进入21世纪，生物产业出现以分子设计、基因操作和基因组学为核心的技术突破，推动了以生命科学为支撑的生物产业深刻改革，全球生物产业进入了一个飞速发展的新时期，对解决人类面临的人口、健康、粮食、能源、环境等主要问题具有重大战略意义。下面一起来了解下基因测序产业链代表企业及行业发展现状。
基因测序产业链
基因测序行业的上游主要为设备端，包括测序仪、测序试剂和耗材的供应商，代表公司为Illumina、Roche、Thermo Fisher等，国内90%以上的市场被进口所垄断。
基因测序行业中游主要为服务端即基因测序服务提供商，包括测序服务及生物信息学的数据分析、面向基础研究的测序服务和面向终端用户的临床、医疗类的测序服务，该领域增长速度最快，是国内企业的主攻方向，呈现出短期加速分散化的竞争态势。随着准入标准的提高，集中度提升是必然趋势，未来行业龙头、产业模式成熟且具备持续布局能力，以及具有强大生物信息学分析和数据处理能力的企业有望从中脱颖而出。
基因测序行业下游是应用端即终端用户，主要包括医院、第三方医学检验所(独立实验室，ICL)的临床应用端，以及大学、医院、研究所、药企的科研机构端。从应用领域来看，目前相对成熟的是无创产前诊断(NIPT)的生育健康领域，未来最具价值的是肿瘤筛查和个性化治疗领域，其他还包括遗传缺陷基因检测、致病基因检测、病原微生物检测、疾病风险评估等。
基因测序产业链上下游代表企业
备注：上述企业的市值/估值为2017年某统计时点的数值，不代表作者最新观点。
1、基因测序产业链上游
基因测序行业的上游为测序仪、测序试剂和耗材的供应商，代表公司为Illumina、Roche、Thermo Fisher等，测序设备的科技含量和技术门槛很高，行业集中度高，国内90%以上的市场被国际巨头的产品所垄断。
全球测序仪市场格局
2013年全球新一代测序仪市场格局、2016年全球新一代测序仪市场格局
测序行业上游竞争的核心是测序仪的竞争。此前，全球的测序仪市场被Illumina、Life Technologies(2012年被Thermo Fisher收购)和Roche三家公司瓜分，长期处于寡头垄断的局面，其中又以Illumina的市场份额最大；2013年，Illumina的市场份额为71%；在之后的几年中，借助HiSeq系列测序仪的不断升级和推广，Illumina继续蚕食剩余的市场份额，逐渐形成了一家独大的局面；截至2016年末，Illumina的市场份额增长至84%。
纵观第二代测序技术的发展历史，我们发现测序仪的开发模式主要是自主研发和外延并购两种。在发展初期，由于技术不成熟，企业多以自主研发为主。随着市场和技术的成熟，企业间并购逐渐增加，比如2006年Illumina收购Solexa、2007年Roche收购454 Life Sciences、2010年Life Technologies收购Ion Torrent等。正是由于这种发展模式，第二代测序技术发展初期出现多强争霸的局面，随着优秀产品的不断研发成功以及重大并购亊件的发生，行业集中度不断增加，形成了强者恒强的局面。短期内Illumina等公司的行业垄断地位难以被打破，其它公司也难以进入测序仪市场参与竞争。在国内，Illumina采取与多家测序服务公司如贝瑞和康、安诺优达等合作的策略抢占市场，同时通过产品主动降价等策略抑制下游企业进入上游市场，从而掌握绝对的话语权，同时又通过下游企业的代理和市场推广来培育市场。
每一款新型测序仪的面世都是基于测序技术理论和方法的突破，因此测序仪市场技术壁垒很高，全球市场长期被国外几家大的测序仪生产商所垄断。近年来，我国的测序企业也开始尝试进入测序仪市场，主要有三种模式:（1）并购国外的测序仪生产企业，在其核心技术的基础上进行改造升级，推出自主品牌的测序仪，以华大基因股份有限公司为代表；（2）自主研发，以深圳华因康基因科技有限公司（以下简称“华因康基因”）、吉林紫鑫药业股份有限公司等公司（以下简称“吉林紫鑫”）为代表；（3）贴牌生产，与国外知名测序仪生产企业合作，在其测序仪原型的基础上加以改造，形成具有特殊用途的自主品牌的测序仪，代表公司是北京贝瑞和康生物技术有限公司（以下简称“贝瑞和康”）、达安基因和北京博奥生物有限公司（以下简称“博奥生物”）等。
目前国内测序仪生产企业无论是并购还是自主研发的测序仪，与市场上主流的测序仪相比还是存在性能较弱、成本较高等诸多劣势。
2、基因测序产业链中游
