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2017年01月20日 上一期 下一期

Illumina发布“拐点级” 基因测序系统 有望大幅降低成本

卢杉

    本报记者 卢杉 上海报道

    2017甫开年,基因测序巨头Illumina动作频频。

    从1月9日到13日,Illumina在今年的JPMorgan健康大会上发布了新一代测序系统NovaSeq,官方称“旨在将来使基因组测序价格进一步降至100美元”;此外,宣布与IBMWatson、飞利浦达成基因服务类合作计划;与Bio-Rad实验室联合发布IlluminaBio-Rad单细胞测序方案等。

    其中最引人瞩目的新一代测序系统“NovaSeq”,被Illumina总裁兼CEO Francis deSouza称作“Illumina创新历史上的一个最重要的拐点。如同2010年首次发布HiSeqX将每个基因组的成本降至1000美元一样,我们相信今日发布的NovaSeq架构发展而来的系统,总有一天会将单个基因组的价格降至100美元。”

    业内一位人士向21世纪经济报道记者表示:“这让本来就占据巨大优势的Illumina又甩出了同类竞争者好几个身位。”

    目前Illumina在基因测序产业链上利润最大的上游设备和耗材领域占有最重的市场份额。根据公开数据,2016年全球主要基因测序设备公司销售占比,前三分别为Illumina83.9%,Thermo Fisher9.9%,Roche5.2%。

    另一方面,Illumina不断将触手往中下游服务市场延伸。在去年年初的JP摩根健康医疗大会上,Illumina宣布成立针对癌症早期筛查的血液基因检测公司Grail,其投资者包括亚马逊创始人杰夫·贝佐斯及微软创始人比尔·盖茨。

    “据我们所知,Grail是该领域中首家提供无症状液体活检筛查的公司。”其时,Illumina全球公共关系总监Eric Endicott在接受21世纪经济报道记者采访时表示,绝大多数涉及新一代测序的公司都在采用Illumina的技术开发液体活检产品,提供分析晚期病症、监测疾病治疗过程或复发状况的服务,“但它们尚不能针对无症状人群进行筛查。”

    加上此次宣布与多家公司开展的基因数据、分析及服务类合作计划,可以预见,Illumina正在不断布局、掘金中下游市场。

    新技术迭代加快

    基因测序行业产业链分为:上游设备端,包括测序设备的研发制造和耗材及试剂生产;中游的服务端主要为基因测序和数据分析服务;下游应用端面对科研机构、医院、制药企业及个人消费等。

    近年来,基因测序设备的更新迭代速度不断加快,受益于此,基因测序成本也大幅下降。1986年,第一台商用基因测序设备问世,19年后第二代测序设备出现,从第二代迭代到第三代设备时间缩短至5年。

    目前基因测序领域上游技术测序仪、试剂主要被国外公司垄断,由于技术门槛高,后来者很难从这一领域切入抢占市场,而上游巨头们还在不断通过大举投资并购,布局中下游市场。

    Illumina如今的霸主地位也是一步步并购来的。

    1998年4月,David Walt、CW集团的Larry Bock、John Stuelpnagel、Anthony Czarnik以及Mark Chee成立Illumina公司,创立之初仅雇佣25个员工,其时主要业务是销售用于检测基因组上特定部位的重要变化的生物芯片。2000年Illumina上市,2007年Illumina斥资6亿美元收购基因测序公司Solexa,进军基因测序市场。

    之后一年Illumina收入达到1亿美元,并开启了一路“买买买”的节奏。陆续大手笔收购了Epicentre、Bluegnome、Verinata、Advanced Liquid Logic、NextBio等公司,涉及基因测序技术的各个方面。

    2014年,Illumina收入达18.6亿美元,2015年收入为22.2亿美元,同比增长19.4%。其产品线主要分为高通量生物芯片检测仪、高通量测序仪及定量PCR仪三类。

    Illumina占据着超过全球基因测序设备2/3的市场份额。2014年,Illumina推出HiSeq X Ten基因测序仪,将单次基因组测序成本降到1000美元以下,为目前市场上最畅销的产品。

