據《財經》雜誌報道，截至2016年9月，共有32家精準醫療公司完成融資，其中A輪20家、B輪11家、C輪1家；共有9家公司得到億元以上的融資。這當中絕大部分是基因測序公司，缺乏核心技術與較好的營業模式。圍繞著基因測序是否存在「泡沫」，近期在業界掀起激烈討論。基因測序領域是否真的已經過熱？分享投資享投就投投資經理張耀洋對基因測序領域有深刻理解，他將在以下分享中回答幾個關鍵問題：
基因測序是什麼？主要應用在哪些方面？
行業里什麼公司能夠建立自己的競爭壁壘？
基因測序行業是否過熱？
近幾年，儘管國家衛計委和CFDA對基因檢測臨床應用市場加強了監管，但目前國內市場上已有超過200家企業和機構從事基因檢測相關業務。以下是網上統計的部分現有的基因檢測服務機構：
華大基因、博奧生物、貝瑞和康、諾禾致源、碳雲智能、世和基因、泛生子、吉因加、百邁客生物、聖谷同創、康普森、嘉寶仁和、源宜基因、博淼生物、聖庭集團、中美泰和、斯克爾基因、華牛生物、微旋基因、安諾優達、基雲惠康、愛普益、麥基諾基因、量化健康、諾賽基因、毅新興業、博恒生物、百麥華康、華生恆業、路思達、鑫諾美迪、中科紫鑫、海克維爾、瑞德百奧、英木和、溯源精微、華弈生物、奧維森、布斯坦、信諾佰世、銀河基因、華諾時代、葯明康德、雲健康、派森諾生物、晶能生物、美吉生物、寶騰生物、凡迪生物、佰真生物、南方基因、烈冰科技、生工生物、鼎晶生物、銳翌基因、歐易生物、翰宇生物、泛亞基因、尤尼曼、聯合基因、吉瑪生物、康成生物、賽安生物、吉凱基因、上海敏芯、阿趣生物、博苑生物、豐核信息、生咨生物、英拜生物、凌科生物、泉脈生物、卓立生物、達邁生物、基因科技、基龍生物、源奇生物、賽優生物、湘雅醫學檢驗所、希匹吉生物、吉凱基因、百世嘉、派航生物、思路迪、銳翌生物、惠研生物、嘉因生物、允英醫療、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、藍圖基因、普元科技、早知道科技、英馬諾生物、恆創基因、瑞奧康晨、華因康、達安基因、拓普基因、基準醫療、銳博生物、燃石科技、基迪奧生物、永諾生物、坤圖生物、美格生物、金域檢驗、瑞科基因、賽哲生物、洪祥生物、貝達葯業、谷禾生物、浙江天科、中翰金諾、杭州英睿、壹基金、然鈉生物、晶佰生物、聯川生物、奧拓生物、艾迪康醫學、迪安診斷、博聖生物、菲沙基因、康聖環球、貝納基因、生命之美、數橋科技、錦奧生物、大眾源生、帕諾米克生物、金唯智生物、貝斯派生物、天昊生物、蘇州生物醫藥創新中心、 Qiagen、賽業生物、中宜金大、億康基因、所羅門兄弟醫學、迪康金諾、廣而生物、蘇博生物、銳創生物、健海生物、盤古基因、天津生物晶元、國信凱爾、先導藥物……
基因測序，或稱DNA測序，是指分析特定DNA片段的鹼基序列，也就是測定DNA上的腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）與鳥嘌呤的（G）的排列方式。這裡說基因測序主要是為了區分兩個概念，基因檢測和基因測序。這兩個概念比較容易搞混。
基因檢測包括：PCR，FISH，晶元技術，基因測序。基因測序技術是基因檢測的一種。基因測序目前主要有一代測序（Sanger測序）、二代測序（illumina/Life Tech）、三代測序（單分子測序）等。PCR、FISH和晶元技術，主要是通過已知序列去調查特定確定的片段序列或位點的有或無，重點在「檢」，而基因測序技術是把基因序列上的核苷酸一個一個的測出來，重點在「測」。相比較而言，基因測序的精準度最高，隨著基因測序的成本下降，最終測序技術將取代前三種技術。目前應用最廣的是二代測序，即NGS。整個基因測序行業，上游的儀器製造已經被illumina、life tech等少數幾個公司壟斷，中上游的試劑盒產品大部分並不具備技術壁壘，所以主要的機會都在中下游的服務應用。基因測序應用的分類
