华大智造技术和产品优势凸出,本土放量,全球开拓。
CG US 于 2005 年成立,2010 年在美国纳斯达克上市,自成立起深耕基因测序领域,拥 有全球领先的底层核心测序技术和高通量基因测序仪的原理样机设计方案,但 CG US 坚 持只做人类基因组测序服务,而不是遵循传统的仪器销售模式。CG US 开发了专门用于 人类基因组测序的平台,准确率超过 99.999%,2011 年对 3000 多个人类基因组进行测 序,客户包括学术研究中心、政府机构、制药公司等,高端客户包括麻省理工学院和哈 佛大学的博德研究所、弗雷德里克国家癌症研究实验室、斯坦福大学、ISB(系统生物学 研究所)、礼来、辉瑞、Genentech(罗氏子公司)、波士顿儿童医院、梅奥诊所等。但 CG US 长期入不敷出,再加上来自 Life Technologies、Illumina 等公司的竞争压力,以及美国 国立卫生研究院削减对基础科学研究的资助,2012 年 6 月裁员 20%以削减成本并表露出 售意图。2013 年 3 月华大以 1.17 亿美元的价格完成对 CG US 的收购。

技术转化期(2013-2015 年底)
收购完成早期,CG US 是华大体系内基因测序设备业务的研发中心,作为早期技术源头, 指导中国团队将测序仪设计方案转化为产品并量产,培育中国研发团队自主产品开发。 这期间 CG US 主要从事超大型测序仪系统的开发,包括仪器开发及 cPAL 技术开发等。
创新探索期(2016 年以后)
经过一段时间的专利吸收消化,智造有限于 2016 年成立,并成为基因测序设备板块的核 心运营主体。2016-2018 年,中国研发团队逐渐在新品开发中占据主导,CG US 研发重心 转向桌面式测序仪原理样机研发、cPAS 新测序技术研发、stLFR 等文库构建技术研发。 截至 2018 年,中国研发团队基本确定在产品技术迭代开发中的领导地位,CG US 一方面 从事原有开发项目,另一方面工作重心逐步转向中长期专利布局,攻克行业技术难关。 时至今日,公司在全球建立九大研发中心,且各研发中心功能定位明晰。CG 研发中心主 要负责生命科技核心前沿技术的原始创新及知识产权规划布局,并与其他研发中心协同。
公司持续加大研发投入和建设研发团队。公司始终鼓励创新,高度重视研发,以全球各 地研发生产基地为基础,持续加大对新产品、新技术的研发投入和建设研发团队,研发 费用率常年维持在 15%以上,与同行相比处于较高水平,截至 2021 年底,公司研发人员 数量为 710 人,占员工总数比例约 35%,其中 50%以上拥有硕士及以上学历。
截至 2021 年底,公司已取得境内外有效专利数量 475 项,其中 217 项境内专利,258 项 境外专利,境内专利包括 102 项发明专利、78 项实用新型专利、37 项外观设计专利。 在基因测序仪领域,公司形成以“DNBSEQ 测序技术”、“规则阵列芯片技术”、“测序仪 光机电系统技术”等为代表的自主可控的源头性核心技术体系并达到国际先进水准,且 目前已产出专利申请和布局情况覆盖测序行业主要技术领域。
DNBSEQ 测序技术
DNBSEQ 测序技术是公司所有基因测序仪所使用的独有的源头性核心技术,已通过形成 专利实现知识产权保护。与 DNA 纳米球(DNANanoball,DNB)制备相关的技术及测序 反应中部分技术都属于 DNBSEQ 测序技术,其中核心技术为 DNA 单链环化和 DNA 纳 米球的制备和加载、CoolMPS 技术、双色测序技术(Two-color Sequencing),以及与这些 技术配合的流体和光学检测技术和碱基识别算法等。
DNBSEQ 测序技术具有以下优点:1、提高测序准确率,精准度约为 99.4%,灵敏度约为 98.8%;2、降低重复序列,重复序列占比小于 3%;3、减少标签跳跃,标签跳跃发生率 低至 0.0001%-0.0004%。DNBSEQ 测序技术因其测序准确率高和重复序列低等独特的优 势,可有效支持全基因组测序与外显子测序等应用场景,保证数据质量,减少数据浪费。
规则阵列芯片技术
