NGS读长短、拼接组装难度大,是全球基因测序行业共同面临的技术共性,并非某一厂商的特定短板。就全球基因测序设备及耗材市场格局而言,海外巨头占据主导地位:2019年,Illumina全球市占率74.1%,Thermo Fisher占13.6%,中国厂商华大智造占3.5%。中国企业在全球基因测序产业链中处于追赶者位置,在上游设备制造领域已实现突破,但整体与海外龙头仍有明显差距。
全球技术共性:读长短与拼接难题
NGS(下一代测序技术)凭借高通量、高准确性、高灵敏度、自动化程度高、成本低等优势,是当前基因测序大规模商业化应用的主要推动力。但NGS技术本身存在读长短、拼接组装难度大的固有局限,且建库过程中的PCR扩增可能错配碱基,测序过程较复杂。这些技术难点是全球所有NGS厂商共同面对的,并非中国企业的独有问题。2011年后兴起的第三代测序技术(单分子测序)虽可读取更长序列,但错误率仍较高、平均成本也更高,因此NGS在未来一段时间内仍是主流技术。
全球竞争格局:巨头垄断与专利壁垒
基因测序设备及耗材市场高度集中。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占74.1%、Thermo Fisher占13.6%、华大智造占3.5%。在中国市场,同年Illumina占61%、华大智造占24%。
测序技术的核心壁垒在于对测序原理的理解以及围绕技术构建的专利网。Illumina作为全球领导者,专利数量超12000项,其中美国2900多项、欧洲1174项、中国1065项,并多次对同行发起专利诉讼,限制了后进入者的快速发展。新进入者只能通过独创技术绕开现有专利体系,华大智造即采用DNA纳米球与联合探针锚定聚合相结合的技术路线,与Illumina的桥式PCR扩增路线形成差异化。
中国厂商的追赶路径
从产业链看,上游仪器设备制造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,而中下游竞争激烈。华大智造属于典型的上游企业,其技术路线具有检测准确性高、数据重复序列率低、通量覆盖广等特点,不同测序仪器机型的单机单次运行测序通量范围为0.25-72000Gb。中国厂商在技术积累、专利布局、渠道建设方面与海外龙头仍有差距,但已通过自主研发形成了独立的技术路线,并在全球市场占据一席之地。未来追赶的关键在于持续的技术迭代、专利布局完善以及产品与用户的磨合打磨。
常见问题
中国厂商在基因测序上游是否已有突破?
华大智造已进入全球基因测序设备及耗材市场前三,2019年全球市占率3.5%、中国市场占24%,并采用与Illumina不同的独创技术路线,具备较强的竞争力。
NGS读长短的问题未来会被替代吗?
第三代测序技术(单分子测序)理论上可测定无限长度的核酸序列,但当前错误率较高、成本也更高,NGS仍是主流技术。读长短是NGS的固有技术特性,各厂商均需通过算法和拼接策略来应对。
中国厂商与Illumina的差距主要体现在哪些方面?
差距主要体现为专利网密度、数据积累、渠道建设和产品迭代经验。Illumina专利超12000项并通过诉讼限制竞争者,而技术从专利到量产成功还需长期与用户磨合打磨,这是新进入者面临的主要挑战。