基因測序的應用主要可以分成兩部分：一部分是非人類基因組應用，另一部分可以歸為與人類基因組及健康疾病相關應用。（一）非人類基因組應用包括：科學研究、農業應用、環境污染監測等。科學研究主要包括：基礎科學研究、生物多樣性保護。農業應用主要包括：遺傳育種、食品及藥材鑒定。環境監測主要包括微生物測序。這部分業務多來自政府的政策性投入。（二）與人類基因組及健康疾病相關的應用主要包括：司法鑒定、消費級應用、醫療級應用三大類。精準醫療中的基因測序屬於這裡的醫療級應用。1、司法鑒定司法鑒定的需求主要來自於政府法務部門的剛需，這是一塊穩定的市場，且高毛利，可以帶來穩定的現金流。司法鑒定對基因檢測技術要求相對於消費和醫療級應用並不高，壁壘在於政府渠道並與政府部門形成穩定的合作關係。這種類型的公司有一定的投資價值。2、消費級應用消費級應用的測序公司在市場上有一些，主要涉及人類的一些個性特徵性基因檢測如天賦基因，酒精耐受，家族起源分析等，再就是根據相關基因營養學提供保健、健身、體重控制等保健服務，還有基於相關基因的易感或慢性疾病預防。由於目前這些檢測主要的依據來自於科學研究文獻，但相關知識、數據積累不夠，檢測分析結果跟事實並沒有百分百的對應關係，參考意義有限，因此消費者對相關產品的購買有非常大的彈性和不確定性，非剛性需求。個人消費端市場目前比較混亂，沒有形成規範。其中，早期開展的普通人個人基因組疾病風險預測，目前被FDA歸為醫療設備進行管理，停止不具備醫療資質的公司開展相關的業務，表明了FDA對疾病風險預測業務的嚴謹態度。這類公司中，代表性的如google旗下的23andMe。消費級的應用，目前的問題在於產品不成熟和需求的不確定。這種類型的公司，如果盈利模式單單只是通過對消費者提供這種服務，很難實現盈利，投資存在一定的風險性。但隨著研究的深入，數據、知識的積累，基因與環境作用的機理的發現，在保健市場和疾病防治、慢病防治領域，有一定的市場空間。美國保健品市場在100-300億美元，中國保健品市場規模在2000億元，預計到2020年將達到4000億元，在保健品服務市場上，以基因檢測作為保健養生的前導服務，與傳統保健服務相結合，可以對保健服務進行優化。另外，如果這種公司，在給消費者提供消費級服務的同時，跟消費者簽訂協議，要求可以將其的基因組檢測結果免費用於科學研究用途，那麼，這類公司就會變為數據公司，後面的估值邏輯可能就變得不一樣了。例如23andMe公司，這幾年通過在網上銷售個人基因檢測服務，已經收集了超過一百萬例標本數據，當然這個過程是燒了不少錢的。這一百多萬例人的基因組標本是個寶庫，很多藥廠、醫療機構和科研院所都可能是潛在的服務客戶。如23andMe與Genentech公司合作，就向其提供部分資料庫，以幫助其對3000多名帕金森患者做全基因組測序，以進行後續的相關治療藥物研發。
▲23andMe的產品資料3、醫療級應用醫療級應用是基因測序行業的主要應用發展方向，也是本文的討論重點。根據市場反饋的情況以及諮詢機構的測算，未來其在基因測序所有應用中所佔比例會越來越大，最終將超過70%。目前，醫療級應用主要有：生殖健康（NIPT、植入前胚胎遺傳學診斷）、遺傳性疾病檢測、心血管疾病、感染性疾病、藥物基因組學及新葯研發、體檢及疾病篩查、醫學基礎研究、腸道微生物宏基因組、腫瘤診斷及治療等。醫療級應用的基因測序技術，是精準醫療重要的組成部分，是基因測序技術應用的熱點。這些應用，從技術上來說，可以大致分成兩類，一類是驗證性的檢測，一類是探索性的檢測。驗證性的檢測已經有比較完整的知識依據和對疾病診斷的標準，如生殖健康領域的NIPT檢測，有明確的診斷標準和檢測SOP，主要針對13、18、21號染色體的三體檢查，這類公司對技術團隊的要求不高，因此市場以營銷和普及為導向，儘管有一定的市場空間，但由於沒有競爭壁壘，目前基本上已經沒有什麼再投資的價值。而帶有探索性的複雜的檢測，例如腫瘤診斷及治療，需要高通量測序，檢測出的突變結果可能沒有明確的標準，需要探索和研究，對團隊技術要求高。
