基因大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展課件

1、基因大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展1婚檢孕檢幼兒體檢兒童體檢健康體檢常規(guī)體檢常規(guī)體檢常規(guī)體檢0歲2歲6歲11歲18歲45歲60歲2年10月居民檔案健康醫(yī)療數(shù)據(jù)與診療信息與個(gè)人隱私、健康狀況乃至 家族遺傳聯(lián)系緊密，是健康大數(shù)據(jù)隱私性與醫(yī)學(xué)倫理 的根源所在從個(gè)人全生命周期來(lái)看，只有當(dāng)散落在各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息按照 時(shí)間軸串聯(lián)起來(lái)的時(shí)候，才能夠較為準(zhǔn)確的監(jiān)控并預(yù)測(cè)一個(gè)人的 健康狀況。當(dāng)碎片化的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合時(shí)，必然涉及到不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，以及在數(shù)據(jù)流動(dòng)過(guò)程中的安全管理。后 臺(tái)則對(duì)應(yīng)著數(shù)據(jù)共享與開放過(guò)程的商業(yè)模式與利益分成機(jī)制，這 是整個(gè)健康大數(shù)據(jù)的難點(diǎn)所在。單一的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)能夠反映一個(gè)人的生理指

2、標(biāo)變化趨勢(shì)，但無(wú) 法確認(rèn)是否健康。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是從千百萬(wàn)人的生理數(shù)據(jù)中提 煉而來(lái)，具有統(tǒng)計(jì)性特征，采樣的樣本數(shù)越多，參考價(jià)值越 大。大氣質(zhì)量健康，除了與家族遺傳、個(gè)人體質(zhì)有關(guān)外，受周圍環(huán)境的影響巨 大，環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、食品流通及安全數(shù)據(jù)，以及與生活方式 相關(guān)的各類應(yīng)用及由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，都屬于大數(shù)據(jù)的廣義范疇。水質(zhì)量食品生活方式測(cè)序技術(shù)原理公司及儀器測(cè)序通量準(zhǔn)確率讀長(zhǎng)優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用狀況第一代鏈終止法ABI：3730XL0.2MB99%400-900高讀長(zhǎng)、高精度、一次性達(dá)標(biāo)率高、通量相對(duì)較低成本高、速度慢、應(yīng)用少第二代邊合成邊 測(cè)序，可 逆終止法Illumina：Sloexa Roche：454（停

3、產(chǎn)） ABI：Solid400Mb-1.8T99%50-300高通量、低成本，但存在 模板擴(kuò)展和序列讀長(zhǎng)的缺 陷目前應(yīng)用最 為廣泛的技 術(shù)第三代單分子合 成測(cè)序PacBio：Heloscope； PacBio：SMRT0.2-30Gb1000高通量、高讀長(zhǎng)、低成本， 但準(zhǔn)確度不高研發(fā)階段， 未真正商業(yè) 應(yīng)用第四代納米孔外 切酶測(cè)序Oxford：MinION、 GridION5-50Gb90%1000高通量、高讀長(zhǎng)、低成本、 小型化研發(fā)階段， 未真正商業(yè) 應(yīng)用來(lái)源： 經(jīng)公開資料整理基因是精準(zhǔn)醫(yī)療的核心，是健康大數(shù)據(jù)最為重要的組成部分。來(lái)源：National Human Genome Resear

4、ch Institute基因測(cè)序成本以超“摩爾定律”的速度下降，不僅為基因測(cè)序技術(shù)的廣泛使用提供良好的經(jīng)濟(jì) 技術(shù)，推動(dòng)著測(cè)序產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，同時(shí)也產(chǎn)生了海量的基因數(shù)據(jù)。千人基因組計(jì)劃（英國(guó)，美國(guó)，中國(guó)）癌癥基因組圖譜（TCGA，美國(guó)）國(guó)際癌癥基因組協(xié)會(huì)（ICGC，歐洲，美國(guó)，中國(guó)）個(gè)人基因組計(jì)劃（美國(guó)）臨床測(cè)序計(jì)劃（ClinSeq，美國(guó)）23andMe（美國(guó)）云健康 （中國(guó)）測(cè)序技術(shù)的不斷進(jìn)步和測(cè)序成本的進(jìn)一步下降，使得測(cè)序數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式 增長(zhǎng)趨勢(shì)。各國(guó)所推出的基因組圖譜計(jì)劃，更是推動(dòng)了這一增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，保守估 計(jì)2015年生物醫(yī)學(xué)行業(yè)內(nèi)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量已經(jīng)超過(guò)了500PB，這其中絕大多數(shù) 來(lái)自于基

