DNA是一种长链聚合物，组成单位称为脱氧核苷酸（即A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤、C-胞嘧啶、T-胸腺嘧啶），而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。
- 词条目录
1 全球DNA测序行业定义及分类
- 1.1 全球DNA测序行业定义
- 1.2 DNA测序发展历程介绍
2 全球DNA测序行业技术环境分析
- 2.1 DNA测序技术总览
- 2.2 第一代DNA测序技术
- 2.3 第二代DNA测序技术
- 2.4 DNA测序技术发展趋势
3 全球DNA测序行业发展状况分析
4 全球DNA测序行业国际知名企业
5 全球DNA测序行业国内领先企业
6 全球DNA测序行业五力竞争模型分析
- 6.1 现有竞争者分析
- 6.2 潜在进入者分析
- 6.3 供应商议价能力分析
- 6.4 购买者议价能力分析
- 6.5 替代品的威胁分析
全球DNA测序行业定义及分类
全球DNA测序行业定义
DNA是一种长链聚合物，组成单位称为脱氧核苷酸（即A-腺嘌呤、G-鸟嘌呤、C-胞嘧啶、T-胸腺嘧啶），而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。
DNA测序是对DNA分子的核苷酸排列顺序的测定，也就是测定组成DNA分子的核苷酸A、T、G、C的排列顺序，常用的方法有桑格-库森法和马克萨姆-吉尔伯特法等；用于测定未知DNA序列，确定重组DNA的方向与结构，对突变进行定位和鉴定、比较研究，是生命科学研究最重要、最常用的技术手段之一。可以说，有基因的地方就有DNA测序。正因为DNA测序的普及化，带动了一批为DNA测序提供商业化技术服务的生物技术企业，形成了一个新兴的DNA测序行业。
图表1：DNA测序流程图
DNA测序发展历程介绍
图表2：DNA测序发展历程| 时间 | 发展历程 |
| 70年代末 | WalterGilbert发明化学法、FrederickSanger发明双脱氧终止法手动测序，同位素标记； |
| 80年代中期 | 出现自动测序仪（应用双脱氧终止法原理）、荧光代替同位素，计算机图象识别； |
| 90年代中期 | 测序仪重大改进、集束化的毛细管电泳代替凝胶电泳； |
| 21世纪以来 | 2001年完成人类基因组框架图，此后基因测序开始进入发展期。 |
全球DNA测序行业技术环境分析
DNA测序技术总览
DNA测序正处在技术上日新月异的时代，其突出特点是，测序通量（测序数据量）的大幅增长，原始数据中每个碱基的测序成本急剧下跌，并伴随着以巨资购买仪器以引进新技术的需求。以前看似高不可攀的奢侈性研究活动（如个人基因组测序，宏基因组学研究，以及对大量重要物种的测序），在短短几年之间，正以急速的步伐而变得越来越切实可行了。
第一代DNA测序技术
第一代DNA测序技术用的是1975年由桑格（Sanger）和考尔森（Coulson）开创的链终止法或者是1976-1977年由马克西姆（Maxam）和吉尔伯特（Gilbert）发明的化学法（链降解）。在1977年，桑格测定了第一个基因组序列--噬菌体X174，全长5375个碱基。后来的四色荧光桑格测序法（每一种荧光代表四种碱基中的一种）被用在自动毛细管电泳测序系统中，此系统由应用生物系统有限公司（Applied Biosystems Inc）推上市场，后来该公司被整合入生命技术公司（Life Technologies）和贝克曼考尔特公司（Beckman Coulter inc）。
发表于2001年的第一个人类基因组复合序列就是大体上由细管电泳测序系统来测定完成的，不仅耗资庞大，花费人力无数，而且历时超过十年。尽管发表于2001年的基因组仍然处于有待完善的过程中，但其作为基因组的"参照"序列而被采用，已成为生命科学转化为实际应用的基础，并继续对研究基因型-表现型的关系发挥着重要作用。从迄今为止发表的（和未发表的）文献报道来看，要对人类复杂疾病进深入的有医疗意义的探讨，非常有必要去获得其他类型的"个人"基因组数据，如，特定组织mRNA表达概况、mRNA测序、基因调控区域的个性化分析、表观遗传调控的概况，以高质量和大范围的染色体图谱分析来归类重要的染色体删缺、插入和重排等等。大规模测序中心正完成新一代的测序仪器的转型，联合基因组研究所（the Joint Genome Institute JGI）已经淘汰了所有的桑格测序仪。而另一方面，除非小型的第二代测序仪能在清楚读出每个碱基上的成本和测序读长上胜过毛细管电泳测序系统，毛细管测序系统仍将会大量应用于特定区域测序，如定量基因表达、生物标志物鉴定和生物学途径分析等专向性研究。