    根据艾瑞2016年5月发布的数据,在全球60多个国家中共有7389台基因测序设备, Illumina的HiSeq 2000、GA 2x、MiSeq和NextSeq等测序平台占比为83.9%;Thermo Fisher公司的SOLiD、Ion Torrent和Ion Proton等测序平台占比为9.9%;Roche公司的454平台占比为5.3%。

    据Illumina方面称,此次推出的新一代的NovaSeq系列,NovaSeq 6000和NovaSeq5000将分别于2017年3月和2017中期发货,为“全新的可扩展测序架构”。亮点在于“除了一台能够在每次运行时对3-48个人类全基因组进行测序的仪器以外,NovaSeq系统将会通过广泛应用于匹配肿瘤和正常配对的超深度测序、大规模发现复杂疾病有关的变异,以及为选择特定性状对种子库进行低覆盖度测序的能力而打开全新市场。”

    针对业内有传闻此次新品为BGI压力下被动发布,“NovaSeq系列并不是一个仓促发布的产品,这个系列的研发已经有三四年之久,可以预见接下来市场上会有很多临床应用的、更加便捷的仪器出现。”基准医疗创始人、Illumina前资深研发总监范建兵在接受21世纪经济报道记者采访时表示。

    测序市场震动

    相对于国外巨头的上游强势,国内基因公司多集中在产业链中下游的测序及应用领域,在分析解读以及临床应用方面有一定优势。

    根据火石创造2016年5月的统计数据,国内基因检测服务企业主要分布在上海(42)、北京(39)、广州(27)等地;成立时间集中在2009年之后,至2014年的33家达到近年来的峰值;从2013-15年,国内在该领域的融资总额分别为6.8亿、4.2亿和9.4亿元。

    与此同时,国内测序企业往上游延伸趋势明显,采用自主研发与合作开发等方式。如紫鑫药业同中科院合作开发的二代测序设备BIGIS系列产品,华因康开发的基因测序仪 HYK-PSTAR-IIA。或如华大基因于2013年收购美国Complete Genomics公司,获取CG公司基因测序设备知识产权。贝瑞和康和Illumina合作开发基因测序仪NextSeq CN500等。

    一方面,新技术设备和服务可以降低一定成本;但另一方面,由于与Illumina测序仪配套使用的试剂的独特性和难以复制,牢牢控制着试剂产量的Illumina拥有着极大的市场和定价的控制权,对于使用Illumina设备的公司也产生了直接影响。

    2010年华大基因从国开行获得巨额贷款,一次性购买128台Illumina当年最新款的Hiseq 2000测序仪,成为全世界最大的基因测序中心,同时华大也承受着Illumina试剂涨价的连带影响。2014年Illumina发布Hiseq X Ten,诺禾致源为国内第一家购买的公司,凭借此设备2015年在国内高通量测序市场超过了华大基因。

    但在此前Illumina产品依旧强势的情况下,新一代NovaSeq如何说服客户进行产品更新换代依旧是个问号。

    根据Illumina方面的说法,与Illumina其他测序系统相比,NovaSeq的两个型号在大多数测序应用中对单个样品有着更低的成本。这个系统适合那些无法负担HiSeqX Five或HiSeqX Ten系统;同时又计划以每个基因组1000美元的价格,完成人类全基因组测序项目的实验室。

    “业内有声音认为Illumina这样做会得罪很多VIP客户。比如去年花了1000万美金购买HiSeqX Ten的公司,现在应该心里不高兴了,”范建兵认为,“这就好比iPhone的更新换代,老款还能用,但新款的功能性和优势又极具吸引力。尤其是针对做科研服务的公司,如果新仪器具有更低的价格优势,用老设备的公司很可能就会失去市场,因为这个市场本身的流动性是很大的。但不论如何,新技术、设备和服务本身对行业和市场发展都是一件好事。”(编辑 陆宇)