一、概述

1、定义

分子诊断（Molecular diagnosis）主要是应用分子生物学方法检测生物体内遗传物质（DNA/RNA）的结构或表达水平的变化而做出诊断的技术，也可称为基因诊断（Gene diagnosis）。从狭义上来讲是指基于核酸的诊断，即对各种DNA和/或RNA样本的病原性突变的检测以便实现对疾病的检测和诊断。在广义上包括基因治疗和生物治疗以及针对某些信号转导分子的分子靶向治疗。

其基本原理是检测DNA或RNA的结构是否变化、量的多少及表达功能是否异常，以确定受检者有无基因水平的异常变化，对疾病的预防、预测、诊断、治疗和预后具有重要意义。它是唯一能够对疾病进行早期诊断、预防、定制治疗方案的体外诊断方法。

【图1】 DNA与RNA的转录过程

2、行业分类

体外诊断（IVD）在医疗领域被誉为“医生的眼睛”，是现代检验医学的重要构成部分，临床应用贯穿了疾病预防、初步诊断、治疗方案选择、疗效评价等疾病治疗的全过程，为医生提供大量有用的临床诊断信息，越来越成为人类疾病诊断、治疗的重要组成部分；分子诊断是体外诊断行业的一个重要细分方向，也是新技术层出不穷增速最快的子行业。

（1）按技术平台划分

分子诊断有以下几种技术平台：PCR（聚合酶链式反应）、FISH（荧光原位杂交）、Gene chip（基因芯片）、DNA sequencing（基因测序）、DNA blotting（DNA印记）、SNP（单核苷酸多肽性）等。其中主要技术平台为前4种，PCR技术主要是将极低浓度的DNA扩增放大检测；FISH主要是基于探针和荧光素检测特异性基因片段；而基因芯片则可一次性检测多个基因靶点；基因测序则是在更长维度上检测基因序列。

【图2】按技术平台划分行业图谱

来源：梧桐树资本整理

（2）按临床疾病检测划分

病原性微生物检测与单基因遗传病是分子诊断最早应用的临床疾病，随着PCR技术不断进步基因测序技术的不断进步，NIPT、肿瘤伴随诊断、心血管疾病、临床药物筛选等都成为分子诊断涉及的领域。

【图3】 按临床疾病检测划分行业图谱

来源：梧桐树资本整理

3、历史沿革及主要技术原理

分子诊断的历史沿革就是分子生物学的不断创新发展的进程：

1953年，沃森和克里克发现了DNA 双螺旋的结构，开启了分子生物学时代；

1961年，Hall 建立的液相分子杂交法标志着人类掌握分子生物学技术对特定核酸序列进行检测，开启了对疾病分子诊断的大门。

上个世纪 60年代至80年代是分子杂交技术发展最为迅猛的20年，由于当时尚无法对样本中靶基因进行人为扩增，人们只能通过已知基因序列的探针对靶序列进行捕获检测；

1975年，Sanger 与Coulson 发表使用加减法进行DNA 序列测定的方法，

1977年，Maxam 提出化学修饰降解法为模型，为核酸测序时代拉开了序幕；

1983年，Mullis 提出的聚合酶链反应（PCR）概念，更是给分子诊断技术插上了基因扩增的翅膀，大大提高了基因检测技术的敏感度与特异性，降低了分子诊断的技术门槛；

1991年，Affymetrix 公司的Fordor 利用其所研发的光蚀刻技术制备了首个以玻片为载体的微阵列，标志着生物芯片正式成为可实际应用的分子生物学技术。

【图4 】分子诊断的历史沿革

技术演变路径也可以看出来，相比较数字PCR与第三代单分子测序出现时间较短，仍未发展成市场主流。

【图5】 各主要技术平台发展情况

来源：广证恒生

二、全球及国内产业规模及竞争情况分析

分子诊断是精准医疗的技术基础，也是IVD增速最快的子行业，且国内外技术差异最小。分子诊断细分技术多，目前PCR最为成熟且应用最广，基因测序相对最新。

1、全球及国内产业规模及增速

分子诊断应用领域非常广泛，在精准医疗、个性化医疗的大背景下，分子诊断行业在全球得到飞速发展。根据相关资料统计，2011-2018年，全球分子诊断市场规模由48亿美元增长至101亿美元。

【图6】 全球分子诊断市场规模（亿，美元）及增速 

来源：产业信息网

我国分子诊断起步较晚，市场规模较小，但持续在消费升级、PCR荧光技术、基因芯片技术、高通量测序的技术进步、政策扶持以及资本追捧等多重因素的共同推动下，增长极为迅速。据统计，2011-2018年，我国分子诊断市场规模由16亿元增加至约105亿元，年均增速达到27%，约为全球增速的两倍。

【图7 】国内分子诊断市场规模（亿，人民币）及增速

来源：产业信息网

据麦姆斯咨询报道，全球分子诊断市场预计将从2018年的77.1亿美元增长至2023年的115.4亿美元，预测期内复合年增长率为8.4%。根据今年6月最新发布的Kalorama 第八版《世界分子诊断市场》数据，分子诊断市场规模约为87.60亿美元，预计到2024年将增长到129.55亿美元。这意味着分子检测的收入增长几乎是传统体外诊断（IVD）平均值的三倍。根据相关报告预测，未来5年，国内分子诊断市场的行业增速仍将超过15%。