第二代DNA测序技术
第二代技术定义为：是同步化三磷酸核苷酸的洗脱方法和同步化的光学检测方法的结合。但这种定义不是很严格，因为有几种算作是第三代测序的实时合成测序的方法，也依赖于光学检测，如太平洋生物科学公司（Pacific Biosciences）的单DNA聚合酶测序法就是突出例子。第二代测序技术靠的是连接测序或者合成测序，包括焦磷酸测序和可逆性的链终止法。由罗氏（Roche）、以鲁米那（Illumina）、赫利克斯（Helicos）和生命技术公司（Life Technologies）以商业化提供的仪器，以短的连续性的片段序列和测序阅读长度的形式，每周输出数十亿碱基对（Gbp）的DNA序列。
图表3：第一代和第二代DNA测序技术比较| 代数 | 公司 | 平台名称 | 测序方法 | 检测方法 | 大约读长（碱基数） | 优点 | 相对局限性 |
| 第一代 | ABI/生命技术公司 | 3130xL-3730xL | 桑格-毛细管电泳测序法 | 荧光/光学 | 600-1000 | 高读长，准确度一次性达标率高，能很好处理重复序列和多聚序列 | 通量低，样品制备成本高，使之难以做大量的平行测序 |
| 第一代 | 贝克曼 | GeXP遗传分析系统 | 桑格-毛细管电泳测序法 | 荧光/光学 | 600-1000 | 高读长，准确度一次性达标率高，能很好处理重复序列和多聚序列；易小型化 | 通量低，单个样品的制备成本相对较高 |
| 第二代 | 罗氏/454 | 基因组测序仪FLX系统 | 焦磷酸测序法 | 光学 | 230-400 | 在第二代中最高读长，比第一代的测序通量大 | 样品制备较难，难于处理重复和同种碱基多聚区域，试剂冲洗带来错误累积，仪器昂贵 |
| 第二代 | 以鲁米那 | HiSeq2000/miSeq | 可逆链终止物和合成测序法 | 荧光/光学 | 2x150 | 很高测序通量 | 仪器昂贵，用于数据删节和分析的费用很高 |
| 第二代 | ABI/SOLiD | 5500xlSOLiD系统 | 连接测序法 | 荧光/光学 | 25-35 | 很高测序通量，在广为接受的几种第二代平台中，所要拼接出人类基因组的试剂成本最低 | 测序运行时间长，读长短，造成成本高，数据分析困难和基因组拼接困难，仪器昂贵 |
| 第二代 | 赫利克斯 | Heliscope | 单分子合成测序法 | 荧光/光学 | 25-30 | 高通量，在第二代中属于单分子性质的测序技术 读长短，推高了测序成本，降低了基因组拼接的质量，仪器非常昂贵 |
DNA测序技术发展趋势
在新型DNA测序技术领域里，各种技术和资助以从未有过的速度在增长，出现了很多不同的方法，横跨不同代的新技术。每种技术都有自身的优势和局限，因此，从根本上说，要做特定目的的基因分析应用，必须进行合理评估，以选择合适的测序平台。
虽然第二代和第三代平台有很大的通量，但基于桑格原理的毛细管电泳测序仍是超高精度测序的黄金标准，是迄今为止唯一既能为人类基因组既提供从头测序和又有从头组装技术的技术。下一代测序技术为了获得广泛认同，无论是第二或第三代平台中的哪一种，都必须也同时具备一套第一代毛细管电泳测序平台，并同时将由这两套平台得到的从头测序样品的测序结果和组装结果进行定量比较，方能使人放心而得到广泛的认同。
换言之，无论第三代测序平台怎样发展，它们仍然依赖于第一代平台的协助作用。这将为从头测序的真实成本提供坚实的证据，并作为一个出发点，供现在和将来的研究人员去决定如何解决下一波的人类基因组测序计划，或对决定如何开展对一些相似的复杂基因组进行从头测序。目前，既然现有的测序技术局各有其局限性，为了达到对一种复杂的全基因组进行从头测序，可能需要随机采用几种技术，彼此协调配合，以达到测序的高通量，准确性、高读长的相邻重叠片段和大范围的基因绘图。
全球DNA测序行业发展状况分析
2011年全球测序产品及服务市场是30亿美元左右规模，预估之后以年平均成长率（CAGR）17.5%扩大，2016年时达到66亿美元。测序产品市场分成装置与消耗品、服务及工作流程产品3个部分，2011年装置和消耗品部门是16亿美元左右规模，预计之后以CAGR7.3%成长，2016年时达到22亿美元；服务部门是98760万美元规模，预计之后以CAGR29%扩大，2016年时达到35亿美元；工作流程产品部门是41000万美元左右规模，预估之后以CAGR 16.6%成长，2016年时达到88360万美元。