规则阵列芯片技术(Patterned Array)采用半导体加工工艺,在芯片表面形成结合位点阵 列,DNA 纳米球与位点直径相当,通过公司自主研发的表面化学修饰技术,每个位点可 共价结合 1 个 DNA 纳米球,从而实现 DNA 纳米球在芯片上的吸附和高密度规则排列, 再通过与测序仪光学镜头的精确匹配从而提供离散、准确的单像素信息,保证光学镜头 采集的光信号具有较高特异性,从而降低背景噪音,保障测序准确度,提高测序芯片单 位面积利用效率,提高信号采集效率。
传统随机阵列芯片需要样本浓度处于一定范围才能保证样本簇密度合适,否则无法准确 定位。而公司规则阵列芯片对样本文库质量有更宽容忍范围,测序反应中可靠性更高, 提高样本获取和制备、文库制备可操作性。基于规则阵列芯片技术,公司测序仪可以在成本不变的前提下成倍提升单位面积测序芯片的数据产出,从而实现快速、准确、高效、 低成本地完成海量高质量实时基因数据的获取。
测序仪光机电系统技术
目前主流传统高通量测序仪是集多个交叉学科于一体的复杂系统。单项技术方向方面, 在几大重要技术方向如光学、机械、电子、流体、软件算法等都有较多技术储备,架构设 计和系统集成方面,公司具有世界级的技术领先性,主流高通量基因测序仪 DNBSEQ-T7 实现 1.5mm 以上口径的 0.8NA 高分辨率成像系统结合超高速流体系统、超快速温度反应 系统、超快速 TDI 时间积分线扫描成像、双夹手机器人调度技术等子项领先技术成为目 前测序速度最快的日产 Tb 级别高通量基因测序仪之一;便携桌面式基因测序系统采用全 干式结构设计将常规测序仪液路系统集成在一卡式测序芯片,简化仪器结构和测序流程。
全球范围内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(桥 式 PCR 扩增与边合成边测序结合)、Thermo Fisher(乳液 PCR 扩增与半导体测序结合) 及华大智造(DNA 纳米球与联合探针锚定聚合结合),这三大技术流派在基因测序领域 主要技术参数上各有特点,居于领先地位,并相较于其他竞争对手具有一定的技术优势。
公司自成立以来,依托核心技术,以客户需求为导向,以渐进式的技术创新实现基因测 序仪高频更新迭代,每年至少发布 1 款基因测序仪产品,实现产品性能的逐步提升。
公司以 T 系列、G 系列、E 系列三大系列测序仪产品布局,打造高/中/低通量全覆盖多场 景应用生态矩阵。
从性能上看,大致按通量对公司和同行基因测序仪划分并对比单次运行最大通量、测序 时长、最大读长、数据产出效率和通量范围可以得到,公司基因测序仪性能与相近通量 同行产品相比,一些参数能做到相近或相当,部分参数上甚至能做到领先。
从测序结果质量也可看出公司基因测序平台性能可比肩巨头。2021 年韩国研究团队在 Genes & Genomics 杂志在线发表研究文章,分析比较了公司 DNBSEQ-T7、MGISEQ-2000 和 Illumina NovaSeq 6000 在全基因组测序层面的性能,经过多方面评估,公司平台在片 段大小分布、基因覆盖率和表达变异检测方面与 Illumina 平台表现相似。

从成本上看,公司基因测序仪器、试剂及耗材以及测序成本更低。基因测序仪器价格受 采购数量、设备版本、维保服务套餐类型、市场推广阶段等多种因素综合影响,没有标 准统一的价格,但从部分公开中标资料来看,公司 DNBSEQ-T7、MGISEQ-2000、BGISEQ500、MGISEQ-200、DNBSEQ-E 系列基因测序仪价格区间整体更低,配套的试剂及耗材 也具有一定价格优势。测序成本方面,公司 2018 年推出的 DNBSEQ-T7 推动个人全基因 组测序成本降至 500 美元以下,2023 年 2 月推出的 DNBSEQ-T20*2 产品每年可完成高 达 5 万例人全基因组测序,单例成本低于 100 美元,而 Illumina 于 2022 年推出的 NovaSeq X 系列将人类基因组测序的成本降至约 200 美元。
