2022年模式动物行业市场现状及未来趋势分析.docx

2022年模式动物行业市场现状及未来趋势分析1.模式动物行业：行业处于发展初期景气度向上模式动物是指揭示某种具有普遍规律生命现象的生物物种，常见的模 式生物大致可分为啮齿类、非人灵长类、犬类、兔类、猪类以及斑马 鱼。小鼠由于其基因组与人类高度同源，生理生化及生长发育的调控 机理和人类基本一致，同时具有繁殖能力强、世代周期短、饲养成本 低等特点，目前是应用最为广泛的实验动物。根据 2017 年发布的中国实验动物资源 调查与发展趋势数据，在全部实验动物生产数量中，实验小鼠生产 数量约占比 70.56%，在用于解析疾病发病机理、发现潜在疾病治疗靶 点、验证新药以及新型治疗手段安全性和有效性方面具有不可比拟的 优势。根据小鼠模型来源方式分类，可分为自发性动物模型、诱发性动物模 型、基因工程动物模型、生物医学动物模型以及阴性动物模型。其中 基因工程动物模型因为近年来以 CRISPR/Cas9 为代表的基因编辑技术 的普遍应用以及其更贴近人类特定生理病理特征的优势，近年来得到 快速发展。小鼠模型行业随生命科学研究起步较早，近十年来行业由于技术革新 发展提速。行业诞生以来可分为如下几个主要阶段： 发展初期（1909 年-1976 年)：模式小鼠最早由 William Ernest Castle 教 授实验室的 Clarence Cook Little 通过近亲繁育获得第一个现代实验小 鼠株系，而后 Clarence Cook Little 在美国创建了 Jackson Lab，开创了 实验动物产业的先河。上个世纪 40 年代，小鼠的微生物控制开始从 事研究，如今 SPF 级无特定病原体动物已成为国际学术界的通用标准。 1966 年科学家发现了具有先天性胸腺缺陷的裸鼠，成为了肿瘤免疫学 研究中不可或缺的品类。转基因时代（1976 年-1996 年）：上个世纪 70-80 年代，转基因小鼠、 基因敲除小鼠陆续问世，为生命科学研究与新药开发提供重要资源， 美国国立卫生研究院为此于 1999 年成立突变小鼠资源研究中心，为 业界动物资源提供保障。基于小鼠 ES 细胞基因打靶技术，基因模型 修饰动物在实验动物中占比逐步提升。 基因编辑初时代（1996 年-2011 年）：第一代基因编辑技术锌指蛋白 核酸酶技术(ZEN)与第二代转录激活样因子核酸酶技术（TALEN）的陆 续出现，实现了对基因序列的编辑，推动行业快速发展。 基因编辑新时代（2012 年至今）：本世纪 2010 年后，新一代基因编辑 技术 CRISPR/Cas9 由于其高通量且多样化的优势成为目前最广泛的基 因编辑技术。动物模型基因编辑主要依赖转基因技术、ES 打靶技术以及基因编辑技 术。转基因技术因其无靶向性且只能实现过表达等简单基因操作已逐 步被淘汰。ES 打靶技术发展相对成熟、准确性高、无专利限制，但依 赖于胚胎干细胞，成本高、周期长且构建打靶载体比较困难。 在基因编辑技术中，ZFN、TALEN 以及 CRISPR/Cas9 均可以通过靶向目 的基因而高效改造基因组的序列。ZFN 的优势在于精准更换基因、对 基因表达强度影响较小，而劣势在于设计与筛选过程复杂、治疗成本 较高。而且 ZFN 技术存在专利封锁情况，故至今无大规模应用且无突 破性进展。TALEN 问世之后迅速成为了 ZFN 的替代技术，它的毒性通 常比 ZFN 更低，构建也相对容易，但缺点在于其尺寸上比 ZFN 大且重 复序列更多。而 CRISPR/Cas9 技术问世后，由于其设计过程简单得多， 而且成本很低，可实现多基因编辑，已成为基因编辑技术的主导。自 1982 年中国第一次召开“全国实验动物科技工作会议”以来，中 国实验动物发展已有约 40 年，但该领域在 21 世纪初才有了高速发展。 