2023年华大智造研究报告:历久弥新,拆解两大优势及四大驱动

一、华大智造:具备国际竞争力的国产测序仪龙头, “强底气”+“接地气”助份额提升

华大智造是国内测序仪稀缺标的,凭借领先的技术、极具竞争力的价格以及“产 品-市场匹配”等优势,与 Illumina、Thermo Fisher 等老牌测序设备制造商形成 正面竞争,打破了国内测序应用被国际巨头长期垄断的局面,同时在国际舞台崭 露头角。我们认为华大智造与 Illumina 一样,具备龙头质地,有望在“强底气” +“接地气”优势下提升测序仪器设备市场占有率。 强底气:掌握源头技术,实现自主创新:华大智造成立于 2016 年 4 月 13 日,在全资子公司 CG US 的技术基础上进行自主创新,形成了以“DNBSEQ 测序技术”、“规则阵列芯片技术”、“测序仪光机电系统技术”等为代表的测 序领域源头性核心技术,具备临床级测序仪的独立自主研发和量产的能力。 接地气:高性价比+紧跟终端市场需求,实现“产品-市场匹配”:公司以下 游市场需求为出发点,持续性研发并推出新产品,BGISEQ、MGISEQ、 DNBSEQ 系列产品陆续发布,公司逐渐构建起“全系列、多型号基因测序 产品”矩阵,打造“设备+耗材+服务”生态圈。

1.1 强底气:掌握源头技术,实现自主创新

①华大系团队经验丰富,研发+经管能力兼备。 实控人持股 41.63%,股权高度集中。公司实际控制人为董事长汪健,截至 2023Q1,通过华大科技控股持股 36.81%、通过华瞻创投持股 9.97%。 核心团队稳固,研发及经管能力兼备。汪建先生为国内最早从事基因测序领 域的行业领军人物,拥有 30 余年的行业经验,1999 年曾主导创建北京华大 基因研究中心,2003-2007 年曾任中国科学院北京基因组研究所副所长, 2007 年建立深圳华大基因研究院以及相应科研、教育与产业体系。除了汪 建董事长作为华大系公司的灵魂人物外,公司拥有稳定、优秀的全球一流科 学家团队及经营管理团队。

②掌握源头技术,在扩增和测序环节均具备优势。 华大智造自 2016 年成立以来,以全资子公司 CG US 的技术为基础并不断自主 创新,在基因测序仪领域形成了以“DNBSEQ 测序技术”、“规则阵列芯片技术”、 “测序仪光机电系统技术”等为代表的多项源头性核心技术。

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,其中最主要的核心技术为 DNA 单链环化和 DNA 纳米球的制备和加载、 CoolMPS 技术和双色测序技术(Two-color Sequencing)。

扩增环节——DNA 纳米球制备,可有效避免错误率累积、提高测序准确 性:以经文库制备步骤加工过后的双链 DNA(带接头序列)为起始物, 通过环化形成环状 DNA 产物;再在 DNA 聚合酶的作用下进行滚环扩 增,每次扩增都是基于最原始的 DNA 单链模板,可最大程度降低扩增 时发生拷贝错误的概率。

测序环节——双色测序技术,高效+降本:使用两种荧光对四种碱基进行 混合标记,通过产生不同的光信号组合并被高分辨率相机采集及转化为 基因序列。该技术相较于常规的四色荧光测序,在保证了准确率的前提 下,减少了测序时间以及数据处理时间,同时简化了测序仪光学系统并 减少了荧光试剂的消耗,有效降低了测序成本并提高了测序仪可靠性。

测序环节——CoolMPS 技术让碱基识别更清晰,从而实现更准确和更长 的测序:是一种基于抗体的独特化学方法,通过在基因测序过程中引入 未标记的核苷酸和四种可与不同碱基发生特异性结合的荧光标记的抗体, 以识别掺入的碱基。因在每个测序循环中都添加了天然的无标记碱基, 可有效避免 DNA 错误积聚对后续读取准确性的影响。

DNBSEQ 测序技术核心优点: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。

测序芯片采用规则阵列芯片技术,芯片利用率高、升级容易、数据量产出稳 定。 华大智造采用半导体加工工艺,在硅晶芯片表面形成结合位点阵列,通 过公司自主研发的芯片表面化学修饰技术,实现 DNA 纳米球在芯片上的 吸附和高密度规则排列。在阵列芯片上,每个结合位点只固定一个 DNA 纳米球,并通过与测序仪光学镜头的精确匹配以提供离散、准确的单像 素信息,保证光学镜头采集的光信号具有较高的特异性,从而降低了背 景噪音,保障了测序准确度,提高了测序芯片单位面积利用效率,提高 了信号采集效率。 相较于传统随机阵列芯片,规则阵列芯片因为对于样本文库的质量有着 更宽的容忍范围并在测序反应中具有更高的可靠性,所以提高了样本获 取和制备、文库制备的可操作性。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。

