测序市场

基因测序无疑是未来看好的技术之一，但其真实价值几何?什么样的创业项目不值得投资?什么样的技术才有护城河?什么样的应用方向才可能正确?基因测序的前景还有哪些瓶颈?作为基因测序领域的资深从业者，Life Technologies(现为Thermo Fisher收购)公司全国临床与科研事业部销售总监、Thermo Fisher公司全国临床市场战略总监柴映爽写了一系列文章，对上述问题进行了深入剖析。以下为柴映爽系列文章的第一篇：　　有一家无创产筛基因测序创业公司寻求1000万的融资，A和B两家投资者来洽谈。投前估值6000万，投后估值7000万。由于有多家感兴趣，因此公司持有人觉得有必要抬高价格以利谈判，把全国预计该做无创产筛的孕妇人数上升一些，把预计收费价格上抬一些，市场容量算出来有千亿，最后改为投前估值9000万，投后估值一个亿。　　由于基因测序是一个新的投资方向，又是资源稀缺性项目，对很多投资机构来说很难确定真实估值，恰巧市场有一家融资成功的同类公司估值两个亿，于是大家就以这家公司作为参比。最后认定一个亿的估值，A和B放弃对赌协议，各投资了500万。　　这就是国内目前不少基因测序项目在投资时发生的类似情况。基因测序属于小众的知识领域，对于投资者来说，存在知识理解的门槛，因此面对多个投资标的，投资机构很难鉴别哪个是优质项目。　　现实情况中，优质项目的创业者往往会考虑限制自己项目的估值，以利下一轮融资时有更多市场主动权。另外由于中国社会的复杂关系，基因测序的相关法规也不完善，创业者为了实现事业目标，以及融资后保证自己的股权话语权，也会邀请多个投资者参与，因此A和B可能都会得到机会。僧多粥少的结果是A和B还会去寻找其他项目，一些非优质项目也一样被纳入视野，后续其他优质项目估值会因此继续水涨船高，一定程度上促成了市场泡沫的形成。　　随着时间的进展，投资者逐渐积累了行业知识，鉴别无创产筛项目的能力上升，然而已得到投资的无创产筛基因测序公司在市场中的行为导致环境竞争上升，市场空间变小，新的无创产筛项目不再受到追捧，技术人才还在，投资的冲动也在，大家开始转向肿瘤领域，觉得可能比产筛市场还大，反正也算不清楚。在中国2014年开始加强反腐和新三板改革之后，加上传统产业亟待新的业务增长点，对于基因测序这样一个有很多想象空间的方向，有更多的创业者、资金、传统企业加入，热闹非凡，股市里各路公司都号称自己跟基因测序沾点边，股票都在大涨，这就是2015年开始的中国基因测序行业市场。　　基因测序无疑是未来看好的技术之一，医疗和健康，是基因测序最大的应用市场。从社会的角度来说，有更多的人关注基因测序是好事，有助于整个社会共同思考其合理的模式和创造它的真正价值。但是如同任何新技术曲线(下图)一样，基因测序正处于高峰前期的炒作阶段，高峰过后得不到回报的资金撤离，必然会制造一个下跌时期，就像2002年前后出现的互联网冬天一样。什么样的创业项目不值得投资?什么样的技术才有护城河?什么样的应用方向才可能正确?基因测序的前景还有哪些瓶颈?作为这个领域的市场从业者，在这里贡献一些个人看法，供创业者和投资者参考，也希望基因测序在正确的呵护下成长，在未来真正可以为中国的老百姓带来价值。　　一、市场格局介绍　　我们用个简单的波特模型分析一下目前基因测序行业的市场：　　1. 对上游供应厂家议价能力很低　　目前基因测序行业内的公司(我们暂把它们称为基因测序应用商)都存在一个问题，就是上游厂商只有Thermo Fisher(收购了Life Technologies)和Illumina两家能够选择，且选择了其中之一作为产品开发平台，就几乎不可能再更改到另外一家，除了仪器外，还必须向该厂商购买仪器运行所需耗材如测序芯片，即便是得到授权在国内生产的，也要购买关键部件。在这方面，应用商全部受制于上游制造企业，基本上谈不上有议价能力，采购的比例越高，议价能力越弱。　　当然，上游厂家处于初期市场竞争的考虑，在市场未饱和时，一般不会涨价反而有可能继续降价，但面对亲密程度不同的合作者，价格有可能不同。以无创产筛为例，从公开资料来看，基因测序应用商每个检测的成本中必须向上游厂家采购的试剂要占到至少20-30%，因此，市场不断扩大，对上游厂商是很有利的，因为其中的20-30%都是自己的，随着应用商优化工作流程降低其他成本，这个比例还可能进一步增高，届时只要一涨价，这些基因测序应用商就只能够接受。