行业中游为基因测序服务提供商，包括测序服务及生物信息学的数据分析、面向基础研究的测序服务和面向终端用户的临床、医疗类的测序服务（该领域增长速度最快，是国内企业的主攻方向），呈现出短期加速分散化的竞争态势。随着政策准入标准的提高，集中度提升是必然趋势，未来行业龙头、产业模式成熟且具备持续布局能力，以及具有强大生物信息学分析和数据处理能力的企业有望从中脱颖而出。
3、基因测序产业链下游
行业下游是终端用户，主要包括医院、第三方医学检验所(独立实验室，ICL)的临床应用端，以及大学、医院、研究所、医药企业等科研机构端、临床级应用端和消费级应用端，其中短期内易于产生商业化价值的是临床端和消费端。从应用领域来看，目前相对成熟的是无创产前诊断(NIPT)的生育健康领域，未来最具价值的是肿瘤筛查和个性化治疗领域，其他还包括遗传缺陷基因检测、致病基因检测、病原微生物检测、疾病风险评估等。
科研端的客户主要是各大高校及科研院所的研究人员，基因测序作为一项基础性的外包服务供给科研人员。
临床端的主要客户是医生和患者，精准医疗可以提升医生的诊疗水平。消费端的主要客户是患者，出于对健康的考虑，他们希望通过基因测序技术进行疾病的预防和筛查、医疗伴随诊断、治疗后健康的指标监控等技术手段来降低健康风险。
基因测序行业最终面向的终端是个人客户，但目前市场处于推广阶段，针对C端用户的市场推广成本太高，而目前国内大部分医疗机构不具备独立向患者提供基因测序服务的能力，为基因测序企业进行商业合作提供了机会。目前与基因测序行业合作较多的相关医疗机构主要是综合性医院或专科医院的检验科、体检中心、第三方医检所等。
不同的基因测序企业除了基础的测序服务外，在不断开发自己的独特临床产品线（肿瘤类、生育健康类和慢性病类），因为生物医学诊断产品的研发特殊性（技术壁垒高，临床产品开发难），大部分企业仍处于收集大量临床生物样本并分析、开发诊断产品的持续研发投入阶段。未来基因测序企业如果开发出来独特的临床诊断产品，将长期垄断市场，为企业带来丰厚的收益。
基因测序行业发展现状
1、国际发展现状
（1）全球基因组学应用行业概况
从1988年人类基因组计划启动开始，基因组学应用的壮阔前景开始展现在人类面前，1998年毛细管测序技术问世，2005年第二代测序仪诞生，2013年第二代测序仪上市。随着测序成本的显著降低和生物信息分析能力的显著上升，美国等西方发达国家已在这一领域做出前瞻式布局，鼓励高端测序仪的研发和商业化、建立配套的生物信息计算平台、推进基因组领域的科学研发和临床转化。
（2）基因测序技术的发展现状
自Frederick Sanger提出双脱氧核苷酸末端终止法以来，测序技术已经历了近40年的发展，根据核心技术的区别与进步，可以分为三代：
基因测序技术发展简图
第一代测序技术——始于1977年
1977年，Sanger提出了双脱氧核苷酸末端终止法，同年A.M.Maxam和W.Gilber也提出了化学酶解法，标志着第一代测序技术的诞生。
第二代测序技术——始于2005年
2005年，454 Life Sciences公司开发出全球第一台商业化的基于边合成边测序技术（Sequencing by Synthesis）的第二代DNA测序仪GS 20，拉开了基因产业发展的序幕。之后数年基因测序行业内经历了激烈的竞争，逐步形成较为稳定的格局：
（a）2006年，ABI公司推出Solid测序平台。2008年Invitrogen与ABI合并成立了Life Technologies。2010年Life Technologies收购Ion Torrent，2013年Life Technologies被科研服务供应商Thermo Fisher收购，SOLiD平台逐步淡出市场，主推2011和2012年陆续发布的Ion PGM和Ion Proton两款测序设备。
（b）2006年Illumina收购Solexa，全面接收Solexa的研发平台之后，开发出了著名的HiSeq平台系列。2010年Illumina推出技术更新的第二代高通量测序仪（HiSeq 2000），测序周期和成本大幅下降。
（c）2007年Roche收购454 Life Sciences，2013年Roche宣布关闭454测序业务，并决定于2016年全面终止相关服务，454测序仪逐渐退出市场。
（d）2013年华大基因全资并购Complete Genomics，全面接收研发平台后，分别于2014年推出测序仪BGISEQ-1000、BGISEQ-100，2015年推出新型桌面化测序系统BGISEQ-500。
第三代测序技术——始于2008年
2008年Helicos Biosciences推出了首台单分子测序仪。2011年4月Pacific Biosciences推出PacBio RS。