③持续产品迭代,品类丰富度与质量可对标 Illumina。

产品质量可媲美 Illumina:在长度、通量、数据质量和测序效率等方面,华 大智造各类型产品并不逊色于 Illumina,可与国际巨头正面竞争。

华大智造测序质量与 Illumina 高度可比。2021 年 Jeon et al.论文显示来自 Illumina 的 NovaSeq-6000 和华大智造的 MGISEQ-2000、DNBSEQ-T7(1) 和 DNBSEQ-T7(2)测序样本质量得分≥Q30 的平均率分别为 97.26%、 92.32% 、 91.34% 和 94.91% ; NovaSeq-6000 、 MGISEQ-2000 、 DNBSEQ-T7(1)和 DNBSEQ-T7(2)测序样本的平均总错误率分别为 0.44%、 0.78%、0.73%和 0.45%。

1.2 接地气:高性价比+紧跟终端市场需求,实现“产品-市场匹配”

①产品性能保障的同时具备更高性价比。 上游国产化助力成本控制:在国内 IVD 产业快速发展背景下,与基因测序 仪产业相关的国内上游供应商生产及加工能力快速提升,公司逐步进行上游 国产替代、海外采购占比从 2019 年 35.75%降至 2021 年的 17.45%,有利 于供应链安全及成本控制。 华大智造设备及耗材相较于海外巨头更具性价比:在同一通量级别下,华大 智造测序仪价格区间均低于Illumina,同时耗材的平均单价远低于Illumina, 具备更高性价比。

②中低→高通量产品单位检测成本均处行业低位。新品规模成本降至$100 以下,打破 Illumina 记录。2023 年华大智造推出 革命性商业化测序平台 DNBSEQ-T20×2,通量级别远高于 Illumina 的 Novaseq-X/X Plus,将人类全基因组测序成本压缩到$100 以下,刷新此前 记录(Novaseq-X/X Plus 将人类全基因组测序成本压缩到$200)。 T20 配备了开放式的并行处理系统,可以在短时间内将测序生产规模提 升至新的量级,同时支持 6 张超大尺寸的测序载片上机运行,每张测序 载片既能独立运行不同的测序读长和测序应用,还能够支持混合测序。 这也意味着其能最大程度提高测序效率和测序规模。 T20 采用了创新的浸没式生化反应技术,即直接将载片浸没在试剂槽中 进行生化反应,反应均匀且稳定;同时试剂槽中的测序试剂可以支持载 片的多次浸泡,从而实现了将耗材成本降到极致的目标。数据测算得出, 在完成 5 万例人全基因组测序基础上,可将单个人全基因测序成本降低 至 100 美元以内。

③贴合多样化场景,产品-市场高度匹配。  全通量覆盖满足差异化需求:公司依托核心技术,针对性拓展产品矩阵,以 满足不同应用场景的使用需求。 中小型桌面式测序仪:主要用于中低深度全基因组测序、外显子组测序、 肿瘤基因测序和宏基因组测序等。例如 DNBSEQ-G99 专用于小样本量 的肿瘤靶向测序、小型全基因组测序、低深度 WGS 测序、个体识别等 应用;DNBSEQ-E25 小巧轻便,对实验室环境要求低、适合开展病原微 生物检测、小型基因组测序等应用。 大型和超大型测序仪:主要用于国家基因组、消费者基因组、人群队列 研究等大型基因测序项目。

华大系协同,加深下游理解。公司与华大基因同根同源,华大智造作为华大 基因上游、为其稳定供应设备耗材、降低成本,华大基因作为中游龙头亦能 为华大智造产品赋能,协同良性发展。  华大智造→华大基因:①告别 Illumina 依赖,保障供应链稳定,降低设 备仪器购置成本从而提高盈利能力;②华大智造产品不断降低测序成本、 并贴合实际应用做多元化布局,有利于华大基因将业务做大做广。 华大基因→华大智造:①华大基因作为国内基因测序、NIPT 的龙头,对 测序设备耗材用量需求较大,为华大智造提供有力的业绩支撑。②华大 基因可以为华大智造测序仪内部测试、性能优化等提供的支持与推动, 也能为其新产品研发提供思路。③有华大基因为产品背书、也有利于客户推广,一方面规模经济下降本增效提升盈利能力,另一方面与更多中 游企业的深度合作交流也有利于华大系维持行业灵敏度。