这一点和另一分子诊断目前的主流平台定量PCR不同，定量PCR的试剂盒厂家已经完全不受制于任何一家上游制造企业。　　2. 对下游客户议价能力有限　　在医疗健康领域，基因测序应用商的产品，基本上还是通过医院到达消费者手中。也有一些公司在探索引导个人基因组数据的另类消费，如做高端基因体检等等。基本上基因测序应用商都没有自己的医院资源，很多还需要依赖渠道商去打开终端市场，由于医院的数量有限，目前有高通量测序试点资质的医院更少，面对同一家医院入口，市场中同类的基因测序应用商的数量，远远高于有实力的渠道商数量，因此在下游采购者方面的议价能力也显得不那么强，何况中国医疗环境一直倡导低水平广覆盖的原则，终端定价还要受到地方经济水平和物价收费的制约。　　3. 新的进入者分割有限的市场资源　　基因测序应用市场以临床医院为主，基于中国医院的实际情况，每一个市场在起步阶段如果两种模式并存的话，集中收样模式基本上会输给投放模式。限于各种条件，三级医院是目前看得见的高通量基因测序市场，全部加起来大概在1400家左右，但目前高通量测序临床上只开展了四个专业方向的应用，因此实际能应用的医院还不够多，再加上试点单位的限制，商业通路环节的成本升高，短期来看市场资源还是有限的，但新的进入者还很多，资本市场比较充沛，除了从科研转型的国内国外创业者以外，传统医疗企业、非医疗企业都在琢磨进入，而基因测序的技术人才以及不得不具备的生物信息学人员显得比较有限，大部分公司很难同时拥有优秀的技术人才+生物信息学人才+基因领域市场营销人才的组合团队。未来不排除上游厂商也进入这一领域分享蛋糕，会给现有的应用商带来很大的威胁。　　4. 同业竞争格局　　2015年之前，多数基因测序应用商重点关注无创产筛领域，随着几家公司拿到CFDA注册证，市场格局大体形成，不具备下游控制力的小型公司很难后来居上，因此从2014年下半年起，很多应用商转向肿瘤领域，同质化的现象比较重，这里一个问题是终端资源有限，大家基本策略都是买仪器—投放医院合作收样本—自己建黄种人肿瘤数据库—用数据库评估药物疗效或患者风险。而全国拿到无创产筛试点的也就108家，肿瘤试点20多家，遗传病试点没公开，基本也在10-20家左右，辅助生殖试点更少。在临床市场份额方面，Thermo(Life)确实走在了Illumina之前，医院的装机量已经大大超过了Illumina，试点单位中更是如此。试点单位已有了仪器，且目前国家开放二次试点的可能性很小，加上目前非试点医院中已经不少已经有了高通量测序仪，使得再次投放的市场空间和利润空间都变得有限，市场上至少有20家以上测序应用商，部分手中还有仪器没有投放出去，因此在试点政策取消之前，如今单指望投放仪器来掌握终端医院市场已经很困难，即使能成功投放，可能多家供应商不得不同时分享一家医院有限的样本量，企业固定资产很高而回报现金流很有限甚至收不回投放成本。　　同业竞争格局产生的一个负面影响是基因测序应用商的利润下降，为了竞争有限的医院资源，大家不断降低下游价格，甚至出现亏本竞争。有些大幅降价实质是暗中牺牲了质量。正面影响是部分测序应用商开始尝试新的思路降低成本，比如从外周血里捕获胎儿有核红细胞或是检测游离甲基化DNA以减少测序深度和通量，客观上带动了技术层面的探索。或是通过更好的数据解读服务来强化对医生的指导以增加下游话语权，客观上加深了临床对基因测序的理解，使得基因测序能更加正确地应用于临床工作。　　5. 新的替代方法目前不具备威胁　　基因测序是分子诊断的金标准，目前无法取代。高通量测序的最大优势是将几十个上百个基因检测一次性完成，并精确检测突变类型和结构变化细节，非常适合需要短时间内完成多种鉴别诊断的临床应用领域(前提是这些基因检测都具备临床意义)。PCR方法方便快速，但在检测更多靶点时，多重PCR的条件很难优化。基因芯片比测序好的地方是可提供高度一致性的数据，但易出现假阳性，往往还要测序或定量PCR进行验证。质谱方法快速且便宜，但基本还是检测蛋白质和代谢物，应用到检测核酸还有困难。也有人在尝试开发用常规一代测序检测大量基因位点的方法，效果还不得而知。