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隨著人類基因組測序技術(shù)的飛速提升、生物醫(yī)學(xué)分析技術(shù)的快速發(fā)展和大數(shù)據(jù)分析工具的日益完善，我們正進入全新的醫(yī)療健康時代——精準醫(yī)療。

精準醫(yī)療是一種基于“個人”的定制醫(yī)療模式，其以個體的組學(xué)信息和遺傳信息為基礎(chǔ)，以環(huán)境、生活方式、既往病史及診療方式等為跟蹤對象，搜集全方位、可量化、有前瞻性和時效性的個體數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的綜合分析、挖掘形成有價值的醫(yī)學(xué)信息，最終設(shè)計出針對個體的最優(yōu)解決方案。

基因測序技術(shù)憑借靈敏度高、精度和通量高、價格低廉等優(yōu)勢，成為基因檢測技術(shù)中獲取人體基因組數(shù)據(jù)的主流技術(shù)，通過將基因組數(shù)據(jù)與無線生物傳感器獲取的生命體征信息（如血壓、心跳、腦電波、體溫等），成像設(shè)備中的個體信息（如CT、MRI、超聲等）以及傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)相結(jié)合，精準醫(yī)療為個體提供全新的定制醫(yī)療。

“一刀切”治療時代已過時，啟動精準醫(yī)療刻不容緩

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)痛點催生精準醫(yī)療需求。傳統(tǒng)的循證醫(yī)學(xué)是結(jié)合臨床醫(yī)生的個人實踐經(jīng)驗和客觀的科學(xué)研究證據(jù)，對于癥狀相同的病人使用相同劑量的同種藥物進行治療，但治療效果卻千差萬別。傳統(tǒng)治療方案顯示，腫瘤的無效率高達75%，糖尿病無效率43%，抑郁癥無效率也有38%。人們逐漸意識到大多數(shù)疾病的發(fā)生是自身遺傳密碼和外界環(huán)境共同作用的結(jié)果。

精準醫(yī)療借助可監(jiān)測的遺傳信息和環(huán)境信息，針對個體提供定制的優(yōu)化治療方案，提升現(xiàn)有治療水平，并盡量在發(fā)病前就有望有效預(yù)防。

精準醫(yī)療具定量化、個體化、事前預(yù)防和連續(xù)性四大特點，是對傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的重要革新，進一步解決了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的痛點，避免醫(yī)生由于“只見森林不見樹木”導(dǎo)致的過度依賴主觀經(jīng)驗、描述和循證醫(yī)學(xué)的大眾數(shù)據(jù)，造成對個體的診療有效率低、副作用大、事后舉措倉促等問題。精準醫(yī)療在提升醫(yī)療效率的同時，還可降低不合理醫(yī)療造成的高昂費用，具有廣泛的社會效益。

基因測序是精準醫(yī)療的基礎(chǔ)

基因測序是建立“組學(xué)”大數(shù)據(jù)庫和分析的基礎(chǔ)，推動精準醫(yī)療實現(xiàn)“同病異治”和“異病同治”

精準醫(yī)療旨在向患者提供疾病精確診斷和個性化的治療方案，并將醫(yī)療技術(shù)提升到病前預(yù)防水平。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展有兩個要素：1.構(gòu)建“組學(xué)”大數(shù)據(jù)樣本庫，如基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)等；2.探究基因型與樣本表型的關(guān)聯(lián)。通過生物信息學(xué)分析和遺傳診斷，建立遺傳信息與臨床檢驗和影像學(xué)等數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)精確的疾病分類和診斷，制定個性化的疾病預(yù)防和治療方案，做到“同病異治”和“異病同治”。這兩要素都與基因測序密不可分。

個體間基因組千分之五的差異可被基因測序捕捉

人體基因組由30億對堿基組成，不同人之間基因組的差別只有千分之五。正是這不到1%的差別與外部環(huán)境共同決定著人體表型，如高矮胖瘦、酒量、乳糖耐受以及疾病等。基因測序是通過采集血液、體液或細胞，使用測序儀器獲取被檢測者的DNA序列，然后利用生物信息學(xué)方法將該基因信息與已知的基因突變數(shù)據(jù)庫進行比對，并分析其中的異常突變信息，進而診斷疾病，甚至用于患病風(fēng)險的預(yù)測。

人體基因組測序內(nèi)容主要包括靶向重測序、外顯子測序、轉(zhuǎn)錄組測序和全基因組測序。通過與正常序列的比對，發(fā)現(xiàn)異常突變。異常突變信息按發(fā)生突變的堿基數(shù)量分為3類：

（1）單個堿基的突變：單核苷酸多態(tài)性(SNP)，（2）20bp以下堿基的變異：插入-缺失(Indel)，(3)20bp以上堿基變異：插入(Insertion)、刪除(Deletion)、拷貝數(shù)變異(CNV)以及基因組結(jié)構(gòu)變異(SV)等。

