者而言，诊断之后，重点在治。因此，行业内一些优秀的公司，除了在肿瘤DNA的测序上不断改进升级，也像23andMe一样，向下游的疾病治疗进行延伸，与制药公司及生物技术公司合作开展治疗方法的研发和药物的研发，如细胞免疫治疗、靶向药物研发。

除了肿瘤之外，遗传性疾病的NGS检测，植入前胚胎遗传诊断，目前行业增速也非常快。在药物基因组学、感染性疾病、心血管疾病、肠道微生物宏基因组学领域，NGS都有非常好的应用前景。

▲肠道微生物宏基因组检测应用

最后回到开头，基因测序是否过热？根据上面的分析，基因测序的应用领域广泛，行业内的公司并非全部都扎堆在精准医疗的诊断领域，并且实际上，高水平的医疗级基因测序服务公司仍然是稀缺标的。

前段时间，礼来公司的轻度阿尔茨海默病药物Solanezumab倒在了三期临床，上十亿美金的研发打了水漂。在医疗行业中，相比起制药来说，基因测序行业的沉没成本要小得多。再从整个资本市场来看，钱多而优质资产少，这种现象并非医疗领域独有。

因此，目前资本在优质的基因测序公司的投入上，仍然是不够的。

Reference：

1、   An Introduction to Next-Generation Sequencing Technology，illumina

2、   https://www.23andme.com/

3、   Frampton GM, Fichtenholtz A, et al. Development and validation of a clinical cancer genomic profiling test based on massively parallel DNA sequencing[J]. Nat Biotechnol, 2013

4、   Newman A M, Bratman S V, To J, et al. An ultrasensitive method for quantitating circulating tumor DNA with broad patient coverage[J]. Nature medicine, 2014

5、   Kinde I, Vogelstein B，et al. Detection and quantification of rare mutations with massively parallel sequencing[J]. PNAS，2011

6、   Use of Standards in FDA Regulatory Oversight of Next Generation Sequencing（NGS）-Based In Vitro Diagnostics(IVD) Used for Diagnosing Germline Diseases，FDA

7、   Use of Public Human Genetic Variant Databases to Support Clinical Validity for Next Generation Sequencing（NGS）-Based In Vitro Diagnostics，FDA

本文作者张耀洋为分享投资享投就投投资经理，中山大学生物技术学士，清华大学生物学硕士；曾在广药集团、金域检验实习和工作，之后在私募基金从事医疗投资研究工作，主要涉及医疗子行业及相关公司。欢迎联系：zhangyy@sharecapital.cn。