2022年模式动物行业专题报告.docx

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1、2022年模式动物行业专题报告1.模式动物普遍用于生物科学研究模式动物普遍应用于生物科学研究，基因修饰动物是其中新兴分支实验动物是指经人工培育，对其携带的微生物和寄虫实行控制，遗传背景明确或者来源清楚，用于科学研究、教学、生产、检定以及其他 科学实验的动物。实验动物对科学实验有重要意义，在近百年的诺贝尔生理学或医学奖中，使用实验动物的研究成果占67%。模式动物是实验动物的一个重要分支，普遍用于科学研究场景，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象的生物物种。 这些物种能够模仿人类疾病的各个方面，帮助科研人员获得有关疾病及其预防、诊断和治疗的资料。 根据研究需求不同，模式动物分为诸多种类，包括：鼠类、

2、猴类、犬类、兔类、线虫、果蝇、斑马鱼等等。基因修饰动物是模式动物的一类细分，在21世纪迅速崛起。基因修饰动物利用基因工程或重组DNA技术对模型动物的遗传物质进行了改 变。在生物医学研究中，通常为了研究特定基因功能制备特定的基因修饰动物模型。模式动物普遍应用于生物科学研究，具有不可替代性不同模式动物各有特点，小鼠应用最为广泛不同种类的模式动物各有特点，其具体应用场景也有所不同。 其中以小鼠的应用最为广泛。基因修饰动物是模式动物的重要发展方向按动物改造方式不同，模式动物可分为基因修饰模型、手术诱导模型、 药物/饲料诱导模型以及普通模型等。基因修饰动物模型指以模式动物为载体，利用各种基因编辑技术把目

3、 的DNA片段导入或删除，实现内源基因的修改，从而构造出能够模拟 人类特定生理、病理、细胞特征的生物模型。是模式动物中重要的一 个发展分支。基因修饰动物功能强大、技术壁垒高、契合研发需求在各类模式动物中，基因修饰动物单价高、用量大， 是行业重要的发展方向。功能强大：相较于野生型模式动物，基因修饰模式 生物能够对目标基因开展功能缺失或功能获得的研 究，实现对人类生理或病理更精确的模拟，更适合 作为研究人类基因功能和疾病致病机制探索的实验 模型。技术壁垒高：基因修饰动物的构建涉及Crispr/Cas9、 胚胎干细胞打靶等基因编辑技术，存在较多工艺技 巧，对供应商员工能力要求高。契合研发需求：当前大

4、量学术研究、药物开发围绕 靶点进行。基因修饰动物契合了这一研发潮流。2.技术+模式更替打破供给瓶颈，创新带动需求扩张供应：实验动物已有百年历史，技术更替推动基因修饰动物发展欧美的实验动物行业起步于20世纪初，国内起步于20世纪80年代，传统品系供给已相对成熟。 而基因修饰动物模型则是在实验动物行业的基础上发展而来。 在行业发展中，两次重大的技术突破成就了基因修饰动物模型的高速发展。供应：ES打靶实现基因定点修饰，Crispr助力产业普及目前基因修饰动物模型已经主要依靠Crispr技术构建，ES打靶技术也会经常用到。 Crispr技术的普及应用提高了基因修饰模型的制作效率，并大大降低了成本。在基

5、因修饰模型业务实际操作中，定制化模型的构建每次都要涉及基因编辑，尤其受益于Crispr技术。 Crispr技术的广泛使用促使定制化模型的价格明显下降，交付速度也提高4个月左右。 如今，基因修饰模型的可及性大大提高，普通高校、药物研发单位都能广泛使用这些模型，促进基因修饰动物市场繁荣发展。供应：标准化模型降低门槛，激发研究热度普通动物模型需求量大、标准程度高，因此批量生产、现货供应的方式是业内主流。 而基因修饰模型、复杂诱导模型等特种模型具有需求高度个性化的特点，过去基本以定制方式生产。 定制生产存在两大弊端：（1）交付速度慢，项目完成周期通常需要6个月甚至更长；（2）生产不具有规模效应，价格高