相较第二代测序，第三代测序具有速度快、读长长、可直接测甲基化的DNA序列、不需要PCR扩增、无碱基偏好等优点，同时也存在准确率低、依赖酶活性等缺陷。未来，第三代测序技术是长期发展趋势。
目前测序服务行业的商业市场上最成熟的技术是NGS技术。
（3）临床测序服务技术
全球第一个基因测序的临床产品（NIPT）于2011年起诞生于美国，目前美国的NIPT市场主要为4家公司所覆盖，分别为Sequenom，Verinata Health(2013年被Illumina收购)，Ariosa Diagnostics和Natera。
国外NIPT公司概况
四家公司的NIPT服务技术主要包含以下两类：
（1）采用高通量全基因测序的方法对样本进行检测。采用高通量全基因组测序方法的Sequenom和Verinata公司所提供的检测产品，需要的测序数据量相对较大，每个检测样本需要获得的Reads数需要达到1300万条以上。
（2）采用靶向区域测序的方法对染色体多倍性进行分析。由于进行染色体多倍性分析所选择的区段大小不同，所需要的测序数据量也不尽相同。
美国的NIPT公司在费用支付上通常采用两种方式，个人自费或个人及保险共担的形式。个人自费所需要支付的费用从295美金到1700美金不等。例如Verinata在美国已拿到超过1.3亿人次的保险合同，而Sequenom也已拿到类似数量的保险合同。
在欧洲，NIPT市场主要为LifeCodexx公司所占有。该公司是唯一一家获得欧洲NIPT IVDD（体外诊断指令）认证的公司。其通过与Sequenom合作，采纳了Sequenom的技术规范，单个样本的检测数据量达到10-30M，单次检测费用需要1，000欧元左右。
2、国内发展现状
（一）上游基因测序仪器和试剂生产
我国的《外商投资禁止目录》明确规定，禁止外商从事基因测序相关业务，国外基因测序相关设备生产企业只能通过授权华大基因、贝瑞基因等国内企业通过贴牌方式进入国内市场，而基因测序服务行业国外企业则无法涉足。
目前国内企业在核心测序技术及配套仪器制造方面与国际知名企业存在较大的差距，短期内较难研发出具有世界先进水平的基因测序仪，因此目前主要在测序试剂、耗材、检测等项目的开发领域进行布局。
在国产商业测序仪市场方面，国内企业通过海外并购、贴牌生产和自主研发等方式在市场逐渐建立自己的品牌口碑，已经在仪器和试剂层面均获得注册证。
国内基因测序仪生产厂家发展路径
2014年7月，华大基因的新一代测序产品也获得了CFDA的批准，包括BGISEQ-100、BGISEQ-1000两个型号的基因测序仪，以及胎儿染色体非整倍体（T21、T18和T13）检测试剂盒。
2014年11月5日，国家食品药品监督管理总局批准了达安基因的基因测序仪和胎儿染色体非整倍体21三体、18三体和13三体检测试剂盒（半导体测序法）医疗器械注册。
2015年4月，贝瑞和康的基因测序仪（NextSeq CN500），以及胎儿染色体非整倍体（T13/T18/T21）检测试剂盒已通过国家食品药品监督管理总局（CFDA）的批准。NextSeq CN500基因测序仪是贝瑞和康与Illumina公司合作，为满足中国临床需求而设计制造的一款新型高通量的基因测序仪。
国产二代高通量测序仪（NGS）情况
（二）中游基因测序服务
从目前中国基因测序产业的格局来看，华大基因在研发技术源头依然具备一定优势，但是在商业市场上“一家独大”局面已改变，整个测序服务的产业链已走向细分领域深度竞争的局面。从市场需求的角度来看，基因测序的市场发展十分广阔。从疾病发病率趋势看，近十年来我国癌症发病率和死亡率不断上升，从实现时间和疗法本身的潜力角度来看，癌症的测序应用将会是未来一段时间最大的市场。
目前国内的基因测序公司，多分布在产业链中下游。国内中小型的基因测序服务公司有有几百家，其中有约30多家有技术优势的公司在基因数据库与分析方面布局，近40家公司在研发基因数据与各种疾病的关联度方面布局，近100家公司锁定肿瘤相关领域。
基因测序市场的应用主要集中在产前DNA检测（NIPT）、癌症诊断和遗传疾病检测等项目。比如产前DNA检测可通过对孕妇外周血的基因测序，了解到胎儿的基因情况，诊断胎儿的染色体是否存在异常情况从而导致一些临床疾病。
2014年华大基因和达安基因的胎儿染色体非整倍体检测试剂盒（NIPT）相继获批，2015年博奥生物和贝瑞基因的胎儿染色体非整倍体检测试剂盒（NIPT）相继获批，2017年安诺优达的NIPT试剂盒获批，至今国内已有5家基因测序公司获得NIPT的批文，基因测序在生育健康市场得到快速发展。
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