2023年华大智造研究报告：技术迭代与应用拓展共振，国产测序仪蓄势待发

一、技术迭代与应用拓展共振，驱动百亿级测序设备 耗材市场

1.1 技术创新：NGS 因成本优势占据主流，单分子测序不断 优化

基因测序技术渐进发展，NGS 和单分子测序同期起步发展，目前 NGS 已成为主 流、第三、四代测序商业化应用尚未成熟。 自 1977 年 Frederick Sanger 等发明了第一代测序技术——Sanger 测序技 术起，基因测序技术不断发展，第二代高通量测序技术（Next Generation Sequencing，NGS）于 2005 年推出，第三代单分子测序技术于 2008 年推 出（目前主要厂商为 PacBio 和 Oxford Nanopore）。 第一代 Sanger 测序技术具有较长的阅读长度和较高的准确性，但由于其低 通量和高成本，其局限性逐渐凸显。 第二代基因测序技术 NGS 相对成熟，由于其通量大、精度高、价格相对低 廉等优势，成为一种革命性的测序技术，打开了基因测序大规模商业化的市 场空间，成为目前主流测序技术。 第三、四代测序技术为单分子测序，虽然读取长度较长，但成本和精度无法 同时达到与 NGS 相近的水平，应用场景有限，目前尚未有特别成熟的商业 化产品。我们认为，第三、四代测序技术与二代测序的关系非“替代”而是 “补充”，其短期内无法解决低通量、低准确度和高成本的缺点，预计 NGS 在可预见的未来仍将是主流。

基因测序发展受制于高额成本，NGS 的出现使得测序成本以超摩尔定律速度下 降，推动商业化应用。根据美国国家卫生院数据，随着高通量测序技术的大规模 使用，人类全基因组测序的成本实现了快速的降低，在 2009 年降低至 10 万美元左右，在 2015 年已降低至 1,000 美元左右。2022 年 Illumina 的 NovaSeqX 系列将全基因组测序成本降低至 200 美元；2023 年华大智造发布的超高通量测 序仪 DNBSEQ-T20×2 可实现单例成本低于 100 美元。测序成本的降低为应用拓 展带来更多可能。

1.2 需求反哺：科研市场稳定，肿瘤筛查治疗等临床应用打 开弹性

随着基础研究的推进及测序成本的降低，基因测序应用不断延伸。参考中国 基因检测领域应用 Gartner 曲线图及华大基因收入拆分，科研、NIPT 等需 求相对成熟，而肿瘤筛查及诊断领域成长迅速。 基因检测有望进入医保、助临床需求放量：2022 年 10 月，国家医保局发 布《对十三届全国人大五次会议第 4221 号建议的答复》，提出“部分地区 已将部分基因检测项目纳入医保支付范围”，并将“指导地方将安全有效、 费用适宜且收费标准明确的基因检测项目按程序纳入当地医保支付范围”。

1.3 基因测序设备及耗材市场：广度及深度均有拓展空间

深度：“高效率”、“高质量”和“低成本”的“不可能三角”尚未被打破，现有 技术仍有较大优化空间。 广度：装机量仍有空间+多元化需求 。从人类全基因组测序角度、现有装机量远未达峰。Illumina2022 年二代测序 仪装机量为 22850 台，每年测序能力为 2477Pb，按 Illumina2019 年测序仪 对应市占率 74.1%估算，2022 年已装机二代测序仪每年测序能力为 3343Pb， 按人类全基因组测序对应 90Gb 序列估算。目前全球人口 80 亿，全球现有 测序产能完成全人类全基因组测序需要约 215 年。 肿瘤用药、诊断、复发监控、mNGS、空间组学、单细胞测序等不同应用场 景对测序仪要求均有不同，针对特定应用领域的产品尚有开发空间。