当下出现了一些新的技术探索，如从外周血里寻找循环肿瘤细胞(CTC)，或是用数字PCR检测外周血里的游离DNA片段(cfDNA)等等，这些技术都还在很早期的阶段，仪器的检测精度有限，另外临床价值不清晰，肿瘤细胞进入血液的时间和比率是多少，检测到的细胞能代表什么肿瘤，细胞数量或cfDNA含量和实体肿瘤大小关联程度有无标准，如何去除大量生物学计算带来的误差，都还在研究之中。目前来看，能代替基因测序的概率偏小，更多出路是和基因测序联用。　　未完待续，精彩内容请关注后续系列报道：　　基因测序，风口上的思考(二)：基因测序的误区和瓶颈　　基因测序，风口上的思考(三)：什么才是护城河?　　基因测序，风口上的思考(四)：对未来的预测和建议　　作者介绍：　　本文作者柴映爽，上海医科大学预防医学专业学士和国家CDC病毒所基因工程学硕士。曾在欧美制药公司工作，2004年初进入Life Technologies 的前身Applied Biosystems公司工作至今，见证了十年来中国基因科学和分子诊断的飞速发展。个人兴趣在于研究基因科学的最新成就，致力于推动成熟的基因科学成果进入中国分子诊断市场并得到健康持续的发展，使得中国的患者能够受益于最新的分子诊断技术。　　本文仅代表作者个人观点，与作者所供职机构无关。

一种价格低廉、方便携带的DNA测序方法，即纳米孔测序正待起飞，但该技术已经引发一家产业巨头和一家备受瞩目的创业公司之间的法律战争。近日，控制着基因测序产业的亿明达公司对牛津纳米孔技术公司提出诉讼，后者是推广商业化纳米孔平台的首家公司。亿明达称，牛津公司的两项主要设备对亿明达掌握的专利存在侵权。　　这场战争受到那些已经在使用牛津公司产品的研究人员的密切关注，最终结果将取决于目前仍是秘密的这项技术的一些细节，事情可能将两家公司引入专利法的黑暗角落。　　亿明达公司是基因测序市场的领头羊，销售冰箱大小的DNA读取设备，该设备主要通过构建及拼接携带化学标记的互补短链读取DNA。与此相对，纳米孔测序由于其简便性和可携带性，被认为是DNA分析领域的革命性技术，这种技术通过在每个核苷酸通过微孔时测量电流变化，读取单次通量中的长链DNA。从2014年起，牛津公司已通过早期通道项目，向研究人员推出了掌上MinION纳米孔设备，并准备推出一种较大型的、更加强大的PromethION设备模型。　　与此同时，亿明达也将推出一个纳米孔平台，该公司对来自美国华盛顿大学和阿拉巴马大学的两项关键专利进行了注册。两项专利描述了利用细菌得到的孔蛋白，即分枝杆菌孔蛋白(Msp)系统。在2月23日提交给美国国际贸易委员会和南加州联邦地区法院的新诉讼中，亿明达主张，这种Msp微孔也是牛津公司产品的基础。　　但是牛津大学设备的具体技术内容仍是秘密，即便对使用其产品的研究人员来说也是如此。“我认识的人都不知道那些微孔是什么。”马里兰州约翰斯霍普金斯大学生物医学工程师Winston Timp说。现在清楚的是，牛津公司也曾运用过Msp微孔并使研究人员可获得它们：亿明达在起诉案中提交的证据就包括牛津公司关于Msp变异基因的专利 该公司称这种微孔能使核苷酸通过时进行识别变得更加简便。还有另外一篇文章也承认牛津公司向哈佛大学研究学者提供Msp微孔。但是Timp强调，该公司同时拥有其他纳米微孔的专利，其中包括在他的实验室中研发的并非来自细菌的合成微孔。

p /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/1912aaae-6c47-454e-9f5f-1d6a5c9540a3.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center TEXT-INDENT: 2em" Scott Tighe（左）等研究人员利用MinION设备在南极泰勒谷测序微生物DNA。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center TEXT-INDENT: 2em" 图片来源：Sarah Johnson /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" Christopher Mason有一个喜欢在会议上展示的技巧。通过从志愿者手机上收集的化验样本获取DNA，他和同事能在一个小时内现场进行谱系分析，甚至详细描述出捐赠者一天的生活细节。“我们能从手机上的残留物预言谁刚吃了一个橘子或者谁吃了猪肉。”