【图8 】 2018-2024年国内分子诊断市场规模及增速预测 

来源：《2019-2025年中国分子诊断行业发展动态调研及前景趋势分析报告》

2、全球及国内竞争情况

从20世纪70年代开始，全球体外诊断市场随着技术发展而成长，目前已形成数百亿美元的巨大市场。行业现阶段发展成熟，技术壁垒高，聚集了一批著名跨国企业，罗氏、诺华、Hologic等领先分子诊断领域，前8大公司市场份额占比达88%。

【图9 】全球分子诊断市场格局

来源：观研天下，《2018年中国分子诊断行业分析报告-市场运营态势与发展前景研究》

国内企业主要集中在中游仪器、试剂的研发、生产和销售环节。2015年我国分子诊断市场竞争格局分散，国外品牌依然占据较大份额，罗氏在国内有16%的市场份额，凯杰拥有13%的份额，雅培占有8%，西门子占据5%。

【图10】 国内分子诊断市场格局

来源：观研天下，《2018年中国分子诊断行业分析报告-市场运营态势与发展前景研究》

2019年，分子诊断市场呈现出与2015年不同的市场格局：跨国公司占比30%，主要集中在产业链上游，以仪器为主，以赛默飞、伯乐、罗氏定量PCR仪和Illumina 测序仪为代表。国内公司占比70%，主要集中在PCR诊断试剂和NGS诊断服务，以凯普生物、艾德生物、华大基因、贝瑞基因、之江生物、达安基因等为代表。

三、  产业链分析

上游是原料供应商，包括诊断酶、引物、反转录酶、探针等生物制品，高纯度氯化钠、无水乙醇等精细化学品，以及提取介质材料；国内能提供分子诊断试剂生产原材料的厂商少，也主要是由国外几个巨头企业所垄断，如：罗氏诊断、Meridian life science、Solulink、Surmodics等，因技术难度高，国内企业基本没有原料的技术，只能做代理；在研发方面，国内企业对分子诊断原材料的研发基本处于空白。

中游主要是分子诊断试剂和仪器两类产品的研发、生产和销售；分子诊断试剂盒包括核酸提取试剂盒和核酸检测试剂盒；分子诊断仪器主要有核酸提取仪、PCR扩增仪、核酸分子杂交仪、基因芯片仪和基因测序仪等。在技术相对容易攻破的中端仪器领域，如核酸提取仪、PCR增仪、核酸分子杂交仪、基因芯片仪国产化已经成型，国产产品占据了主要市场，而基因测序仪国产化刚起步。

下游是使用仪器或试剂的用户，包括医院、第三方医学实验室、血站、疾控中心等。其中医疗机构占据90%的市场，是我国主要需求市场，包括各类医院、社区医疗服务中心、乡镇卫生院、疾控中心等。

【图11 】分子诊断产业链分析

来源：梧桐树资本整理

四、产业发展阶段

1、IVD各子行业的发展阶段

在IVD行业中，分子诊断与POCT是增长最为迅速的子行业，仍处于成长初期，而免疫诊断增速相对中等，而生化诊断由于技术比较成熟，新品种较少，价格缓慢下降等因素，增速最为缓慢。

【表1】 国内 IVD各子行业发展情况

来源：梧桐树资本整理

【图12】 国内IVD细分子行业发展阶段 

来源：《中国分子诊断产业战略研究》

2、 临床应用发展阶段

国内市场从90年代就开始引进了PCR仪器，最开始的分子诊断就是应用在感染性疾病与单基因遗传性疾病。2014年，国家叫停了NIPT临床服务，并在年底开始有条件的批准新的NIPT注册证上市，经过这些年的快速发展，NIPT市场已经进入到市场成熟期。分子诊断的临床应用场景包括无创产检、遗传生殖、伴随诊断、液体活检、基础科研、感染性疾病等。分子诊断用于药物研发还处于早期；在肿瘤、心血管等慢性疾病的诊疗方面已经进入导入期；在遗传疾病诊断、胚胎植入前遗传学检测和植入前基因诊断均已经进入成长期，在感染性疾病的诊疗方面已经进入到成熟期。

【图13】  分子诊断临床应用场景占比

 来源：中讯咨询、中信证券

【图14】  分子诊断临床应用发展阶段

来源：基业长青经济研究院

五、各技术平台的优劣势分析

分子诊断技术主要包括PCR、FISH、基因测序和基因芯片四种技术，长期来看基因测序技术发展空间更为广阔，但其成本较高，目前PCR技术仍是分子诊断的主流。

【表2】 分子诊断技术平台优劣势比较分析

来源：梧桐树资本整理

从资本市场来看，自2014年以来，体外诊断行业融资规模开始大幅增长，即使是在资本寒冬的2018年，体外诊断行业投资依然火热，经不完全统计，2018年整个行业的融资事件共有100起，公开披露的金额高达70亿元人民币，比2017年上涨了39.16%。