6、昂。如今，国内动物模型供应商改变了这种以定制服务为核心的运营模式，转向产品模式。 在产品模式下，模型供应商自行投入研发费用将可能存在市场需求的模型提前开发出来，并使其标准化。标准化模型产品具有两大优势，这两大优势相辅相成，共同推动行业发展： （1）交付周期短，产品价格低，有利于激发市场需求 产品模式将开发时间前置，从而大大缩短了客户下单至交付的时间间隔。 产品模式下，生产更多同品系模型的边际成本非常低，进而降低了模型的价格。 复杂模型可及性提高推动相关研究热度提升，从而创造了新的市场需求。（2）系统性研发有助于提升学科认知水平，促进新模型研发 与定制服务不同，模式动物供应商自行研发通常更具规划

7、性，筛选涉及的面也更广。 筛选过程中，公司能够加深认知水平，发现新的靶点或是标记物，促进新模型的研发。为建立小鼠编码基因库，并加强小鼠模型分析与标准化能力，全球范围有多个机构和组织在2000-2010年间开展了相关研究项目。 例如小鼠突变计划：小鼠基因敲除计划（KOMP）、欧洲条件小鼠诱变计划（EUCOMM）、北美条件小鼠诱变计划（NorCOMM）； 以及小鼠模型分析与标准化项目，参与者包括欧洲小鼠疾病模型委员会（EUMODIC）、日本的RIKENBRC等。标准化模型案例：药康生物的“斑点鼠计划”药康的创始人高翔博士曾多次参与上述计划，具有丰富经验，药康生物成立后不久即开始了“斑点鼠计划”。

8、“斑点鼠计划”旨在预先构建小鼠所有蛋白编码基因的敲除品系库，包括2万种小鼠基因的基因敲除（KO）和条件基因敲除（CKO）， 共4万个小鼠品系。相比2010年前的海外研究项目，药康生物开发标准化模型具有非常显著的优势，即2013年后才开始逐渐普及的Crispr基因编辑技术。 先进的基因编辑工具加上药康积累的技术与经验，使得标准化模型构建成本显著降低，效率大大提高。目前公司研发进度已完成一半以上， 预期2024年左右可覆盖所有基因。“斑点鼠计划”开发的很多品系领先于市场需求。 这些标准化品系的存在为研究者踏入新领域探索提供了便利，而相关靶点研 究火爆之后又会反过来促进对应品系的销售。 以细胞焦亡靶

9、点Gasdermin为例，2015年前该靶点鲜有人问津，但随着相 关机理研究的深入，关于Gasdermin的研究数量迅速上升。 对应的标准化小鼠模型销售也随之火爆。需求：科研+工业双轮驱动，国内外市场持续增长按客户性质，模式动物市场可分为科研市场、工业市场两个组成部分。 在中国，科研端稍大于工业端。 海外工业端更为成熟，约占模型市场的75%左右。 不同客户为模式动物行业带来了多样的发展驱动力。在双重驱动力的作用下，国内外模式动物市场持续发展。 2019年时，全球市场规模达到146亿美元（2015-2019CAGR 7.8%）。 中国市场起步较晚、增速较快，同年市场达到4亿美元（2015-201

10、9CAGR 16.9%），其在全球市场的占比正逐步提升。需求：科研+工业双轮驱动，创新带动需求扩张科研端的学术研究与工业端的药品开发共同驱动着动物模型市场的发展，也是基因修饰动物市场增长的主因。（1）科研市场需求方为高校、研究机构等组织，资金来自国家拨付的科研经费。不管国内还是欧美国家，科研经费一直保持稳定较快增长。 以美国国立卫生院为例，2013年-2018年该机构从联邦政府获得的资金从293亿美元增长至373亿美元，CAGR4.95%。2020年，中国科技经费中投向政府属研究机构及高等学校的分别为3409亿元和1883亿元，自2013年来均保持约10%的CAGR。模式动物产业不仅受益于科研

11、经费的增长，也得益于产业的专业化分工。 过去，很多高校、研究机构自己建立模式动物平台自给自足，由于服务质量、效率、成本及管理等多方面的原因，这些自由平 台逐渐式微，更多市场份额转由专业化的商业机构承接（2）工业市场需求方为药企、合同研究组织（CRO）等公司，经费主要来自企业研发投入或融资金额。 创新是龙头药企的核心竞争力来源，多年来全球研发投入保持在较高水平，研发费用增速显著快于药品销售增速。2020年，全球药品研发支出达到2048亿美元，2016年-2020年CAGR为6.92%。 2015年后，我国制药行业由销售驱动转向创新驱动，研发支出迅速提升。2020年，我国药品研发支出达到1700亿