美国纽约威尔康奈尔医学院计算生物学家Mason表示。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 他通过利用一种由英国牛津纳米孔技术公司（ONT）研发、名为MinION的手持测序设备实现了这种快速分析。MinION会让DNA长链穿过被称为纳米孔的小孔，并且探测由DNA的4个核苷酸组件引发的电流微小变化，从而阅读序列信息。虽然Mason的展示是对该设备性能的轻松说明，但早期用户也积累了一些引人注目的科学成就。MinION在监控2015年埃博拉病毒爆发上扮演了举足轻重的角色，乘船到达过南极甚至进入了太空轨道。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 不过，大小和一幅扑克牌相当的MinION仅在全球测序市场上占据了一小部分份额。这个市场仍由位于加州圣地亚哥的启迪公司主导。虽然启迪领先了近10年，但ONT及其用户也正在努力克服技术挑战——最突出的挑战是较高的出错率。与此同时，竞争的企业希望对这种概念上很简单但技术上很复杂的测序策略稍加创新，从而超越ONT。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" strong 在传染病研究人员中最受欢迎 /strong /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 事实证明，MinION在传染病研究人员中尤其受欢迎。例如，伯明翰大学微生物基因学家、MinION早期采用者Nicholas Loman同全球病毒“热点区域”的同行合作，共同监控埃博拉在西非以及寨卡在巴西的传播。“他们基本上能在48小时内建立一个测序实验室并使其运行，并且可以把设备打包装到能携带的行李箱里。”加州大学生物物理学家Mark Akeson表示。Akeson开展了纳米孔测序法方面的一些基础性研究，并且是ONT咨询委员会成员。Loman表示，这种可携带性是一种巨大的优势，但大量的数据输出可能会难以掌控。“我们在巴西几乎要成功了，但因为设备过热，我的苹果电脑崩溃了。” /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 一些团队正在探寻临床微生物学应用。澳大利亚昆士兰大学生物信息学家Lachlan Coin开发了实时数据分析算法，以便检测血液样本中的耐药细菌。在利用培养细菌开展的早期测试中，Coin团队能在10个小时内辨别出一个样本中的所有抗药基因。Coin介绍说，现在的技术能让这一时间减半，但利用真实样本（人类DNA会将细菌DNA淹没）的做法正在令这一过程复杂化。“我认为，再过一年左右，我们将能在6个小时内辨别出病人样本中的抗药基因。” /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 其他研究人员正在探寻宏基因组学，目标是全面描述样本中的所有生物体。原则上，流动细胞中的每个纳米孔都能被用于同时检测不同的基因组。“你可以获得存在的任何物种——细菌、病毒和人类DNA的完整基因图谱。”Mason介绍说。他利用纳米孔测序对因肮脏出名的纽约地铁系统开展了宏基因组学调查，并且雄心勃勃地计划对更加荒凉的环境——包括火星进行分析。Mason同美国宇航局的科学家合作证实，MinION在国际空间站零重力条件下表现良好。他和同事希望，有一天能将该技术用于研究火星，并且为正在进行的寻找地外生命提供帮助。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 回到地球，佛蒙特大学遗传学家Scott Tighe在南极麦克默多干河谷运行了MinION。在那里，他的团队用了两个多小时对微生物样本进行了测序。“设备停止运行的原因在于外面太冷了：电池到最后没电了。”同Tighe就若干项目有过合作的Mason解释说。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" strong 瞄准哺乳动物基因组 /strong /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 诸如美国国家人类基因组研究所所长Adam Phillippy等纳米孔方面的资深专家将微生物基因组组装视为“一个已经解决的问题”。