生命科学行业发展前景(生命科学服务研究报告)

一、生命科学服务市场扩容迅速,国产替代空间广阔

1.1 生命科学服务应用场景丰富,涵盖医药基础研究到成果转化全流程

生命科学服务定义较为广泛,本篇报告中主要将科研服务分为四大板块:科研试剂、模式生物、设备与耗材、测序与建库。 科研服务涵盖了从基础研究到成果转化全流程。面对高校实验室、医学研究中心、科研院所和药品研发企业等客户,应用领域丰富,是从基础研究到 成果转化不可或缺的一部分。

1.2 科研投入与医药市场持续高景气

从科研投入和医药市场规模情况看,全球与中国市场的体量均在稳步提升。需求端的高景气将持续带动科研服务行业发展。2020年全球药企研发费 用1878亿美元,2020-2025年CAGR约为3.8%,中国生物医药行业规模以上企业2020年研发费用785亿元,同比增长28.7%。

1.3 科研服务跨多学科领域,高筑技术壁垒

科研服务属于多学科交叉的技术密集型行业,涉及化学、物理、生物、材料、计算机、信息学等多门学科的专业知识与前沿科技,形成较高的研究门槛与 壁垒。1)科研试剂,需满足高纯度、高性能、高品质等指标要求,不仅需要掌握从研发、生产到最终产品形成的全流程技术,还需要具备持续的研究开 发及技术应用能力,均需要企业长期积累。同时,对技术人才的专业性及经验要求较高,需要跨领域掌握药物化学、有机化学、分析化学、生物化学、分 子生物学等学科知识。

2)模式生物,模型的构建综合了生物信息学、细胞生物学、分子生物学、发育生物学等多个学科理论的交叉,对于企业研发人员 的专业知识水平提出了较高要求。此外,基因修饰动物模型的制备、扩繁的效率和良率也是一个长期积累的过程。3)设备与耗材,需要跨越多学科壁垒 ,以色谱填料为例,制备要求高、商业价值大、技术难度大,需要整合当今世界多个前沿领域的交叉技术,涵盖材料、化学、物理、生物多个领域。4) 测序与建库,主要技术包括核酸提取、建库、测序技术以及对数据解读的生物信息分析技术。此外,数据解读也构筑较高壁垒,需要企业通过长时间、大 量项目经验积累数据分析与解读能力。

1.4 国际巨头长期垄断,国产替代空间广阔

由于技术壁垒高,美国、欧洲等发达国家进入科研服务行业较早,所以发展更为成熟,通过几十年行业兼并收购,规模化发展,行业集中度呈上升趋 势,也诞生了一批具有世界影响力的公司,并且一直垄断中国市场,每年中国市场营收约占其总营收10%甚至更多。 生命科学服务呈现细分赛道空间小、增速快、国产化率低的特点,国内企业逐渐起步,有广阔的国产替代空间。

二、科研试剂:高毛利高壁垒,国产替代蓄势待发

2.1 细分赛道-科研试剂:生物试剂市场处于迅速增长阶段

生物科研试剂产品和服务市场包含了生物试剂产品和帮助生物研究及实验的专业技术服务,通常可以分为核酸 (分子)类、蛋白类以及细胞类三个种类。2019年下游客户中科研院校占比较高,达72.4%。

中国市场规模增速大幅领先全球。根据Frost&Sullivan统计数据,2020年全球生物科研试剂市场规模约为188 亿美元,预计将以6.95%的CAGR增长至2024年的246亿美元;中国2020年市场规模约为159亿元,预计将以 13.08%的CAGR增长至2024年的260亿元。

2.2 各细分赛道快速扩容,核酸类试剂占据最大份额

酸类试剂占据最大市场份额。核酸类/蛋白类/细胞类生物试剂分别指围绕核酸以及小分子/ 蛋白质大分子/体外细胞进行的试验中所需用到的试剂类型,种类繁多,应用场景广泛,2020 年国内核酸类试剂市场规模约为80亿元,占比为50.9%。

各细分领域快速增长,国产替代空间广阔。三种生物试剂2020-2024年的市场规模增速均接 近或超过10%,其中重组蛋白由于目前市场规模较小,CAGR达17.4%。目前生物试剂国产替 代率处于较低水平,仍有较大的国产替代空间。

2.3 高毛利高壁垒,国际巨头长期垄断

生物试剂行业具有高壁垒高毛利属性,国内市场被国际巨头长期垄断,主要壁垒体现在:

①底层技术壁垒:生物试剂的开发涉及学科众多,工艺环节复杂,每一步均有一整套 完整的know how技术,需要建立相应的试剂研发生产技术平台和质量控制技术平台,并具有细胞培养、细胞转染、蛋白纯化等多方面的经验;(报告来源:未来智库)

②质量控制与批间稳定壁垒: 生物试剂质量与技术指标众多,增加了企业生产的质量控制难度,包括外观、纯度、活性、灵敏度、特异性、稳定性、重复性等,而且企业端客户对于批间稳定性具有更高的 要求;

③SKU数量:生物试剂由于下游应用领域多,SKU数量多达千万级,据优宁维招股书披露,截至2021年11月其在销生命科学试剂产品SKU超过469万种,SKU数量的 拓展也是相关企业的工作重点;

④品牌影响、销售渠道与响应速度:生物试剂科研端用户较为分散,国际巨头起步早,品牌影响力及世界各地直销或代理渠道丰富,形成了自 身护城河。同时无论科研端还是企业端客户均对公司响应速度以及产品货期有较高要求。

三、模式动物:高增速蓝海市场,发展后劲充足

3.1 细分赛道-模式动物:CRISPR基因编辑技术促进模式生物普及

模式动物指的是通过敲除/敲入特定基因后繁衍出稳定的改基因生物,如大/ 小鼠、马斑鱼、兔子等,其中最常用的是模式小鼠。 早期行业常用ES细胞打靶等技术进行基因编辑,但成功率低。2012年 CRISPR基因编辑技术普及后,有效降低模式生物的生产成本、基因编辑精度 、生产周期,使得模式生物使用成本大幅降低且具备被大规模生产的可能, 从而是开始广泛普及于药品研发和生命科学研究中。

3.2 模式生物下游服务于新药研发和基础科学研究

模式生物下游客户主要分为:

1)科研端:2019年中国模式动物市场份额高校、研究所等科研机构占比约56%。模式生物主要用于 用于研究特定基因缺失/改造后动物的生命活动、生理病理状态等,客户较分散,常采用定制化服务。

2)企业端: 2019年中国模式动物市场份额新药研发企业及CRO企业占比约44%。基因修饰动物模型 主要用于生物研究、药物筛选、药理药效研究、药代动力学研究和安全性评价研究等临床前研究。

3.3 蓝海市场,扩容迅速

中国模式动物市场增速远超全球。根据根据Frost&Sullivan统计数据,2019年全球动物模型市场空间约为146亿美元,预计到2024年可达226亿美元, 2019-2024年CAGR约为9.2%。由于我国动物模型市场起步较晚,总体规模较小,但随着我国生命科学和生物药研发迎来高景气时代,未来我国该市场 有望保持高增速和天花板。2019年我国动物模型市场规模约为4亿美元,预计2019-2024年CAGR可达28.1%,远远高于全球平均水平。

实验小鼠市场快速扩容。啮齿类动物为实验动物模型中最重要的一大类,其中小鼠模型占据85%比例。随着我国药物研发市场的快速发展,小鼠模型市 场快速扩容,Frost&Sullivan数据预期市场规模将从2019年的28亿元增长至2024年的85亿元,2019-2024年CAGR达24.9%。各细分领域均保持高增 速,尤其是包括药代、药效、安评在内的非CMC临床前服务,2019-2024年CAGR可达38.0%。

四、测序建库:产业链分工明确,规模化效应强

4.1 基因测序技术应用场景广泛

基因测序是基因检测的方法之一,是指通过基因测序设备对生物样本(组织、细胞、血液样本等)DNA 分子的碱基排列顺序进行测定,即测定和 解读 DNA 分子中的腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)四种碱基的排列顺序,并进一步用于科学研究或临床诊断。

基因测序目前可应用于医疗领域及非医疗领域,医疗领域应用场景又可分为科研级、临床级和消费级三类。科研级应用面向科研机构、高等院校和 药企。临床级应用面向患者,检测结果应具有临床意义,可作为医生诊断、治疗依据。消费级应用面向普通消费者,包括皮肤检测、运动能力检测 等。其中临床级目前应用范围最广、商业价值最大。

基因测序操作环节多,生产流程包括样本预处理、核酸提取、建库、上机测序、生物信息分析及报告生成等主要环节,测序过程会涉及百余种不同 的操作步骤,核心技术壁垒高、生产工艺流程复杂、技术掌握和革新难度大、质量控制要求高,新进入者很难在短期内掌握各种技术并形成竞争力 。