2001 年 12 月，南京大学启动建设了“国家遗传工程小鼠资源库”项 目，致力于构建转基因及基因敲除平台；同年，科技部及卫生部着手 建立实验小鼠标准和评价体系。2017 年前后，中国先后引入了 H2L2 Mouse，OminiMouse 等人源化抗体转基因小鼠，开启实验动物向临床 应用的转化，尤其作为药物研发临床前实验阶段的动物实验。同年， 科技部还规范了申请实验动物生产及使用许可证的组织和个人需满 足特定的条件，抬高模式动物研发生产门槛，促进行业集中度的提升。 2017 年后至今，得益于我国新药研发的高速繁荣以及全球 CRO 向中 国转移，模式动物行业近年来快速发展。全球实验动物供应方主要有三种模式： 1)实验动物实验室：主要致力于各种模式动物基因型的开发以及相关 科研领域的应用，以 Jackson Lab 为代表，其发展历史悠久，与全球各 大科研机构建立紧密合作，搭建共享平台。 2)实验动物供应商：通常面向科研界与工业界，为其提供实验动物模 型定制包括相关育种等技术服务，各公司产业链延伸方向略有不同； 3)小鼠资源库：为科研机构或组织联合成立的实验动物品系库，模型 资源主要靠机构捐赠，面向科研端提供已有品系资源的 ES 细胞或冷 冻精子等。在中国动物模型市场，药康生物、南模生物、赛业生物以及百奥赛图 占据着市场主要份额。药康生物相对专注于商品化小鼠模型开发服 务，其多年来大力发展的斑点鼠计划已见收效，在品系种类数量、模 型提供及配套服务方面均处领先水平。在小鼠模型品系数量及覆盖度方面，药康生物均为业内领先。目前药 康生物商品化模型数量 2 万余种位列全球第一，较第二位的美国 Jackson Lab 实验室多出近万种，而且 Jackson Lab 的大多模型来自科研 院校捐赠，而药康生物模型基本均为自主研发，权属清晰、商业化路 径顺畅。而且国内企业大多开发了人源化模型等常用模型且数量仍在 持续扩增，较海外同业公司能更好满足客户需求。头部企业包括 Jackson Lab 和 Charles River。Jackson Lab 具有近百年历 史，其研发生产的小鼠模型曾协助多项研究荣获诺贝尔奖，头部效应 显著；Charles River 在早期主要从事实验动物的开发以及销售，为后 续业务扩张积累资本，而后致力于布局下游产业链，为新药研发与生 产开发的过程提供解决方案，带动 CRO 产业快速发展，重心逐步转移。 国内模式动物企业起步较晚，各家企业的营收体量相近。药康生物作 为模式动物新兴企业，自成立以来体量快速增长，公司业务布局不断 丰富与完善，有望成为中国模式动物行业乃至全球的领军企业。国内企业在营收规模上与国际巨头 Charles River、Jackson Lab 等存在 较大差距，但近年来呈现高速增长。以药康生物为例，截至 2021 年， 公司 2018 年至 2021 年营收复合增长率为 94.78%，在国内处于行业领 先水平，相比国外龙头企业 Charles River 2014 年至 2021 年复合增长 率仅有 4.50%，其原因主要在于 Charles River 的业务拓展，将重心移 至 CRO 服务等方向（2021 年总营收仍有 21.08%的增长速率）。 国外同类型公司 genOway 在 2021 年营收增长率为 27.30%，略高于 Charles River，但其收入规模较小，业务更为单一。2. 国内动物模型市场增速远高于全球，空间巨大待发掘2.1 全球：小鼠模型市场规模百亿美金以上，保持 10%左右稳健增长根据统计，至 2019 年全球动物模型市场（不含动物模 型相关服务）为 146 亿美元，预计到 2024 年规模可达 226 亿美元， 复合增速 9.4%。