在技术及下游应用驱动下，基因测序设备耗材市场规模持续增长。根据 Markets and Markets 统计数据： 全球基因测序设备与耗材市场：2015-2019 年 CAGR 为 20.0%，2021 年市 场规模约为 58.2 亿美元，2021-2030 年 CAGR 为 17.4%；2030 年市场规 模将达到 245.8 亿美元。  中国基因测序设备与耗材市场：2015-2019 年 CAGR 为 24.8%，2021 年市 场规模约为 65.1 亿元；2021-2030 年 CAGR 预计为 18.7%；2030 年市场 规模将达到 303.9 亿元。

二、内外共驱动，国产测序仪蓄势待发

2.1 高壁垒+进口垄断，上游享有更高产业链话语权

基因测序仪具有高制造壁垒。 技术能力：测序过程中 DNA 聚合技术、DNA 提取富集技术等均需要极高的 技术突破，系统层面的光电技术、高分辨率成像、半导体紧密加工等也均需 要多学科的技术积累。 模块协同：完整的测序仪需要光学、机械、流体、电子、软件算法等多模块 协同，每个模块的制造在需要技术能力的同时，还需要整合打磨以实现稳定 快速的高通量测序。 资源整合：测序核心和每个模块均需要有不同来源、不同技术水平的零部件 和原材料，在实现产品高水平的同时压低成本需要极高的行业资源整合能力。 专利网进一步加固护城河。测序行业巨头 Illumina 通过收购 Solexa，构造了完 整的高通量测序专利网；华大智造也已拥有境内外有效专利数量 475 项，逐步构 筑起较高的专利壁垒。在专利独占期内，新入者只能通过独创技术绕过已有专利， 先发企业也会通过诉讼等方式加以限制。

NGS 测序流程可分为以下五个步骤，其中克隆扩增与测序为核心环节，也是 Illumina 等测序仪巨头源头专利集中所在。片段化：提取并将长基因组打碎为小片段，常用手段包括酶切法和超声法。 文库制备：为片段化后的模板分子添加扩增及测序需要的接头短序列，构成 待测文库。 克隆扩增：将文库分子进行扩增，合成大量的克隆模板，为测序步骤提供更 强的信号，主流技术包括桥式扩增、“油包水”扩增及滚环扩增三种。  测序：可分为连接法测序（SBL）和边合成边测序（SBS）两种策略，检测 信号多为荧光信号，Ion Torrent 通过 pH 计检测合成中释放的氢离子来判断 结合的碱基序列。 数据分析：获得大量文库分子序列后，过滤低质量的数据，并将短序列比对 到参考基因组上。

克隆扩增的效率及构建的最终产物质量对测序结果的准确性、通量和速度具有重 要影响。克隆扩增是对测序文库进行单分子扩增的过程，主要目的是增强测序信 号，最终产物加载到测序芯片作为后续高通量测序对象。可分为基于 PCR 的指 数扩增和基于滚环扩增的线性扩增方式。

测序方法决定了测序速度和准确度。根据互补链延伸方式不同可分为连接法 （Sequencing by Ligation，SBL）和边合成边测序（Sequencing by synthesis） 两种，其中连接法采用连接酶和探针，边合成边测序法采用聚合酶和 dNTP。根 据添加的 dNTP 不同，SBS 可进一步分为单个核苷酸添加（single-nucleotide addition，SNA）和可逆末端终止（cyclic reversible termination，CRT）两种方 法。

高进入门槛+封闭式系统，测序上游市场寡头垄断。 封闭式系统：上游仪器试剂生产商的产品通常为封闭系统，即在特定品牌、 型号的仪器上进行基因测序，需使用该品牌型号仪器配套的测序试剂耗材， 不同品牌型号的试剂耗材无法混用。

测序上游行业呈寡头垄断格局，国内一半以上市场被国际大牌掌握。目前全 球具有自主研发并量产临床级高通量基因测序仪能力的企业主要有 Illumina、 Thermo Fisher 及华大智造，Illumina 和 Thermo Fisher 垄断了全球近 90% 市场。根据华大智造招股说明书， Illumina 2019-2021 年占全球市场份额 分别为 74%、78%和 71%，2020-2022 年占中国市场份额分别为 59%、48%、 37%。