4.2 基因测序技术迭代升级,市场规模持续扩容

基因测序技术自第一代技术 Sanger 问世以来,不断革新更迭,大致可分为三个阶段,Sanger 测序法、高通量测序技术(NGS)、单分子测序 。三代测序方法特点各异,使用场景也不尽相同。

Sanger 测序法:突出优势是长读长及高准确性,一次读取 DNA 片段长度可达1,000bp,准确率可到 99.99%;但测序通量低,耗时长,成本 高,因此应用范围有限,但仍是超高精度测序的金标准。

高通量测序技术(NGS):边合成边测序,且各DNA 簇同时读取,实现高通量。大幅降低了测序成本、缩短了测序时间,同时保持了较高的准 确性,目前是基因测序主流技术,也是基因测序技术商业化应用普及的主要推动力。

单分子测序:测序前无需进行 PCR 扩增,读长增加、数据分析难度降低,但准确率较低、技术待完善,目前作为补充满足科研机构的一些特殊 研究需求。

技术升级使得基因测序时间大幅缩短,成本降低,基因测序应用落地成为了可能。二代技术比一代技术成本明显下降,大幅降低了测序时间。三/ 四代技术对比二代技术读长增加,同时测序流程得到简化,减少错误引入与测序时间,应用领域明显扩大。第三代、第四代基因测序技术将逐渐崛 起,基因测序产品的应用领域也将得到全面推广。随着基因测序技术持续不断地发展,成本下降将催生更多的行业中下游应用场景,基因测序市场 规模不断加大。

4.3 政策+资本助力行业高增长

政策对基因产业的支持,是基因测序行业发展的又一利好因素。政策端对基因测序行业的推动力体现在国家宏观策略的支持,对基因测序的重视以及 对行业的监管,众多基因测序相关的政策出台推动了行业的发展。

资本助力项目落地,基因测序行业投融资火热。在技术、法律环境、政策与社会一系列因素的推动下,资本也注意到基因测序赛道的潜力。2020 年,基因检测企业在一级市场中所获融资额为205.9亿元,多家优质的基因检测企业都获得了单笔大规模融资。作为TOP10的头部融资事件,华大 智造、泛生子、燃石医学、思路迪诊断、臻和科技等9家企

五、实验室设备与耗材:应用场景广泛,国产化率极低

5.1 细分赛道-实验室耗材:应用场景广泛

实验室常用品主要包括设备、试剂、耗材,目前实验室设备国产化率极低,我们估计不足5%,本报告未做过多讨论。实验室耗材贯穿药品研发到生产, 应用场景广泛,主要包括一次性塑料耗材、填料、培养基等,其中一次性耗材规模最大,但我们预计2021年国产化率也仅为5%-10%。 生物实验室一次性塑料耗材主要用于细胞培养和收获、生物实验移液、溶液过滤和分离、贮存等,在生物医药、临床医疗、检验检疫和科研等领域应 用广泛;其产品的理化性能和生物性能以及产品的精准度等直接影响生物技术研发和应用的成败和效率。

色谱/层析技术是现代工业中最重要、最有效的物质分离技术之一,而且几乎是生物制药分离纯化的唯一手段。几乎所有大分子与小分子药物的研 发与生产阶段均会用到色谱/层析填料。根据CNKI相关研究文献,层析填料在生物药生产耗材成本中占比接近40%(2018年)。

培养基种类同样丰富,下游应用场景涵盖了疫苗、重组蛋白/抗体药物纯化、细胞及基因疗法等多方面。而且随着临床前研究到商业化生产,规模 用量持续增大。以单抗为例,培养基占据单抗生产原材料成本中的84.5%(2018年)。(报告来源:未来智库)

5.2 需求持续增长带动行业迅速扩容

由于下游应用场景广泛,实验室耗材市场不断扩容。根据各公司招股书援引弗若斯特沙利文数据以及我们测算结果,预计全球填料市场2020年2024年CAGR为7.2%,中国市场2020-2025年CAGR约为18%;全球培养基市场2015-2020年CAGR为9.1%,中国市场为29.1%;全球一次性生 物实验耗材市场2020-2023年CAGR约为4.3%,中国约为14.6%。由于部分预测数据未考虑新冠影响,我们预计实际增速快于预测值。总之实验 室耗材各细分领域均保持高速增长态势。