基于全球基因编辑技术的发展，动物模型得以进行精准基因组修饰且 能实现稳定遗传，故全球基因修饰动物市场规模呈现稳步上升趋势， 根据数据，2019 年全球基因修饰 动物模型的市场规模在 100 亿左右，约占全球动物模型市场 68.5%。 其中小鼠作为动物模型的主要生物载体，占所有基因修饰动物模型的 75%左右，为最主要市场。根据数据，2020 年全球小 鼠模型市场规模约 81 亿美元，预计在 2025 年小鼠模型市场规模增至 127 亿美元，5 年复合增速 9.4%。2.2 国内：目前小鼠模型市场规模仅 30 亿左右，过往复合增速 30+%高速成长中国动物模型市场相比于国际市场处于早期发展阶段，市场空间较 大，动物模型市场规模呈现快速增长的态势，从 2015 年的 2.27 亿美 元增长至 2019 年的 4.22 亿美元，占全球市场 2.84%，年复合增长率 为 16.86%，规模增速一直高于全球动物模型市场增速，预计到 2024 年中国动物模型市场规模达 15 亿美元（不含动物模型相关服务）。啮齿类动物模型为最主要主要包含大鼠、小鼠、豚鼠、地鼠等，其中 小鼠实验动物市场与啮齿类实验动物市场增速近似，2020 年小鼠实验 动物市场规模达 4.69 亿美元（包含部分动物模型相关服务），根据数据显示，2016-2020年市场的复合增速为31.68%，预计2025 年中国小鼠实验动物市场规模达 15.31 亿美元，未来将处于高速增长。 相比于国际市场，中国小鼠模型市场的增长空间更为广阔。3. 细分板块市场分散度高，龙头企业集中度有望提升国内小鼠产品及服务市场呈现高速增长态势，2019 年整体市场规模达 到约 28 亿元，2015-2019 年复合增长率为 32.8%，其中细分板块成品 鼠销售、代理繁育服务、模型定制服务、Non CMC 临床前药物研发服 务市场分别占比 57.14%、21.43%、14.29%、3.57%，预计到 2030 年中 国小鼠产品及服务市场规模将达到 236 亿元。目前中国模式动物行业格局较为分散，成品小鼠市场、模型定制与定 制繁育细分赛道 CR3 市占率大多仅约为 25%左右，其他业务则分散在 各高校与研究机构及小型企业内，其主要原因在于行业技术壁垒高， 科研所用的实验动物模型高度依赖国外进口。随着国内模式动物企业 不断攻破技术壁垒、加快模型开发，在打通临床前动物实验市场渠道 后，国内模式小鼠的显著性价比优势有望加速进口替代，头部公司行 业集中度逐步上升。在成品鼠销售中，普通野生型小鼠仍占据了较大的体量与市场规模， 2019 年国内成品小鼠销售市场规模 16 亿元，其中前四位除了药康生 物外其余三家均以普通型小鼠销售为主。维通利华 2019 年销售收入 为 2.2 亿元（市场份额 13.70%）居于首位。作为 Charles River 在华的 合资公司，维通利华在中国实验动物行业发展初期借助 Charles River CRO 端业务导流，在快速抢占市场份额方面具有外部优势。药康生物 作为基因编辑小鼠供应商，2019 年营业收入为 9527 万元，以 6.00% 的市占率排名第二，随着公司业务趋于成熟，品牌效应与规模效应加 强，基因编辑小鼠在行业内渗透率不断提高，公司市占率有望进一步 提升。在定制化小鼠模型市场，2019 年国内市场规模约为 4.3 亿元，四家行 业领先企业共占据约 30%的市场份额，其中南模生物与百奥赛图市占 率约 9%；药康生物 2019 年收入 2950.52 万元，占比 6.8%，排名第三。 总体集中度不高。在定制繁育服务方向，2019 年中国市场约 6 亿元，三家行业领先企业 共占据约 23%的市场份额，其中南模生物饲养与繁育业务更为成熟， 营收规模为 0.61 亿元，占比 10.1%，位居第一；药康生物定制繁育业 务营业收入 4538.18 万元，市占率为 7.5%，位居第二。