5、因數(shù)據(jù)。來(lái)源：公開資料整理來(lái)源：艾瑞咨詢?nèi)蚨鷾y(cè)序行業(yè)投研報(bào)告來(lái)源：艾瑞咨詢?nèi)蚨鷾y(cè)序行業(yè)投研報(bào)告1數(shù)據(jù)生產(chǎn)2數(shù)據(jù)處理3市場(chǎng)應(yīng)用換一個(gè)角度看基因產(chǎn)業(yè)1. 測(cè)序儀提供商1. 數(shù)據(jù)處理1. 腫瘤領(lǐng)域2. 測(cè)序服務(wù)商2. 數(shù)據(jù)庫(kù)生殖健康遺傳病檢測(cè)4. 藥物基因組1975197719831986199520052006200720082010201120121953技術(shù)基礎(chǔ)沃森和克里 克提出DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)技術(shù)基礎(chǔ)桑格完成第 一個(gè)基因測(cè) 序-噬菌體 X174第1代ABI公司推出 第一臺(tái)商用基 因測(cè)序儀 Prism370A第3代Helicos推出 單分子測(cè)序 設(shè)備 HeliscopeIllumin

6、a推 出 Genome Analyer測(cè)序 平臺(tái)第2代OxfordNanoPore公 開MinIon和 GridIon第4代第3代Pacfic Biosciences 推出單分子測(cè) 序儀PacBio RS454 Life Science推出 基于焦磷酸測(cè)序的高通 量測(cè)序儀Genome Sequencer 20第2代ABI推出第二 代基因測(cè)序 設(shè)備Solid第2代第3代Life IonTorrent推出 快速快速設(shè) 備PGM第1代ABI推出第一 臺(tái)毛細(xì)管電 泳測(cè)序儀 Prism310技術(shù)基礎(chǔ)桑格和考爾 森發(fā)明第一 代測(cè)序技 術(shù)鏈終止 法技術(shù)基礎(chǔ)穆利斯發(fā)明 復(fù)制DNA片 段的PCRIllumina

7、推 出HiSeq系 列基因測(cè)序 設(shè)備第2代來(lái)源：艾瑞咨詢?nèi)蚨鷾y(cè)序行業(yè)投研報(bào)告基因測(cè)序技術(shù)發(fā)展歷程全球目前共有7389臺(tái)測(cè)序設(shè) 備，其中ILLUMINA測(cè)序平臺(tái) 占比83.9%，Thermo Fisher測(cè) 序平臺(tái)占比9.9%，Roche測(cè) 序平臺(tái)占比5.5%，CR3超過(guò)99%，屬于絕對(duì)壟斷行業(yè)。Illumina, 83.90%OxfordNanopore, 0.20%PacificBiosences, 0.70%ThermoFis其它,her, 9.90%0.10%Roche, 5.20%數(shù)據(jù)來(lái)源：數(shù)據(jù)來(lái)源：根據(jù)公開資料整理批準(zhǔn)名稱批號(hào)公司研發(fā)方式合作方二代測(cè)序儀二代測(cè)序儀 二代測(cè)序儀國(guó)械

8、注準(zhǔn)20153400460國(guó)械注準(zhǔn)20143402171 國(guó)械注準(zhǔn)20143401961杭州貝瑞和康基因診斷技術(shù)有限公司深圳華因康基因科技有限公司 中山大學(xué)達(dá)安基因股份有限公司合作開發(fā)自主研發(fā) 合作開發(fā)IlluminaThermoFisher二代測(cè)序儀國(guó)械注準(zhǔn)20153400309博奧生物集團(tuán)有限公司合作開發(fā)ThermoFisher二代測(cè)序儀國(guó)食藥監(jiān)械(準(zhǔn))字2014第2401126武漢華大基因生物醫(yī)學(xué)工程有限公司合作研發(fā)ThermoFisher二代測(cè)序儀國(guó)食藥監(jiān)械(準(zhǔn))字2014第2401127武漢華大基因生物醫(yī)學(xué)工程有限公司收購(gòu)CG二代測(cè)序儀研發(fā)中中科紫馨科技有限公司自主開發(fā)三代測(cè)序儀Ge