【图15 】 IVD行业近年融资数量及金额

数据来源：前瞻产业研究院

【图16 】 IVD行业2018年融资情况

数据来源：前瞻产业研究院

从体外诊断的不同技术领域来看，分子诊断和POCT依然是投资热点，成为继生化诊断、免疫诊断等主流领域之后最具发展前景的细分领域。尤其是分子诊断在年度融资事件中占比54%，超过一半的份额。其中，肿瘤诊断、早期肿瘤筛查以及消费级基因检测服务备受资本青睐，投资机构更看好技术领先的企业。

【图17】IVD行业2018年主要融资领域

数据来源：前瞻产业研究院

一、从产业链上下游判断

上游原料：我国分子诊断的产业链上下游情况与大的IVD行业一致，上游生物原料仍被国外企业垄断。从进口替代的逻辑，国内分子诊断生物原料值得投资；但我们认为有两点理由使得我们会关注重点但不会作为投资方向。

第一，生物原料技术壁垒高且单品种市场空间不大；

第二，国内优质企业标的较少，单品种突破的角度，平台型公司稀缺。我们关注上游企业更多是为中游企业投资赋能，同时具备上游生物原料自产自用一体化的中游企业是我们投资的重要考量。

中游生产：我国分子诊断企业市场竞争格局并未明朗，国内传统的PCR、FISH、基因芯片企业中科华生物、达安基因、之江生物、至善生物、圣湘生物仍在贴身竞争，基因测序公司中华大基因、贝瑞和康最先上市暂处于领先地位。我们关注中游生产企业的拥有核心技术与渠道壁垒的公司。特别是公司治理与成为产业整合者的能力。

中游流通与下游服务：中游流通领域更多是医药/器械/IVD的领先产业方的整合逻辑；下游服务领域，普检领域的市场格局已定，金域医学与迪安诊断将成为ICL行业的双龙头；在特检领域，分子诊断特别是基因测序/质谱方面的LDT模式虽存在监管风险，我们认为仍有巨大的投资机会。

二、从技术平台产业进步方向判断

分子诊断技术处于生命科学最前沿，技术门槛高，目前在PCR、FISH、基因芯片及基因测序等领域形成一定技术积累并应用，但现有平台仍有不断技术迭代的情况发生，同时像微流控、通量检测等技术平台方面还有很大的研究进步的空间。

以PCR为例，从各代技术生命周期来看，第一代定性PCR，现已基本被市场淘汰，进入衰退期；第二代荧光定量PCR，是目前PCR技术的主流，已具备良好的临床基础，正处于成长期过渡至成熟期阶段，市场增速在15%-20%之间；以荧光定量为基础的ARMS、HRM等分化技术，现在正处于成长期，市场增速在20%以上；第三代数字PCR是最先进技术及未来发展方向，目前临床应用尚未成熟，处于导入期，市场增速约在10%-15%之间。

【图18 】PCR技术平台的发展阶段

来源：基业长青经济研究院

除此之外，基于二代、三代PCR技术平台进行方向性改进的反转录PCR（RT-PCR）、微滴式数字PCR（ddPCR）、靶序列富集多重PCR（Tem-PCR）、PCR等位基因特异寡核苷酸探针杂交（PCR-ASO）等新的技术平台再改善分子诊断性能方面都有独到之处。

综上所述，我们会关注处于导入期与成长期的技术平台，比如d-PCR、dd-PCR、微球悬浮列阵/液相芯片（BBSA）、单分子三代测序、分子诊断微流控技术平台等方面。但技术平台仍要以解决临床实际情况出发来评判，主要标准仍是临床需求、质量、效率与成本。

三、从临床需求的方向判断

分子诊断技术对感染性疾病（病原微生物）的检测是最先发展，最为成熟的方向，未来的发展方向是微生物宏基因组；NIPT市场格局基本也已定，除了头部公司之外新进入者机会不大。我们会关注随着标志物的不断创新的领域或者未被满足的临床需求，比如肿瘤伴随诊断、PGD/PGS（胚胎移植前诊断/筛查）、新生儿遗传病、药物研发及药效学评价等临床方向机会都很大。

综上所述，我们重点关注：（以★为表示）

  报告结论：

1、医疗检验市场存在大量未被满足的临床需求，研发出灵敏度高、特异性高、精准性高、易个体化、简便价廉的IVD仪器试剂是医学检验产业发展的原动力。

2、分子诊断行业新技术平台层出不穷，特别是PCR、基因测序等技术平台（数字PCR/DD-PCR、三代测序仪..），新技术能够更好的满足临床需求。

3、分子诊断是国家精准医学的重要组成部分，随着新的标志物不断被发现，分子诊断在传染病检测、NIPT领域仍将平稳增长，在遗传病检测、肿瘤诊疗、慢性病诊疗、辅助生殖、药物筛选等领域将迎来快速增长。投资分子诊断行业也是符合国家精准医学政策。

4、全球分子诊断市场有百亿美金的规模，国内分子诊断市场有百亿人民币的规模；整个分子诊断行业未来增速仍将保持在15%-20%，是IVD行业中增速最快的子行业。