二、拓客、耗材、出海、新业务共塑成长性

常规需求疫后有望修复,四大驱动共塑成长性。 常规业务疫后有望回暖:公司的营业收入由2017年的8.02亿元提升至2021 年的 39.29 亿元,CAGR 达到 49%,其中常规业务 CAGR18%,2020-2021 年公司的营收快速攀升,预计未来仍将维持稳定增长。2019 年公司亏损的 主要源于重组 CG US 及低毛利产品占比升高,然而,自 2020 年净利润已 扭亏为盈,并保持稳定增长。由于 Illumina 赔偿影响,2022 年归母净利润 大幅提升。 四大驱动共塑成长性:拓客户铺设备+耗材放量+出海+新业务。

2.1 拓客户铺设备,合作深化建立生态圈

拓展客户,逐步降低对华大基因的依赖。 基因测序板块的关联交易占比显著下降,第三方收入占比由 2019 年的 27.1% 增至 2021 年的 73.1%,2021 年第三方收入快速提升至 9.33 亿元,同比增 长 153%,高于板块整体收入增速和关联交易增速。 测序板块除华大基因外其他头部客户收入均呈现逐年快速提升趋势,而前五 大客户收入占比由 2019 年的 79.53%下降至 2021 年的 49.79%。

客户合作深化,建立生态圈。 公司与罗氏诊断、泛生子、燃石医学等多家知名企业达成战略合作,逐步建 立并拓展生态圈,有利于提升各领域品牌力并加强产品推广和需求拓展。 2023 年 2 月公司成立国产测序联盟,首批成员 21 家,覆盖科技服务、农业 分子育种、临床分子诊断和早筛、单细胞等高通量测序应用的各个细分领域。

2.2 设备铺设助耗材放量、更具稳定性及盈利性

测序仪强劲销售带动试剂耗材快速放量:持续增长的装机量及测序样本增多 有效带动试剂耗材收入增长,近年来公司试剂耗材 5 年 CAGR 达 63%。 收入结构的优化带来更具稳定性及盈利性的增长:一方面试剂耗材作为稳定 现金流业务有望平滑公司增长。另一方面,相比于设备仪器、试剂耗材的毛 利率更高,2021 年达到 75.67%(vs 设备 52.79%),随着试剂耗材占比提 升盈利能力有望进一步优化。

2.3 专利和解有望快速打开海外市场

专利和解扫除欧美主流市场的推广障碍,海外市场有望快速打开:2022 年 7 月 15 日,华大智造与 Illumina 历时 3 年的专利纠纷迎来转机,双方就美国境内的 所有未决诉讼达成和解,Illumina 将向华大智造子公司 CG US 支付 3.26 亿美元 的净赔偿费,华大智造撤销对 Illumina 的反垄断诉讼。诉讼和解后,华大智造已 于2022年8月开始在美国销售其基于CoolMPS技术的相关测序产品,并于2023 年 1 月开始销售 StandardMPS 相关测序产品。2023 年第 41 届摩根大通医疗健康大会上,公司宣布全线测序产品在美开售。 华大智造产品已在国际上得到认可:2018 年 11 月 1 日,地球生物基因组计划 (EBP)在伦敦正式启动,华大基因是该项目的发起单位之一;2018 年 10 月 18 日,在第 68 届美国人类遗传学协会年会(ASHG)上,华大基因和北美领先 的基因组技术公司 Gencove 宣布,将利用华大智造的 DNBseqTM 自主测序平台 在全球广泛推进低深度全基因组测序的完整解决方案。2022 年 6 月初,华大智 造与新加坡生物技术公司 MiRXES (觅瑞) 正式达成战略合作关系。 扎实的全球布局基础助力海外市场渗透:华大智造业务布局遍布六大洲 80 多个 国家和地区,在美国、日本、拉脱维亚、阿联酋等国家和地区设立有资质申报、 培训及售后、技术研发、生产中心等分、子公司。2022 年公司海外整体收入占 比达到 36%,2019-2022 年海外收入 CAGR 达 145%。

2.4 新业务布局多点开花,AI 赋能培育未来新增长

围绕主业横向拓展,三大业务协同共振。

实验室自动化加速自动测序一体化,业务前景广阔。  实验室提升工作效率、缩减工作流程、提高工作准确性提供了有效解决方案。 在高通量、自动化测序的发展趋势下,实验室自动化可满足检测样本海量实 时处理、临床诊断检验结果更快速精准等需求,在自动测序领域有良好的应 用前景。 当前国内实验室自动化仍处于成长初期,整体装机量存在广阔的提升空间: 客户群体广:实验室自动化的客户群体广泛,包括药企、疾控中心和第 三方检测中心等。 装机量和集成度低:目前国内的实验室自动化多停留在单模块形式,仅 个别领域实验室实现了工作站形式,集成度有限。 进口产品价格高:国内工作站形式自动化的市场售价处于百万人民币级 别,国产替代是未来发展的必然趋势。

