国产第三代基因测序仪问世 有望打破中国市场的欧美垄断

摘要:我国的基因测序上游市场一直被欧美企业垄断,基因检测仪基本靠进口,企业每年都需要支付上百亿的试剂费用。在此窘境之下,自主研发基因测序仪变得至关重要。

国产第三代基因测序仪问世 有望打破中国市场的欧美垄断

长久以来,中国的基因测序上游市场一直处于被欧美企业垄断的窘境中。目前,由于中国的基因测序仪基本依靠进口,企业每年需要向欧洲、美国支付共上百亿的试剂费用。作为基因行业上游市场的核心,基因测序仪的自主研发显然成为了推动国内基因检测行业发展的重要因素。

好消息是,就在昨天,科技部的一条消息显示,南方科技大学贺建奎教授的团队成功研发出具有完全自主知识产权的亚洲第一台第三代基因测序仪GenoCare。

与目前全球最成熟的二代基因测序技术相比,第三代基因测序技术仍然处于兴起阶段,但这并不影响行业对第三代基因测序仪的期待。据了解,第三代基因测序仪GenoCared的准确率已经达到99.9985%,并且取得政府医疗器械证备案,首笔订单达到700台测序仪,将被应用于科研和临床检测。

作为首个国产第三代基因测序仪,GenoCared的出世是令人振奋的,但正如每个新生事物都会有不完美,成本居高不下、错误率高、核心零件需要进口等依旧是这个“小家伙”需要解决的问题。

自主研发缺失下的突破

以Illumina、Life Tech和罗氏为代表的欧美企业凭借超高通量和相对较长读长的优势,在中国占有大部分的市场份额。实际上,自主研发、自主创新技术平台一直是中国基因测序行业的一块短板。然而,短板所带来的高昂代价,也促使从业者研发拥有自主知识产权的产品。

自主研发的缺失主要体现在基因测序的成本上。在完全依赖进口的情况下,欧美企业定下的设备、软件、试剂价格都很高,这无论对于科研还是临床都是不划算的。在这种情况下,制造完全自主研发、生产的产品就成了必然的选择。

目前,国内企业将测序设备国产化的方法主要有三种:一是贴牌。国内企业与欧美测序仪厂商合作,直接在其产品上贴上中国企业的牌子。举例来看,达安基因通过贴牌的方式将Life Tech引入中国医疗市场,贝瑞和康也是通过贴牌的方式将Illumina的产品引入中国医疗市场。二是收购外国企业。华大基因在2013年3月份对美国测序仪生产商CG原有测序仪的收购就是一个例子。三就是完全自主创新研发、生产的国产化。

作为基因测序产业链上壁垒最高的部分,即使有三种方法去推动测序设备国产化,但是鉴于成本和技术难度,目前国内做测序设备的企业极少。根据《2017年中国基因测序产业图谱》显示,目前中国做测序设备的企业仅11家,做耗材及试剂的也仅有25家。

在这种情况下,为了鼓励相关企业的发展,政府部门也出台了一系列相关政策。一方面,自2014年起,中国先后发布了13条与之相关的关键性国家政策。另一方面,自2015年开始,中国陆续审批108家医疗机构开展高通量基因测序产前筛查与诊断(NIPT)临床试点;审批通过13家医疗机构开通高通量基因测序植入前胚胎遗传学诊断(PGD)临床应用试点;通过了13家医院和7家第三方检验中心作为第一批肿瘤诊断与治疗专业高通量基因测序技术临床应用试点单位。

在市场的需求和政策的推动下,一些企业开始尝试测序设备的自主研发。研发了GenoCare第三代单分子测序仪的深圳市瀚海基因科技有限公司便是其中之一。该产品可应用于产前筛、胚胎植入前遗传学筛查、肿瘤、新生儿(单基因病筛查,遗传病基因筛查)、单细胞测序等。