公司基因测序仪产品第三方客户数量迅速增加,关联方收入占比显著降低。公司基因测 序仪业务拓展初期收入较多来源于关联方2,2017 年关联方收入占比达 99%,但也正因如 此公司产品得以迅速优化,客户来源也越来越广泛,第三方客户数量从 2017 年 13 家到 2018 年 88 家到 2020 年约 400 家,基因测序仪业务关联方收入占比也快速下降。
基因测序仪自主可控意义重大。当前,生命科学产业进入基因大数据时代,而基因测序 仪是发现生命科学规律的重要工具,为基因检测、基因编辑、基因合成等多领域的研究 应用提供底层支撑。同时,基因信息不仅涉及公众的关键隐私,也是国家重要的数据资 源,基因测序仪作为解读人类基因密码的高端设备,自主可控意义重大。 我国也多次出台相关政策,鼓励测序产业发展,政府采购也支持国产,海关总署物资装 备采购中心 2020 年海关总署科技司测序仪公开招标采购项目中标数据显示,采购 4 台进 口测序仪,中标总金额约 705 万元,采购 3 台国产测序仪,中标总金额约 778 万元。 我们预计,国内测序仪市场还有较大进口替代空间。华大智造作为国产唯一能够覆盖高 中低不同通量的公司,有望充分受益。
公司全球业务布局全面,为海外业务拓展提供支撑。截至 2021 年 12 月 31 日,公司业务 布局遍布六大洲 80 多个国家和地区,在全球服务累计超过 1,300 个用户,并在武汉、长 春、青岛、香港和美国、日本、拉脱维亚、阿联酋等地设有分、子公司,且在全球多个国 家和地区设立科研、生产基地及培训与售后服务中心等。
我们预计,境外专利诉讼不会对公司带来较大影响。2019 年以来,Illumina 及其子公司 在中国境外对公司及其子公司、经销商发起专利、商标侵权诉讼,截至 2022 年 9 月,涉 诉国家/地区包括美国、德国、比利时、瑞士、英国、瑞典、法国、西班牙、中国香港、 丹麦、土耳其、芬兰、意大利、日本、希腊、匈牙利、捷克、葡萄牙、奥地利、罗马尼亚 等 20 个国家/地区,主要涉及 Illumina 的 16 个专利。我们预计专利诉讼不会对公司整体 经营带来较大影响:1、Illumina 起诉直接针对测序试剂技术,并未针对测序仪本身的技 术;2、相关国家/地区涉诉产品收入占公司整体收入比例较小,2021 年仅 1.73%;3、在 涉诉国家/地区,涉诉专利有效期将陆续届满,其中涉诉国家或地区最多的专利族 1 有效 期将于 2023 年 8 月 23 日前届满,日本涉诉专利有效期已于 2021 年 10 月 21 日届满。专 利有效期届满后,公司在涉诉国家/地区涉诉产品的业务拓展及市场空间将不再受涉诉专 利影响。
公司进一步打开欧洲市场。2022 年 7 月和 9 月公司宣布适配 HotMPS 高通量测序试剂的 测序仪在英国、德国市场正式销售,2022 年 9 月 7-9 日公司宣布面向欧洲市场正式为超 高通量基因测序仪 DNBSEQ-T7 提供 HotMPS 测序试剂。 公司完成在美关键专利诉讼突破,全面解锁美国市场。就 CG US 在美国特拉华州地区法 院对 Illumina 提起的专利侵权纠纷案件,陪审团 2022 年 5 月作出裁定,认定 Illumina 对 CG US 两项专利构成侵权,并认定反诉中 Illumina 三项专利无效。2022 年 7 月华大智造及其子公司与 Illumina 就美国境内的所有未决诉讼达成和解,根据协议条款,Illumina 应 向 CG US 支付 3.25 亿美金的净赔偿费,Illumina 获得华大智造及 CG US 双色测序技术 系列专利授权。双方同意未来 3 年在美国境内将不会就专利侵权以及违反美国反垄断法 或不正当竞争起诉对方及其客户,也不对现有测序平台可能造成的损失进行索赔,公司 迎来在美拓展黄金期。2022 年 8 月公司在美国销售适配 CoolMPS 测序试剂的 DNBSEQG400,并很快与 Agilent、Bio-Rad、BioSkryb、Gencove、New England Biolabsâ 、Qiagen、 Roche、Sentieon、Sophia Genetics、TwinStrand Biosciences、Watchmaker Genomics 等达成 良好合作。2023 年 1 月公司宣布全线测序产品在美开售,公司已全面解锁美国市场。