5.3 国际巨头垄断市场,国产替代空间广阔

国内生物耗材企业起步较晚,市场长期被国外巨头垄断。2018年全球填料市场CR3占比超过50%,根据市场调研数据,我们预计2020年中国 市场Cytiva销售占比仍在75%左右,根据营收计算,纳微科技占比仅为6%。 根据中国海关数据,进口培养基的占比从2011年的93.9%下降至2020年的84.9%,但国产培养基增速领先进口培养基;国产与进口一次性生 物实验耗材国产替代同样为大势所趋。

六、重点公司分析

6.1 海尔生物:生物安全全球龙头,物联网与生命科学打开成长空间

深耕低温存储,业绩高速增长。海尔生物是国内低温存储龙头以及国际市场的重要参与者,近 年来业绩增长迅速,2021年公司实现收入21.26亿元(+51.63%,同比,下同),归母净利润 8.18亿元(+114.81%),扣非归母净利润4.18亿元(+32.97%)。2015-2021年营收与归母 净利润CAGR分别达28.7%,37.1%。公司股权激励预计收入端2021-2023年仍有20%-30%的 增长。

各细分市场市占率第一,龙头地位稳固。海尔生物低温存储业务主要包括生物样本库、药品及 试剂安全、疫苗安全、血液安全四大应用场景,全球市占率预计接近20%(销售端),仅次于 赛默飞。国内各细分领域市占率均为第一,龙头地位稳固。其中生物样本库与药品及试剂安全 低温存储业务体量较大,我们预计将保持10%-20%的稳健增长,疫苗安全、血液安全及第三方 实验室产品为公司提供更多增长动力。

物联网与非存储业务打开发展空间。传统存储业务增速较慢,公司业绩高增长主要来源于四大应用场景物联网解决方案,2021年前三季度营收4.36亿 元(+155.5%,同比,下同),占整体营收比重已达28.7%,2018-2020年的复合增速为197.4%,有望继续保持高两位数增长。其中2021年公司成 功交付青岛市疫苗网建设已交付,230个疫苗接种点实现营收7000万元;此外公司还落地了青岛血液网,系全球首个智慧城市血液网,为公司贡献营 收约3000万元,覆盖一个中心血站与38个用血点,并且公司在2021年9月中标宜昌市血液网项目。生物安全业务主要还被国外垄断,公司不断推出新 产品,2020年生物安全柜业务受益于新冠疫情大幅增长,实现营收1.43亿元(+163.2%),2016-2020年复合增长率为46.0%,二氧化碳培养箱、离 心机等其他新品推出次年即达到千万预期,为公司打开横向发展空间。

海内外协同发展,国际市场前景广阔。2021年前三季度公司海外业务营收3.91亿元,同比增长32.8%,在公司总营收中占比25.7%。2016-2020年海 外营收的复合增长率为39.9%,保持高速增长。2021H1新增联合国粮农组织、项目事务署等合作伙伴,已执行待转化订单超过8000万元,海外项目 业务长线发展前景良好。

6.2 纳微科技:纳米微球先锋军,业绩持续高增长

内微球龙头,业绩持续高增长。纳微科技创立于2007年,专门从事高性能纳米微球材料 研发、规模化生产、销售及应用服务,主要为生物医药、平板显示、分析检测及体外诊断 等领域客户提供核心微球材料及相关解决方案。公司业绩高速增长,2021营收4.46亿元, 同比增长117.74%,归母净利润1.88亿元,同比增长158.75%;2017-2021年营收与归母 净利润CAGR分别为67.19%,97.99%。

生物医药贡献主要营收,亲和层析增长迅速。公司业务涉及生物医药与平板显示两个行业 ,生物医药营收占比逐年提高,2020年占比83%。其中离子交换层析与亲和层析由于市场 需求大,增长迅速。

产品质量不断优化,国产替代值得期待。纳米微球长期被国外巨头垄断,公司的微球 产品打破了生物医药和平板显示等领域关键材料长期外企垄断的竞争格局,二氧化硅 、 聚苯乙烯、聚丙乙烯酸酯基质微球均达到世界领先技术水平。我们认为国内以纳 微科技为代表的填料在抗体纯度、残余宿主蛋白与DNA 、回收率、洗脱体积及抗体 浓度等方面已经媲美进口品牌,目前主要差距在载量与使用寿命,但是凭借公司持续 的研发投入以及高性价比,有望逐渐优化产品质量。此外,纳微科技存在本土优势, 新冠疫情提供的窗口期大大加强了与下游客户的黏性,突破龙头药企,品牌影响力持 续提升。

报告节选:

生命科学行业发展前景(生命科学服务研究报告)

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