基因測序是基因檢測的基礎(chǔ)和主流技術(shù)

基因檢測技術(shù)，應(yīng)用分子生物學(xué)的方法檢測患者體內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或表達水平的變化，以實現(xiàn)精準診斷，從而指導(dǎo)更優(yōu)的治療方案。目前基因檢測常見手段包括聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）、熒光原位雜交技術(shù)（FISH）、基因芯片技術(shù)（Gene Chip）、轉(zhuǎn)錄介導(dǎo)的擴增（TMA）和基因測序技術(shù)等，其中基因測序是其他四種檢測方法的基礎(chǔ)和主流技術(shù)。

供需兩端共同驅(qū)使基因測序飛速發(fā)展

測序成本和測序耗時成指數(shù)級下降

測序的成本和耗時呈指數(shù)級下降。隨著二代測序技術(shù)（Next Generation Sequencing, NGS）的不斷革新，測定一個人全基因組數(shù)據(jù)的成本，由原來的上億美金，快速下降到目前1000美元，測序時間也降至3天。

人類基因組大數(shù)據(jù)累積初級階段完成

經(jīng)過10多年的累積，人體基因組數(shù)據(jù)庫已經(jīng)初步形成規(guī)模。2003年，由美中等6國科學(xué)家歷時13年、耗資30億美金的“人類基因組計劃”（Human Genome Project）宣布完成。同年，“DNA元件百科全書計劃”啟動，并于2012年公開發(fā)表研究成果，對人類疾病相關(guān)的基因序列研究有重大影響。隨后，“國際千人基因組計劃”、英國“十萬基因組計劃”、美國“百萬基因組計劃”先后于2008年、2014年和2015年啟動，為人類基因組樣本的累積和探究疾病與基因的關(guān)系提供了扎實的基礎(chǔ)。

基因組數(shù)據(jù)分析方法應(yīng)運而生

人體基因組的分析已初步流程化和標(biāo)準化。生物信息學(xué)自1987年首次提出后，經(jīng)過近30年的發(fā)展，從最初的基因組數(shù)據(jù)的收集和存儲，到利用數(shù)學(xué)建模和人工智能思想，挖掘數(shù)據(jù)背后的生物學(xué)意義、對樣本數(shù)據(jù)進行合理分類、建立合理的二級和三級數(shù)據(jù)庫，再到利用比較基因組學(xué)的方法，通過短讀序列拼接、基因預(yù)測和功能注釋，已有一定的能力用于處理龐大復(fù)雜的基因組數(shù)據(jù)。

疾病預(yù)防和個性化治療需求遠未滿足

現(xiàn)代科學(xué)證實，大部分疾病是基因與外部環(huán)境共同作用的結(jié)果，幾乎所有疾?。ǔ鈧┑陌l(fā)生均與基因有關(guān)。人類基因組研究成果表明絕大部分人群攜帶有某些類疾病的易感基因，當(dāng)人群接觸某些不良因子和環(huán)境時，其發(fā)病幾率遠高于非攜帶易感基因人群。因此，人們逐漸意識到只有真正了解自身的基因情況，才能通過改善客觀環(huán)境、定期體檢等方式盡可能地延緩或阻止疾病的發(fā)生。

我國慢性病患者人數(shù)快速增長，對精準醫(yī)療有著迫切需求。推動精準醫(yī)療需求。目前我國每年310萬癌癥新增案例，高血壓患者達2.6億，糖尿病患者超過1億人，糖尿病潛在人群1.5億；每年220萬癌癥死亡案例和300萬心血管疾病死亡案例。上述疾病通過傳統(tǒng)方法難以根治或治愈，對精準醫(yī)療有著迫切需求。

越來越多的人意識到基因測序?qū)ψ陨斫】档闹匾浴?011年去世的蘋果公司創(chuàng)始人史蒂芬喬布斯患癌時，曾接受過全基因組測序。2013年5月，奧斯卡影后安吉麗娜朱莉通過基因檢測和相應(yīng)的切除手術(shù)，將患乳腺癌風(fēng)險從87%降到5%。

基因測序市場每年有望保持20%以上增速

精準醫(yī)療市場增速將遠超醫(yī)藥行業(yè)整體水平。據(jù)BCC Research預(yù)測，2015年全球精準醫(yī)療市場規(guī)模近600億美元，今后5年年增速預(yù)計為15%，是醫(yī)藥行業(yè)整體增速的3至4倍。其中，全球基因測序市場規(guī)模從2007年的800萬美元增長至2013年約45億美元，預(yù)計未來幾年將保持超過20%的增速，至2018年將達到約117億美元。Markets and markets預(yù)測中國的基因測序產(chǎn)業(yè)2012-2017年間CAGR有望達20%-25%。