9、neCare深圳瀚?；蛏锟萍加邢薰咀灾鏖_發(fā)二代測(cè)序儀研發(fā)中中源協(xié)和基因工程股份有限公司合作開發(fā)北京曠博生物(李同恩)二代測(cè)序儀研發(fā)中深圳市共進(jìn)電子股份有限公司合作開發(fā)上海小海龜(吳東平)國(guó)產(chǎn)測(cè)序儀公司一覽數(shù)據(jù)來(lái)源：根據(jù)公開資料整理1數(shù)據(jù)生產(chǎn)2數(shù)據(jù)處理3市場(chǎng)應(yīng)用換一個(gè)角度看基因產(chǎn)業(yè)1. 測(cè)序儀提供商1. 數(shù)據(jù)處理1. 腫瘤領(lǐng)域2. 測(cè)序服務(wù)商2. 數(shù)據(jù)庫(kù)生殖健康遺傳病檢測(cè)4. 藥物基因組地區(qū)測(cè)序服務(wù)機(jī)構(gòu)北京諾禾致源 華牛生物 中科紫馨安諾優(yōu)達(dá) 微旋基因 ?？司S爾貝瑞和康 基云惠康 瑞德百奧圣谷同創(chuàng) 博奧生物 愛普益邁基諾基因 英木和溯源精微百邁克生物 量化健康 華奕生物康普森 嘉寶仁和 源

10、宜基因 博淼生物 諾賽基因 毅新興業(yè) 博恒生物 百麥華康 奧維森 布斯坦 信諾佰世 銀河基因圣庭集團(tuán) 華生恒業(yè) 華諾時(shí)代中美泰和斯科爾基因 路思達(dá)鑫諾美迪 泛生子藥明康德云健康派森諾生物晶能生物 美吉生物寶騰生物凡迪生物 佰真生物 南方基因烈冰科技生工生物鼎晶圣物銳羿基因上海歐易生物生咨生物翰宇生物英拜生物泛亞基因凌科生物尤妮曼聯(lián)合基因泉麥生物 卓立生物吉瑪生物達(dá)邁生物康成生物 賽安生物 吉?jiǎng)P基因上海敏芯基因科技 基龍生物 源奇生物賽優(yōu)生物阿趣生物希匹吉生物博苑生物豐核信息百世嘉派航生物伯豪生物祥音生物銳羿生物惠研生物 嘉因生物允英醫(yī)療虹舜生物 捷易生物 思路迪-埃提斯Illumina中國(guó)TA

11、AG Genetics深圳華大基因千年基因博大維康易基因海普洛斯裕策生物藍(lán)圖基因 普元科技 早知道科技英馬諾生物恒創(chuàng)基因銳澳康晨華因康基因廣州達(dá)安基因托普基因銳博生物燃石科技 基迪奧生物永諾生物坤圖生物 英格生物 金域檢驗(yàn)瑞科基因賽哲生物洪祥生物杭州貝達(dá)藥業(yè) 博圣生物谷禾生物浙江天科中翰金諾 杭州英睿壹基金然納生物 晶佰生物 美格生物聯(lián)川生物奧拓生物艾迪康醫(yī)學(xué)迪安診斷武漢菲沙基因康圣環(huán)球貝納基因生命之美 數(shù)橋科技錦奧生物大眾源生蘇州帕諾米克生物金唯智生物貝斯派生物天昊生物 賽業(yè)生物Qiagen蘇州生物醫(yī)藥創(chuàng)新中心其它中宜金大(江蘇宜興)億康基因(江蘇泰州)所羅門兄弟醫(yī)學(xué)(江蘇 鹽城)世和基因(

12、江蘇南京 迪康金諾(江蘇南京)廣而生物(江蘇南京)蘇博生物(江蘇宿遷)國(guó)信凱爾(山西太原)銳創(chuàng)生物(江蘇紹興) 健海生物(河北石家莊) 盤古基因(天津)天津生物芯片(天津) 湘雅醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)所(湖南先導(dǎo)藥物(四川成都)博川基因(湖南長(zhǎng)沙) 長(zhǎng)沙)測(cè)序儀設(shè)備被國(guó)外廠商壟斷，且進(jìn)入門檻較高，國(guó)內(nèi)企業(yè)在消費(fèi)級(jí)測(cè)序服務(wù)方面發(fā)展迅猛，目 前約有150家測(cè)序服務(wù)企業(yè)。來(lái)源：銀河證券基因測(cè)序的發(fā)展趨勢(shì)與商業(yè)模式探討精準(zhǔn)醫(yī)療系列報(bào)告之（一）來(lái)源：據(jù)公開資料整理2015年底中國(guó)大陸已有的3臺(tái)Hiseq X10接近滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，而16年后中國(guó)大陸的測(cè)序能力將達(dá)到16.2萬(wàn)人/年，20PB/年的數(shù)據(jù)產(chǎn)出能力，整個(gè)市場(chǎng)的N