而这个产品之所以被重视,主要是其相对于二代测序仪来说,在准确率不变的情况下,有希望提高测序速度,降低成本,并应用与临床与科研之外,成为大众有机会消费使用的产品。

从准确率上来看,据此前中美科学家联合在国际知名生物学预印杂志BioRxiv上发表的论文显示,使用GenoCare第三代单分子测序仪完成的大肠杆菌的基因组测序,准确率达到99.7%。此外,在由南方科技大学、美国莱斯大学、北京基因组研究所和瀚海基因公司共同完成的对比试验中,美国Illumina二代测序仪和瀚海基因GenoCare三代测序仪并行比较大肠杆菌的测序数据,结果表明GenoCare三代测序仪基因组与Illumina测序仪的结果的一致性达到99%。

从成本方面来看,据了解,GenoCare使用的是单分子测序,DNA测序时,不需要经过PCR扩增,可大幅降低试剂消耗量。此外,GenoCare所有试剂、仪器都在国内生产、集成和组装,成本因此降低。

值得注意的是,目前的国产测序仪,无论是二代还是三代,其核心零部件都需要进口,比如光学系统中的部分核心器件来自日本、德国,测序芯片和微流控系统需来自新加坡、美国。如此看来,如果未来可以将核心零部件也进行自主研发,其成本还会进一步降低。

市场等待铺开

虽然GenoCare的前景非常可观,但是在市场化、产业化的路上,依旧有很多难题需要解决。

在市场占有率方面,对于三代测序仪来说,进入市场的首要困难就是取代二代测序。虽然三代、四代测序仪是未来有前景的发展方向,但短期内,二代测序仪无论在国内还是国外都依然是主流。

一方面,欧美企业的二代测序仪在国内占了很大的市场,业内普遍认为,第二代测序技术设备供应商主要是Illumina,其市场占有率已经达到70%。

另一方面,中国自主研发的二代测序仪也在崛起。2014年7月2日,国家食品药品监督管理总局发布公告,“第二代基因测序诊断产品批准上市”,国产基因测序设备开始涌现。

据国家食药总局官方网站显示,截至目前,我国已经批准的国产基因测序仪共有八款,分别是华大基因的BGISEQ-100和BGISEQ-1000、BGISEQ-500、达安基因的DA8600、华因康的HYK-PSTAR-IIA、博奥生物的BioelectronSeq4000、贝瑞和康的NextSeq CN500以及NextSeq 550AR。

此外,还有如中科紫鑫的测序仪也属于完全我国自主创新研发的产品。

在适用范围方面,由于暂时还没有获得CFDA的认证,三代测序仪暂时仅可应用于不需要申请注册证的科研领域。而已经获得CFDA认证的二代测序仪则可以应用于科研和临床两个市场。瀚海基因创始人贺建奎曾表示,GenoCare的临床实验已经启动,正在走试验、申报流程。

在销售渠道方面,三代测序仪需要向产业中下游扩展。就瀚海基因的商业模式来看,企业将与合作伙伴共同布局,开发如肿瘤基因检测、遗传基因检测、传染病检测等方面的应用,同时通过合作伙伴将测序仪销售到医院。

在市场认可方面,目前第三代基因测序单读长错误率比二代测序仪更高。据兴证医药研报显示,第三代基因测序单读长错误率在15~40%,二代测序的错误率低于1%。此外,相对于二代测序,三代测序的样本量、数据量需要积累,中下游应用开发也刚起步。

对于还处于成长初期的三代测序仪来说,过去的十余年发展的可谓艰辛,虽然其在科研市场崭露头角,但因错误率高、成本高等原因始终未能进入临床市场,更谈不上产业化。截至目前,全球自主研发三代测序仪的企业只有三家,另外两家分别是美国Pacific Biosciences和英国Oxford Nanopore Technologies。

此次,GenoCare的研发成功为国产测序仪打了一剂强心针。据了解,瀚海基因已开始在罗湖莲塘工业园建设1万平米的第三代测序仪生产线,建成之后产能将达到每年1000台,产生50亿元价值。

这或许正是打破欧美企业在中国基因测序上游市场垄断的一个机会。

本文为 品途商业评论(http://www.pintu360.com)转载作品,作者: 郑琪,责编:董童。转载()请联系原作者。本文仅代表作者观点,不代表品途商业评论观点。

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