如今，他们有了更高远的目标：含有数十亿个而非几百万个核苷酸的哺乳动物基因组。今年，一个包括Phillippy、Loman和加拿大安大略癌症研究所生物信息学家Simpson在内的研究团队报告称，他们仅利用达到很高准确度的MinION数据便组装了完整的人类基因组。Simpson介绍说，平均的重叠群大小达到百万碱基级别，精度值最高为99.44%。搭配使用启迪公司的短序列技术，该团队将准确度提升至99.96%，尽管这仍落后于99.99%的金标准准确度。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 不过，在人类基因组分析的其他方面，纳米孔要更加擅长。例如，目前的人类基因组组装仍不完整，因为高度重复的区域对短序列分析“并不感冒”。一个由加州大学基因组学研究人员Karen Miga领导的团队证实，纳米孔能帮助研究人员填补这些空白。Miga团队利用150千碱基对序列重构了人类着丝点，即真核生物染色体上高度重复的基因组。对该领域的研究此前是一片空白。同Miga开展合作的Akeson预测，离组装出真正完整的基因组序列可能仅有几年时间。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 纳米孔分析还非常适合绘制外基因标记——对单个核苷酸进行的微小化学修饰，会影响基因表达。大多数测序平台利用的是清除这些标记的样品制备方法，但纳米孔平台可直接分析修饰的DNA。Simpson和来自约翰斯· 霍普金斯大学的Winston Timp证实，他们能训练软件区分甲基化胞苷酸和正常胞嘧啶的电信号，准确度约为90%。Akeson也实现了类似的成功。“我们能探测到任何试图看到的修饰。”Akeson表示，“它甚至能区分两个氢原子之间的差别。” /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" strong 更多期待 /strong /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 不过，一些用户发现，纳米孔样本准备工具具有不可预知性。例如，一些DNA样本需要广泛的优化。“一些人做得非常好并且获得了惊人的成果，但其他人仍在挣扎。”位于马萨诸塞州的药物研发公司Warp Drive Bio首席科学家Keith Robison 表示。在去年12月的一次演讲中，ONT首席科技官Clive Brown宣称：“公司正在投入很多努力，为人们提供针对特定样本类型的调试协议，从而帮助他们优化获得的样本。” /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 诸多问题为竞争者带来了机遇。跟得最紧的是位于瑞士的罗氏公司。2014年，该公司并购了总部位于加州的纳米孔初创企业——珍妮亚技术公司。虽然罗氏公司对它的系统秘而不宣，但珍妮亚公司在2016年公开的一份文件中描述了“通过合成开展纳米孔测序”的策略。该技术将DNA合成酶同蛋白纳米孔配对。这种酶会读取目标DNA，并且利用带有化学标签的核苷酸建立互补序列。在每个碱基被包括进不断延长的DNA链时，它的标签被释放并穿过纳米孔，从而产生不同的电信号。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 不过，ONT并未止步不前。和此前的模型相比，其两个最新的桌上型系统能传送大很多的数据量。在今年3月发布的GridION基本上可并行运行多个MinION设备。相比之下，PromethION利用的是一种完全不同的流动细胞，并且面向的是人类基因组规模的项目。“很明显，他们想让该系统在输出量方面同启迪公司的平台相媲美。”Loman表示。 /p p style=" TEXT-INDENT: 2em" 虽然该领域取得了很多进展，但不容否认，纳米孔测序占据了支配地位。其低成本、可靠测序的前景令研究人员兴奋不已。“作为计算机科学家，我总是非常渴望数据。”Phillippy表示，“所有微生物学实验室和大学课堂都能产生测序数据的想法非常诱人。”& nbsp /p