13、GS基因組測(cè)序處于供大于求的狀態(tài)，競(jìng)爭(zhēng)將加劇。 中國(guó)大陸地區(qū)Illumina X10 分布地區(qū)企業(yè)或機(jī)構(gòu)引入時(shí)間套數(shù)上海藥明康德2014年3月1上海云健康2014年10月1北京諾禾致源2014年3月22016年4月北京安諾優(yōu)達(dá)2016年4月1北京泛生子2016年4月1蘇州金唯智2016年4月1杭州貝達(dá)藥業(yè)-1哈爾濱黑龍江省臨床醫(yī)學(xué)精準(zhǔn)檢驗(yàn)檢測(cè)中心-11數(shù)據(jù)生產(chǎn)2數(shù)據(jù)處理3市場(chǎng)應(yīng)用換一個(gè)角度看基因產(chǎn)業(yè)1. 測(cè)序儀提供商1. 數(shù)據(jù)處理1. 腫瘤領(lǐng)域2. 測(cè)序服務(wù)商2. 數(shù)據(jù)庫(kù)生殖健康遺傳病檢測(cè)4. 藥物基因組腫瘤診斷及治療預(yù)防腫瘤基因檢測(cè)診治個(gè)性化用藥指導(dǎo)預(yù)后復(fù)發(fā)檢測(cè)和藥效評(píng)估腫瘤易感性相關(guān)基因腫

14、瘤發(fā)生相關(guān)基因靶向用藥相關(guān)基因化療用藥相關(guān)基因腫瘤診斷及治療正常DNA腫瘤細(xì)胞腫瘤分子階 段(8-10年)DNA 突 變 ( 腫瘤驅(qū)動(dòng)基因)細(xì)胞階 段(3-5年)早期癌癥(1-3年)中晚期癌癥腫瘤標(biāo)志物、影像學(xué)腫瘤早期篩查來(lái)源：公開資料整理350.0300.0250.0200.0150.0100.050.0-400.0500.0450.0200220102020e2050e267.7348.8471.7219.1160.1197.1263.1377.02002-2050年中國(guó)癌癥發(fā)病和死亡預(yù)測(cè)發(fā)病(萬(wàn)人)死亡(萬(wàn)人)-500.01,000.01,500.02,000.02,500.03,000

15、.0200220102020e2050e1,086.51,303.41,650.52,702.2672.5808.61,036.01,750.32002-2050年全球癌癥發(fā)病和死亡預(yù)測(cè)發(fā)病(萬(wàn)人)死亡(萬(wàn)人)來(lái)源：艾瑞咨詢?nèi)蚨鷾y(cè)序行業(yè)投研報(bào)告腫瘤診斷治療和數(shù)據(jù)服務(wù)是基因測(cè)序行業(yè)最具投資價(jià)值的細(xì)分領(lǐng)域。Illumina公司預(yù)測(cè)基因測(cè)序全球市場(chǎng)總?cè)萘繛?00億美元，腫瘤診斷與應(yīng)用 方向?yàn)?20億美元，占60%，是基因測(cè)序的最大應(yīng)用市場(chǎng)。同時(shí)，麥肯錫預(yù) 測(cè)基因測(cè)序在肺癌、腸癌、乳腺癌和前列腺癌等領(lǐng)域的滲透率超過(guò)20%。腫瘤診 斷與應(yīng) 用, 60%生命科 學(xué), 25%生殖健康, 10%其它應(yīng) 用

16、, 5%基因測(cè)序各細(xì)分市場(chǎng)占比情況來(lái)源：Illumina70%60%50%35%50%40%40%25%30%20%10%0%80%70%60%50%40%肺癌腸癌2018年測(cè)序技術(shù)在癌癥領(lǐng)域滲透率預(yù)測(cè)乳腺癌前列腺癌來(lái)源：麥肯錫生殖健康一級(jí)預(yù)防孕前預(yù)防(PGD/PGS)二級(jí)預(yù)防產(chǎn)前診斷、篩查(NIPT)三級(jí)預(yù)防新生兒篩查1593161715841594160816151574160416351640168716551700168016601640162016001580156015401520150020042005200620072008200920102011201220132014201

