基因测序行业从罗氏454退场到Illumina称霸的格局，本质上是技术路线迭代与专利壁垒共同作用的结果。罗氏454因焦磷酸测序的通量和成本限制，于2016年底终止了其NGS测序业务；而Illumina凭借桥式PCR扩增与边合成边测序的技术路线，以及密集的专利网络，成为全球基因测序仪领域的领导者。这一过程也催生了华大智造等新玩家通过收购与自研跻身上游，使今日行业形成多强并立的竞争态势。
技术迭代：从Sanger到NGS再到第三代测序
高通量测序技术（NGS）以其通量高、准确性高等优势，克服了Sanger测序技术成本高、通量低、对人力需求大等缺点，成为基因测序大规模商业化应用的主要推动力。NGS的核心优势包括高通量、高准确性、高灵敏度、自动化程度高、成本低，且可用于未知物种和未知基因的检测。
2011年后，以PacBio公司的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔单分子技术为代表的第三代测序技术兴起，其最大特点是单分子测序、无需PCR扩增、理论上可测定无限长度的核酸序列。但第三代测序的测序准确度与NGS尚有差异，单条序列错误率较高，平均成本也高于NGS，因此NGS技术仍是目前主流，并在未来一段时间内持续主导市场。
关键拐点：罗氏454退出与Illumina的专利护城河
NGS测序技术按原理主要分为四大类：罗氏454的焦磷酸测序、Illumina的桥式PCR扩增与边合成边测序、赛默飞的乳液PCR与半导体合成测序，以及华大智造的纳米球与联合探针锚定聚合技术测序。其中，罗氏焦磷酸测序因通量和成本限制，于2016年底终止了其454公司的NGS测序业务，成为行业格局重塑的标志性事件。
测序技术的核心壁垒在于对测序原理的理解以及围绕测序技术构建的专利网。Illumina通过数据库检索到的专利数量超过12000项，其专利网极其密集，并多次对同行发起专利诉讼，包括2010-2011年多次诉讼Complete Genomics专利侵权（双方于2013年和解）、2016年对Oxford Nanopore Technologies提起诉讼，以及2019-2021年多次对华大智造发起专利诉讼。这些专利诉讼限制了后进入者在测序仪领域的快速发展。
产业链格局：上游主导价值，华大收购CG跻身制造
基因测序产业链上游为仪器和试剂耗材供应商，中游为测序服务商，下游为终端应用场景。上游设备制造领域集多种交叉学科于一体、研发周期长，技术壁垒高，议价能力强。正是由于上游企业的强势，华大在2013年收购Complete Genomics，进入上游制造领域。
从全球竞争格局看，基因测序设备及耗材市场主要被Illumina等海外龙头占据。根据华大智造招股书数据，2019年全球基因测序仪器耗材市场（以销售额计）中，Illumina市占率为74.1%，Thermo Fisher为13.6%，华大智造为3.5%；同期中国市场（以销售额计）中，Illumina市占率为61%，华大智造为24%。从价值链看，以Illumina为代表的上游设备、试剂供应端毛利率和净利率最高。
常见问题
罗氏454为何退出NGS市场？
罗氏454采用的是焦磷酸测序技术路线，其测序通量和成本始终限制技术的推广。在NGS技术快速迭代的背景下，罗氏于2016年底终止了其454公司的NGS测序业务，成为行业格局重塑的标志性事件。
Illumina的竞争壁垒主要体现在哪里？
Illumina的核心壁垒在于其技术路线与专利网络。其桥式PCR扩增与边合成边测序结合的技术路线具有检测准确性高、通量覆盖广的特点，同时公司构建了超过12000项的专利网，并通过专利诉讼限制后进入者发展，形成较高的行业进入门槛。
华大智造如何进入上游测序仪市场？
华大在2013年收购Complete Genomics，进入上游制造领域。华大智造采用DNA纳米球与联合探针锚定聚合相结合的技术路线，具有检测准确性高、产出数据重复序列率低、通量覆盖广等特点，在全球市场占据一定份额，成为上游市场的重要参与者。