图表4：2010-2016年全球DNA测序市场规模变化情况（单位：亿美元）资料来源：前瞻产业研究院全球DNA测序行业研究小组整理
测序的应用市场部门，预计提供将来进入企业庞大的成长机会。这些部门包含消费者用及诊断测序服务、生物信息、sequence enrichment、Benchtop NGS测序与消耗品、以及新的测序机器。
近几年来，我国DNA测序市场火速发展，以华大基因为龙头的测序类公司均实现100%以上的复合增长；2007-2010年4年间，我国DNA测序的收入每年以200%的速度增长，2009年收入达到3.6亿元，2010年突破7亿元。
据华大基因展厅内公开的数据则显示，2012年，华大基因科技服务的年度总销售额11.05亿元，其中国内业务约为7.5亿元左右，按华大基因业务占全国70%左右计算，我国2012年DNA测序规模（服务类产品）在11亿元左右。
图表5：2007-2013年中国DNA测序市场规模变化情况（单位：亿元）资料来源：前瞻产业研究院全球DNA测序行业研究小组整理
具体内容详见前瞻产业研究院发布的《2015-2020年全球DNA测序行业商业模式与投资预测分析报告》。
全球DNA测序行业国际知名企业
罗氏454生命科学
Illumina
ABI
应用生物系统公司
Helicos BioSciences
Life Technologies
Bowtie
TopHat
Splice Map
Cufflinks
全球DNA测序行业国内领先企业
深圳华大基因科技有限公司
生工生物工程（上海）有限公司
上海美吉生物医药科技有限公司
上海敏芯信息科技有限公司
上海康成生物工程有限公司
北京贝瑞和康生物技术有限公司
北京博莱明创生物技术有限公司
北京华大中生科技发展有限公司
上海派森诺生物科技有限公司
北京怡美通德科技发展有限公司
全球DNA测序行业五力竞争模型分析
现有竞争者分析
基因组领域大致分为设备、测序与应用这三大块，其中有含金量的是测序设备的研发与临床应用的开发。目前，测序仪市场主要被国外公司所占据。作为科技部"十二五"这一领域规划的参与者，未来国家将着手研发高通量测序仪。至于测序过程本身，现在的仪器都是高度自动化，后期的数据分析也有成熟软件，并无多少科技含量，但国内企业基本都集中在这一块，其中以华大基因为龙头，并已开拓至海外市场，我国提供了全球测序服务了一大半。
目前，在基因测序仪市场，特别是第二代测序仪市场，Illumina稳坐全球市场头把交椅。公开数据显示，Illumina第二代测序仪Solexa占据了全球市场约60%的市场份额--仅仅在中国，2010年初，华大基因以每台69万美元的价格买下了Illumina128台高通量基因测序仪。位列二三名的，是罗氏的454平台及Life Tech的SOLID平台。
潜在进入者分析
基因测序前期研发需要投入大量的资金，且研发周期较长，对技术的要求很高，因此不具备资金规模、技术要求的企业则很难进入该领域。这些天然的资金壁垒、技术壁垒使新进入者威胁大大降低。但应该看到有很多企业采取并购的方式进入行业，比如罗氏购买Branford的454公司从而进入基因测序领域，现欲收购Illumina；还有些同类型企业、生物芯片公司利用技术相近的特点进入测序行业。
供应商议价能力分析
基因测序的供应商主要指的是DNA测序仪，Illumina拥有测序市场最大的份额，与罗氏、美国生命科技公司等几大公司垄断了整个测序仪市场，而提供测序服务的企业必须购买测序仪，没有其他的任何替代品，因而提供测序服务的公司对其议价能力较低。从国内最大的测序公司--华大基因来看，于2010年购买了128台Illumina公司的新测序仪HiSeq 2000，每台价格69万美元，如此大规模的购买，仍然是依从Illumina的定价。
购买者议价能力分析
DNA测序的供求双方存在信息不对称，顾客无从得知什么样的价格才是合理的，所以顾客对DNA测序的议价能力较弱。但应该看到，随着技术的快速进步，人类基因组的测序费用降至1万美元以下，未来甚至有可能下降到1000美元，加入测序行业的公司也不断增加，这使测序企业的议价能力有所减弱。
替代品的威胁分析
从医疗应用领域来看，基因测序并不是个性化治疗的唯一基础，其他还包括基因治疗等其他技术基础。另外，目前确定疾病基因位点的方法很多，相对于测序技术及也有很多同样便宜和快捷的。但是从整体来看，DNA测序的创新程度很高，具有较强的垄断性，没有完全替代品。
