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基因测序:一个比肩新能源的新故事

时间:2020-10-13  来源:互联网 

未来未至,但正在预演。


刚刚过去的10.1长假里:美国风电公司新纪元能源(NYSE:NEE),市值一度超过埃克森美孚(NYSE:XOM),成为美国最大的能源公司;福莱特玻璃(HK:06865)与信义玻璃(HK:00868),两家太阳能光伏玻璃公司,则在领涨港股;电动车主干道上,特斯拉(NASDAQ:TSLA)与比亚迪股份(HK:01211),依然各自红透半边天。


比起新能源赛道的熙熙攘攘,另一个故事显然还在酝酿。


同样在10.1长假里,诺贝尔化学奖被颁给了法、美两位致力于基因组编辑方法研究的女科学家——埃马纽埃尔·沙尔庞捷与詹妮弗·杜德纳。


而在更早一点,全球基因组学领域硬件技术龙头公司Illumina(NASDAQ:ILMN),抛出了80亿美元现金和股票,拟将一家基于基因测序技术的肿瘤早筛公司GRAIL重新并入怀中。


再早一点,则是Illumina针对其潜在竞争对手华大基因(SZ:300676)的全球性专利战。


春江水暖鸭先知。在基因编辑/基因疗法帷幕徐徐张开的2020年代,一个比肩新能源的新故事即将开讲的此时,是时候需要对基因测序这个黄金赛道做一次粗砺梳理了。



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技术演变史



“21世纪是基因的世纪”。自1977年诞生第一代测序技术以来,基因测序产业已进行多次技术变革。 


分子诊断体外诊断(IVD)中发展速度最快、技术最高的领域,主要技术包括PCR(聚合酶链式反应)、核酸原位杂交、基因测序和基因芯片等。其中,基因测序是分子诊断的主流技术方向。


从定义来看,基因测序是一种新型基因检测技术,能够从血液或唾液中分析测定基因全序列,预测罹患多种疾病的可能性,个体的行为特征及行为合理。例如,此次疫情大批量使用的新冠核酸检测试剂盒,就是基于基因测序技术研发而来。


技术发展与进步是行业驱动的核心要素,也推动着基因测序从科研走向临床。基因测序的演变史,就是一部“技术进化史”。


自1977年诞生第一代DNA测序技术以来,共进行过四次技术变革:

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图1:基因测序技术发展历程 来源:前瞻产业研究院、国元证券研究中心

 

第一代DNA测序技术是基于Sanger双脱氧终止法的测序原理,结合荧光标记和毛细管阵列电泳技术来实现测序的自动化,基本方法是链终止或降解法。


不过,虽然Sanger测序技术具有测序读长长、准确率高的优点,但由于通量低、成本高,没有得到大规模应用。


第二代测序技术(高通量测序)的诞生,给行业带来了颠覆性的变化。


高通量测序技术(NGS),是指通过模板DNA分子的化学修饰,将其锚定在纳米孔或微载体芯片上,利用碱基互补配对原理,在DNA聚合酶链反应或DNA连接酶反应过程中,通过采集荧光标记信号或化学反应信号,实现碱基序列的解读,一次性可完成几十万至上百万条序列的测定。


简而言之,NGS就是一种可以边合成边测序的高通量测序技术,能通过一个样本获取多种基因类型的信息,不仅效率高,而且一次性检测大量基因的费用更低。


凭借高通量、低成本、测序时间端等优势,NGS技术在全球测序市场中占据主导地位,应用领域包括无创产前检测(NIPT)、胚胎植入前遗传学诊断/筛查(PGD/PGS)、遗传病诊断、肿瘤诊断和个性化治疗、致病基因检测、病原微生物检测等。

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 图2:四代测序技术对比 来源:公开资料整理,国元证券研究中心

 

而第三代(单分子测序)和第四代(纳米孔外切酶测序),虽然在ctDNA测序、单细胞测序等具有明显优势,但由于错误率较高、分析软件不够丰富等原因,商用受到一定限制。


目前,基因测序已经能够通过不同的检测技术来满足多元化的临床需求,主要应用在肿瘤诊断、遗传病检测和产前诊断中。基因检测的结果主要用于临床用药参考与用药指导。


例如,在肿瘤治疗中,医生可以借助基因测序技术来诊断肿瘤患者基因突变的种类与状态,从而选择最适合的靶向药物,并且制定个体化治疗方案,达到精准治疗的目的。

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3:基因测序临床应用 来源:科学网,中银证券

 

根据测序中国统计,我国国产肿瘤分子诊断产品的技术应用趋势与欧美市场基本一致,目前PCR技术仍是伴随诊断的主流技术,主要应用在非小细胞肺癌、结直肠癌、乳腺癌、卵巢癌、黑色素瘤等方面。


不过,PCR技术的缺点就在于只能检测已知突变,NGS技术却可以一次性检测出全部突变。未来,两种检测技术将形成“优势互补,长期共存”的格局,加速推动肿瘤伴随诊断行业的发展。


以NGS测序技术为例。


艾德生物(SZ:300685)在2018年11月获国家药监局批准的人类10基因突变联合检测试剂盒(商品名:维惠健),是我国首个跨癌种的NGS检测产品,能用于定性检测非小细胞肺癌(NSCLC)、结直肠癌(CRC)患者EGFR/ALK /ROS1/RET/KRAS/NRAS/PIK3CA/BRAF/HER2/MET基因变异。


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图4:艾德生物的NGS产品线 来源:公司财报

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