“测序仪+自动化”高效率全流程解决方案,提升渗透率

实验室自动化与测序产品协同打造一站式解决方案:目前公司实验室自动化 主要产品包括自动化样本处理系统、实验室自动化流水线以及样本处理试剂 耗材等。公司快速推进“测序仪+自动化”一站式解决方案,实验室自动化 进一步拓宽测序仪的应用范围、节约成本、提升渗透率,同时解决更大通量 的样本处理问题,保持公司长期的核心竞争力。例如,在 2023EBC 第八届 易贸生物产业大会上,MGISP-Smart 8 实验室自动化一夜机器人亮相,具 备移液灵活、台面布局灵活、软件流程编辑灵活等优势,助力高通量测序流 程自动化。2021 年实验室自动化(剔除新冠)的收入达到 1.65 亿元,4 年 CAGR 达到 135.6%。 疫情期间展现优势,建立品牌认知:新冠疫情期间,公司凭借高度敏锐的洞 察力和专业领先的技术支持,推出一系列核酸检测自动化产品,提供从样品 采集及分装、RNA 提取、RT-PCR、计算结果等全套自动化解决方案,为公 司后续产品放量提升良好的品牌认可度。

新业务布局多点开花,AI 赋能培育未来新增长:自 2018 年开始,公司陆续发布 细胞组学、 BIT、远程超声机器人等新业务板块相关产品,为下游客户提供多元 化产品和服务。新业务板块(剔除新冠)收入由 2017 年的 1,153 万元提升至 2021 年的 1.13 亿元,CAGR 达到 76.87%;占公司总营收(剔除新冠)的比例快速攀 升,由 2017 年的 1.44%增至 2021 年的 7.12%。 细胞组学解决方案属于多业务组合产品,提供便携式、即时化、一站式单细 胞组学研究全流程服务。 DNBelab C 系列细胞组学整体解决方案:核心技术包括单细胞文库制备 技术和高通量测序技术,其中,单细胞文库制备主要由 DNBelab C4 便 携式单细胞系统和 DNBelab C 系列单细胞文库制备套装完成,同时搭配 DNBSEQ 系列测序平台以及相关单细胞分析软件,为客户提供全流程的 细胞组学解决方案。  AI 赋能有望引领学科发展,深化细胞组学应用深度:公司开发了一种基 于对比学习的多模态单细胞算法工具 Concerto,该算法采用 AI 新兴的对 比自监督学习框架并进行优化适配,以应用在海量单细胞组学数据的建 模中,可有效解决统计学特征选择和线性降维方法易丢失关键信息的问 题,拓展细胞组学解决方案的应用范围和应用深度。

BIT 产品充分融合生物技术与信息技术,是公司重要的新业务板块,产品全 面覆盖生物样本管理、实验室生产、生物信息分析、基因数据治理等功能, 用于基因测序全流程管理及基因数据全周期管理。 公司设有专门的 BIT 研发中心,截至 2021 年底共有研发人员 50 名。BIT 研发团队主要负责:1)针对生产过程,研发数字化信息管理系统, 提供智能化解决方案;2)针对基因大数据,提供平台化解决方案;3) 针对生物信息学分析应用进行精细化提升,提高分析速度和降低成本等。

“AI+超声”打破时空局限,实现超声诊断“零距离”:公司的超声系列产品 包括远程超声机器人、掌上无线彩色多普勒超声诊断仪和 5G 超声机器人移 动车,可提供远程超声诊断的全平台解决方案,逐渐构筑起智慧医疗新生态。 远程超声机器人 MGIUS-R3:全球首款直接远程操控超声探头对病人远 程诊断的超声设备,已获得 NMPA 三类医疗器械认证及欧盟 CE 认证, 2023 年 3 月获批新加坡 HSA。MGIUS-R3 融合领先的云计算、云加密 存储和高清音视频交换、即时通讯及区块链密码学等技术,可实现“足 不出户”完成超声检查,有助于弥补现有超声医疗资源的不足,降低超 声诊断的时间、设备和人力等综合成本。 掌上无线彩色多普勒超声诊断仪:同手机般大小的超声设备,随时随地 获取扫查图像,更好地满足医院临床科室(急救、麻醉、床前诊断)、基 层医疗市场、院外灾害急救等场景需求。  5G 超声机器人移动车:2021 年 4 月正式交付,利用便捷移动+智能化平 台系统,结合远程超声机器人、手持超声、AI 智能辅助诊断软件,实现 随时随地医学超声诊断及样本采集管理,无需配备专业超声医生,即可 提供超声诊断一站式服务。


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