中国 Non CMC 临床前药物研发技术服务市场目前规模较小，2019 年 市场规模仅约为 0.87 亿元，三家行业领先企业总市占率为 75%，百奥 赛图 2019 年该项业务营收为 0.34 亿元，占比 38.6%，位于首位；药 康生物对应的功能药效业务 2019 年营收 1907.93 万元，市占率为 21.8%，排名第二。4. 科研端生命科学基础投入持续拉动需求，工业端市场空间潜力巨大中国动物模型行业目前主要面向科研服务与新药研发两大市场，对应 科研客户与工业客户，覆盖生命科学与生物医药领域。在科研服务领 域，随着各大科研院所及高校持续加大的科研经费投入，拉动下游科 研客户的市场需求，动物模型需求量增大、品类需求量增多。2019 年 研究机构客户市场规模达到 15.9 亿元，占比 56%；工业客户市场规模 12.48 亿元，占比 44%。 从疾病领域来看，创新药研发、细胞和基因治疗以及 CRO 行业的蓬勃 发展带动上游动物模型的大量需求，模型主要涵盖肿瘤免疫、代谢疾 病、神经系统疾病等疾病领域，其中用于肿瘤免疫的市场规模最大， 2019 年市场规模为 18.7 亿元，占总市场 66%。近几年对于抗肿瘤药 物和免疫系统疾病的投入力度加大也将持续带动动物模型需求增加。科研端： 模式动物行业发展与科研投入息息相关，尤其科研端客户采购能力主 要受生命科学研发投入驱动。全球生命科学研发投入呈现稳健增长趋 势，2019 年投入规模为 1514 亿美元，2015-2019 年复合增长率 6.75%。 国内生命科学经费投入力度高于世界水平，2015-2019 年复合增长率 18.85%，2019 年实现投入 866 亿元。对于国际科研端客户来说，大多 拥有较成熟的动物模型基因编辑技术，且各机构间有完备的模型共享 平台，能够满足日常科研需求；而对于中国来说，生命科学还处于积 极探索阶段，研发投入的增加有利于驱动国内科研端客户对模式动物 的需求。工业端： 2019 年全球医药研发投入规模为 1823 亿美元，年复合增长率为 5.03%，其中药物发现阶段、临床前阶段、临床阶段的研发投入分别 为 381 亿美元、206 亿美元和 1236 亿美元，预计未来国际药物研 发投入仍将持续稳定增加。 国内医药研发投入 2019 年为 211 亿美元，其中药物发现阶段 31 亿美 元、临床前阶段 40 亿美元、临床阶段 140 亿美元。目前中国 Biotech 企业处于高速发展阶段，预计到 2024 年研发支出将达到 476 亿美元， 其中临床前投入规模达 85 亿美元，占比总投入的 26.48%，新药研发 的药效评价市场繁荣带动工业客户对新型动物模型的需求持续上升。根据数据显示，2014 年后临床前药物研发管线呈现快 速增长，截止至 2021 年，全球临床前药物数量达到 10673，年复合增 长率为 10.54%，而成功上市的药物仅 5832 种，2014-2021 年复合增长 率为 4.62%，远低于临床前药物研发，其主要由于临床阶段试验成功 率低。目前药物发现阶段整体通过率较高，约为 51%，到了临床前通过率下 降至 31.8%，而临床阶段整体通过更低，仅为 19.3%。改善临床前药 物筛选手段或能成为提高临床通过率的关键因素。动物实验作为临床 研究中不可或缺的一环，通过应用基因编辑或特定建立的实验小鼠模 型来贴近人类的生理病理性状，更好地测试对药物的真实响应程度及 毒性和有效性，能提高临床药物研发的成功率，并对临床阶段入组标 准的设定也将有较高的参考价值。随着新药研发领域的崛起，CRO 市场的渗透率不断提升，在临床前服 务市场中，实验小鼠临床前服务起步较晚，但增长迅速，预计小鼠模 型随客户需求满足度更高及技术和模型迭代带来的空间升级，在临床 前 CRO 服务市场规模中的占比也将进一步提升。