基因测序上游享有更高产业链话语权。 上游市场占比更高：根据 BIS Research 披露的数据，2020 年全球人口测序 市场中试剂盒和检测试剂占比达到 52%；新康界资料显示，测序试剂和耗材 的成本占总成本的比例通常在 60%到 80%之间。 上游寡头垄断格局导致中游企业普遍存在大供应商依赖：诺禾致源、贝瑞基 因等中下游企业对 Illumina、Thermo Fisher 较为依赖，采购额占比在 50% 以上。 更高议价能力：2021 年 Illumina 毛利率约 70%，诺禾致源及贝瑞基因毛利 率分别为 43%和 50%。

2.2 内外共驱动，国产测序仪蓄势待发

“内卷”倒逼中游企业向上游发展，降本动力促国产替代：目前国内共有 25 款基 因测序仪获批 NMPA，多集中在二代 NGS，其中大多为测序服务企业向产业链 上游拓展。主要拓展方式包括自研（华大智造等）和 OEM（达 安基因等）。在降本内驱下，测序服务企业有动力选择国产测序仪进行采购或合 作开发，吉因加、泛生子嘉检医学等企业测序仪 OEM 厂家均出现国产身影，截 至 2023 上半年获批的 25 款基因测序仪产品中已有 13 款技术源为华大智造。

专利到期催化，国产测序蓄势待发。 国产优秀品牌加速涌现、替代可期：在政策和资本助力下，目前国内已有华 大智造、真迈生物、齐碳科技、赛纳生物、铭毅智造、赛陆医疗等优秀测序 仪品牌出现，近两年多款具备竞争力的产品相继进入市场，有望替代进口品 牌份额。 NGS 部分重要专利即将到期，为新进入者提供机会，预计未来将有更多国 产新品牌推出：Illumina 测序技术的核心技术在于边合成边测序、成簇以及 修饰核苷酸。其中边合成边测序为 Solexa 两位创始人发明，相关原理及技 术专利预计已过期或处于专利临界点。Pascal Mayer 发明的桥式扩增成簇 技术相关专利已经到期。而根据华大智造招股书，Illumina 的修饰核苷酸核 心专利（ US7541444）将于 2023 年到期。

三、投资分析与盈利预测

我们看好测序成本持续降低和应用拓展共振下基因测序设备耗材的长期发展空 间，同时测序仪作为“国之重器”国产替代趋势明朗。华大智造是具备国际竞争 力的国产测序仪龙头，设备铺设助耗材放量+客户及生态圈拓展+与 Illumina 专利 和解后国际拓展加速为公司成长提供确定性。 受新冠相关业务高基数影响，我们预计今年表观收入增速将下滑，但剔除新冠影 响后增速仍维持高水平。预计 2023-2025 年收入分别实现 30.9、39.6、50.9 亿 元，同比分别增长-27%、28%、28%。

基因测序业务：截至 2022 年底公司累计装机数量超过 2,500 台，随着既有 装机检测量的提升、耗材业务有望逐步放量。同时与 Illumina 专利和解后海 外拓展阻力减弱，有利于测序设备铺设。我们预计基因测序业务 2023-2025 年分别实现收入 23.7、29.6、37.0 亿元，分别增长 35%、25%、25%。

实验室自动化和新业务板块：由于疫情期间新冠业务占比较高，预计今年表 观增速有较大下滑、但常规业务在测序业务的协同下预计维持较快增长， 2024-2025 年将回归较高表观增长。我们预计实验室自动化业务 2023-2025 年分别实现收入 3.4、4.7、6.6 亿元，分别增长-73%、40%、40%；新业务 2023-2025 年分别实现收入 3.6、5.0、7.1 亿元，分别增长-70%、40%、40%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）