17、5中國(guó)歷年新出生人口數(shù)(萬(wàn))來(lái)源：華大基因招股說(shuō)明書來(lái)源：艾瑞咨詢?nèi)蚨鷾y(cè)序行業(yè)投研報(bào)告注釋：1) 假定育齡婦女人數(shù)穩(wěn)定，2016年育齡婦女人數(shù)與2014年育齡婦女人數(shù)相當(dāng)；2) PGS價(jià)格為2500/例，NIPT價(jià)格為2400元/例，新生兒基因篩查價(jià)格為2500元/例。1數(shù)據(jù)生產(chǎn)2數(shù)據(jù)處理3市場(chǎng)應(yīng)用換一個(gè)角度看基因產(chǎn)業(yè)1. 測(cè)序儀提供商1. 數(shù)據(jù)處理1. 腫瘤領(lǐng)域2. 測(cè)序服務(wù)商2. 數(shù)據(jù)庫(kù)生殖健康遺傳病檢測(cè)4. 藥物基因組據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，全球基因測(cè)序數(shù)據(jù)分析市場(chǎng)規(guī)模發(fā)展迅速，2012年市場(chǎng)規(guī) 模不超過(guò)2億美元，預(yù)計(jì)2018年將達(dá)到6億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為22.7%。數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)，使得基因測(cè)

18、序的工 作重心從前期的人工測(cè)序轉(zhuǎn)移到了數(shù)據(jù) 分析上，原始測(cè)序數(shù)據(jù)并不能反映疾病 信息，需要經(jīng)過(guò)基因組的比對(duì)，數(shù)據(jù)過(guò) 濾篩選等多個(gè)步驟才能得到基因組上的 變異信息，才能為疾病的診療和治療提 供參考?；驍?shù)據(jù)分析和解讀，關(guān)系到下游基因 測(cè)序的應(yīng)用，是制約基因測(cè)序行業(yè)發(fā)展的關(guān) 鍵環(huán)節(jié)。170.0205.9252.0309.4379.1465.9580.02012201320142017e2018e2012-2018年全球基因測(cè)序信息學(xué)市場(chǎng)規(guī)模20152016e市場(chǎng)規(guī)模(百萬(wàn)美元)21.1%22.4%22.5%22.8%22.9%24.5%基因數(shù)據(jù)的處理，既包括了對(duì)于測(cè)序儀下機(jī)數(shù)據(jù)處理和解讀過(guò)程，也

19、包括了這一過(guò)程中所涉及各類專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。的可常用開源軟件類型軟件名類型軟件名augustusBWACNAseg CNVnator GATKmaq pindellssrsamtooVarScan bowtie tophat cufflink Trinitymsatcommakobas轉(zhuǎn)錄組blastblast+ picard mpiBLAS mblast fastQC mothu多樣性分析qiimecondetriGenomeblatAbyss基因解讀工具企業(yè)trans-AbysssickleBowTiefastx_toolkitMetaVelvetTophatmrbayesCufflinksbi

20、o+phyldog進(jìn)化樹Burrows WheelerphylobayesAligner 數(shù)據(jù)視化RAxMLprottestFastTreeStrand Genomics 解決方案mirdeep2ViennaRNAmicroRNASplic Map 遺傳咨詢師RNAhybridrandfoldSpotfire的基因組數(shù)據(jù)大與與Genentech研究狼瘡基因(5合作研究帕金森病(3000)T評(píng)估風(fēng)x 險(xiǎn)nder者點(diǎn)合作樣本收集患美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心（NCBI），建立于1988年 整合DNA與RNA序列，蛋白質(zhì)序列，基因genemark及其表allpaths達(dá)，遺傳與醫(yī)學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)，基因組與圖譜SOAPdenovo，生命醫(yī)Resequencing歐洲生物信息研究所（學(xué)摘要與全文，物種分類，變異 EBI），數(shù)據(jù)等建立于velv近et 10大類數(shù)據(jù)庫(kù)，提供數(shù)據(jù)庫(kù)總數(shù)66個(gè)，生物信息服務(wù)和工具199258個(gè)年 500包括名核酸序列員工，年ENA均投、入蛋白2億美元質(zhì)UnrProt、芯片 、結(jié)構(gòu)，基因組、大分子、小