▲NIPT檢測以市場規模最大的腫瘤檢測方向為例：根據illumina的測算，在所有這些應用中，目前針對人類第一大殺手疾病——腫瘤的基因測序將會佔比最高，市場需求最大。關於國內的腫瘤測序市場規模方面，可以做個簡單的測算，目前每年新增癌症患者300萬人左右，且發病率呈上漲趨勢。每個病人的診療花費大約在10萬，整個市場規模大約在3000億，而根據醫療過程中，葯、檢、診所佔的比例，腫瘤的基因診斷市場規模可達百億級別。腫瘤本身是一種基因病，腫瘤細胞的基因在不斷的發生突變，腫瘤組織是動態變化的，每個時期所檢測出來的基因組可能都有發生變化，目前相關的知識和數據均處在摸索和積累階段，仍然需要不斷的臨床實踐和研究投入。關於腫瘤的NGS基因檢測，目前主要有兩類，一類是實體瘤的突變基因組panel測序，一類是外周血的ctDNA檢測。ctDNA是液體活檢的一部分，液體活檢還包括CTC和外泌體的檢測。開發實體瘤NGS panel的代表公司有Foundation Medicine（FMI），該公司的主要產品FoundationOne檢測315個癌症相關基因的編碼區和28個基因內含子的重排區，其檢測方法2013年在Nature Biotechnology上發表。但正如MD-anderson癌症中心的病理專家指出，實體瘤NGS panel只是測量實體腫瘤的某一時刻的狀態，而不能追蹤到腫瘤發生的全過程，人體內腫瘤的狀態是會隨著時間不斷變化的。如對於已經發生轉移的癌症患者，如果僅僅取某個部位的癌組織，並不能反應患者的整體情況，但對所有癌組織都取樣又不好操作。並且，實體瘤組織活檢的相對滯後性對患者的治療也不利。
▲FoundationOne的主要檢測項目ctDNA的監測則只需要外周血標本，可以實時開展。外周血中的ctDNA的含量與腫瘤負荷及腫瘤進展相關，通過NGS對ctDNA進行定量分析，可以更早的發現腫瘤的變化。
▲ctDNA檢測ctDNA另一個應用是腫瘤的早期篩查。最新的研究證明ctDNA在腫瘤早期已存在於外周血中，如果開發出高靈敏的檢測方法，可以作為很好的先導指標，較影像學及其他檢測更早的發現腫瘤的發生。另外，在腫瘤的治療過程中，ctDNA也能較好的監測腫瘤的複發及狀態變化，對殘留的微病灶進行（MDR）進行監控。ctDNA的檢測相對於實體瘤的NGS panel檢測要求更高一些。較早進入ctDNA檢測領域的代表公司如約翰霍普金斯大學創立的PGDx公司，該公司在2014年獲得了無細胞DNA分析的許可，目前其在ctDNA領域有多項領先技術。
▲PGDx公司的ctDNA檢測產品：PlasmaSELECT 64目前，Illumina、塞默飛、FMI等公司均在研發ctDNA檢測。如Illumina公司在2015年投資4000萬美元的Grail 公司，據FastCompany報道，近期有望完成一筆17億美元的融資該公司計劃，以在英國開展涉及50萬人的大型ctDNA臨床試驗，目的正是為了劃定正常人的ctDNA基線，從而開發設計出腫瘤早篩產品。行業里什麼公司能夠建立自己的競爭壁壘？
實際上，基因測序服務並非大家通常所理解的僅僅是測序，這只是其中的一步。整個過程實際上包括：樣本處理（提取、建庫及捕獲），上機測序，架構演算法及數據處理，醫學注釋對應解讀及問題解決。在這四個步驟中，除了上機測序只需要買illumina等公司的測序儀直接測，沒有什麼壁壘之外，其他三個步驟各公司之間差異大，均可形成壁壘。以腫瘤的ctDNA檢測為例，因為血液中的ctDNA含量低，捕獲技術顯得尤為重要。目前主要的方法有羅氏旗下的NimbleGen在2014年發布的CAPP-seq技術，以及約翰·霍普金斯PGDx的Bert教授發明的Safe-SeqS技術，文後附參考文獻。目前市場上做ctDNA的公司基本都是採用這兩種技術。另外，貝瑞和康的cSMART捕獲技術僅用於NIPT，還沒有應用於腫瘤的文獻及報道。上面兩種技術雖然已經公開報道，但是每個公司的實驗室掌握情況可能並不相同。據我們調研的一家公司，他們在做ctDNA檢測時，捕獲技術的實驗摸索就花了一年多的時間，對分子實驗團隊的要求比較高。架構演算法方面，雖然有傳統的開源演算法可以模仿，但這些演算法最開始主要應用於科研領域，準確度方面還有很大的提升空間，因此需要專業的生物信息團隊進行優化提升。因為在測序的醫療應用方面，精準的要求是首要的，即患者基因有什麼樣的變化，數據必須百分百的準確得到。從測序儀測序得到的原始數據，需要後期經過基因組的比對，數據的過濾篩選等多個步驟才能得到基因組上的變異信息，從而為疾病的診斷和治療提供參考。基因數據分析和解讀也是基因測序服務的關鍵環節。最後是醫學注釋和解讀，拿到了準確的患者基因情況，需要根據最新的臨床醫學研究進展，對患者的基因情況進行醫學解讀，這就對醫學解讀團隊提出了很高的要求，需要既懂得生物信息學的臨床醫學研究生來完成工作。因為目前對腫瘤的認知還在不斷進步中，因此，這部分工作還帶有一定的探索性，除了對既有的知識的認知，還需要一定的研究分析能力，以發現新的突變和藥物靶點。另外，標本數據的積累，資料庫的構建也十分重要，這需要生物信息團隊和醫學解讀團隊協作來完成，對硬體和軟體都有較高的要求。這類公司通常都有自己的資料庫，並且都在不斷的收集數據。高水平的醫療級基因測序服務公司仍然是投資市場上的稀缺標的
因此，一家完善的醫療類基因測序公司，至少包括完整的分子實驗團隊、生物信息團隊和醫學解讀團隊。按照這個能力的標準要求，實際上，國內市場上的能有這樣水平的基因測序公司不超過十家，即使是衛計委發放試點牌照的一些LDT試點單位也未必能做到。另外，還有一個比較標準是國家衛計委臨檢中心組織的臨床醫學實驗室的室間質評，符合一定標準的實驗室參與評比，由衛計委打分給出最終的評判結果。基因測序重點在診，而對於患者而言，診斷之後，重點在治。因此，行業內一些優秀的公司，除了在腫瘤DNA的測序上不斷改進升級，也像23andMe一樣，向下游的疾病治療進行延伸，與製藥公司及生物技術公司合作開展治療方法的研發和藥物的研發，如細胞免疫治療、靶向藥物研發。除了腫瘤之外，遺傳性疾病的NGS檢測，植入前胚胎遺傳診斷，目前行業增速也非常快。在藥物基因組學、感染性疾病、心血管疾病、腸道微生物宏基因組學領域，NGS都有非常好的應用前景。
▲腸道微生物宏基因組檢測應用最後回到開頭，基因測序是否過熱？根據上面的分析，基因測序的應用領域廣泛，行業內的公司並非全部都扎堆在精準醫療的診斷領域，並且實際上，高水平的醫療級基因測序服務公司仍然是稀缺標的。前段時間，禮來公司的輕度阿爾茨海默病藥物Solanezumab倒在了三期臨床，上十億美金的研發打了水漂。在醫療行業中，相比起製藥來說，基因測序行業的沉沒成本要小得多。再從整個資本市場來看，錢多而優質資產少，這種現象並非醫療領域獨有。因此，目前資本在優質的基因測序公司的投入上，仍然是不夠的。Reference：1、 An Introduction to Next-Generation Sequencing Technology，illumina2、 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, 20134、 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, 20145、 Kinde I, Vogelstein B，et al. Detection and quantification of rare mutations with massively parallel sequencing[J]. PNAS，20116、 Use of Standards in FDA Regulatory Oversight of Next Generation Sequencing（NGS）-Based In Vitro Diagnostics(IVD) Used for Diagnosing Germline Diseases，FDA7、 Use of Public Human Genetic Variant Databases to Support Clinical Validity for Next Generation Sequencing（NGS）-Based In Vitro Diagnostics，FDA本文作者張耀洋為分享投資享投就投投資經理，中山大學生物技術學士，清華大學生物學碩士；曾在廣葯集團、金域檢驗實習和工作，之後在私募基金從事醫療投資研究工作，主要涉及醫療子行業及相關公司。歡迎聯繫：zhangyy@sharecapital.cn。
推薦閱讀：