12、元，2016年-2020年CAGR为21.23%。 工业客户追求效率，通常不会自己建立培育平台，动物模型基本靠外购获取。3.欧美市场空间广阔，业务出海蓄势待发全球市场：空间广阔，基因修饰动物占据较大份额欧美国家的现代生命科学研究开始得更早，基因编辑技术也由欧美科学家率先发现和应用，因此模式动物、基因修饰模式动物的欧美市 场更为成熟，规模也较其他市场更大。 2019年，全球模式动物及服务市场规模达到146亿美元（2015-2019CAGR 7.8%），其中小鼠模型近74.5亿美元，占51%。全球市场：行业相对分散，龙头企业历史悠久全球的模式动物供应商主要在欧美地区。 除了同时经营模式动物和临床前

13、CRO业务的CharlesRiver外，JacksonLab、Taconic等也是全球市场的重要参与者。 模式动物行业集中度较低，龙头企业CharlesRiver的相关收入约为6.9亿美元（2021年），市占率不到4%。（1）CharlesRiver：模式动物起步，内生+外延构建三大业务板块1947年，Charles River成立，创建者为兽医HenryFoster博士。 公司初始业务是实验用鼠的养殖销售，主要服务于哈佛、波士顿、布兰戴斯和MIT等大学。 公司的核心产品是普通模型动物，1988年公司开始提供转基因模型及配套服务。 1998年，公司进入CRO领域，主攻安全评价和分析测试。 接下

14、来20多年中，公司进行了一系列并购，完善了临床前CRO的能力并拓展至CDMO。 2021年，Charles River参与了85%以上美国FDA批准的新药物。 公司拥有150多个种类和品系的模式动物，物种包括大小鼠、仓鼠、荷兰猪、兔等， 模型类型包括近交系、远交系、免疫缺陷等（2）JacksonLab：全球小鼠资源中心，品系丰富JacksonLab于1929年由遗传学者ClarenceCookLittle建立，主业为培育纯种小鼠。 实验室建立不久美国进入大萧条时期，为了生存，Jackson Lab开始出售自己育种和繁 殖的小鼠。基于其地位，美国甚至其他国家的高校、研究机构也会将获得的新品系交由

15、 JacksonLab保种。实验室积累了大量品系的小鼠，成为了全球小鼠资源中心。 Jackson Lab主持制定了实验小鼠的“金标准”。其产品的遗传纯度、稳定性业内领先。 目前JacksonLab可提供11000多种小鼠模型，覆盖几乎所有研究领域。 2020年，实验室总收入为4.85亿美元，其中对外业务带来的项目收入为3.62亿美元。（3）Taconic：领先的无菌鼠商业供应商，收购切入转基因模型与微生物业务1949年，由RobertK. Phelan在纽约州建立，主业为小鼠的饲养。 1960年代，公司向印第安纳州圣母大学的Lobund研究所学习无菌小鼠、大鼠的饲养， 并持续改进，构建起商业用

16、无菌鼠的供应体系。 21世纪后，公司将业务拓展至欧洲，并通过并购强化了转基因模型定制和微生物学业务。 公司拥有2700多种小鼠模型，收入体量估计在2亿美元左右。尽管起步相对较晚，国内模式动物产业的发展速度很快，品类数量、产品质量均有显著提高，目前已具备出口外销的基础。 我们认为，相比海外模式动物供应商，国内企业具有以下竞争优势：（1）价格优势成本优势、规模效应等综合因素下，国内的模式动物的价格普遍明显低于海外品牌。 国内外部分产品价差高达5倍的情况下，考虑运输成本，国产模式动物依然具有高性价比。（2）品类更新优势海外模式动物公司积淀的动物品系更多。 但国内企业在基因修饰动物等新产品上的开拓效率更高，高附加值品系更新快。（3）服务优势国内公司销售模式动物时，附加的服务优于海外同行。 举例来说，国内公司交付的小鼠均为F1代，而部分海外同行则交付不稳定的F0代。 此外，在响应速度、动物受精及繁育等环节上，国内公司也会提供更好的服务。国内企业着眼全球市场，业务出海志在必得中国模式动物企业的创始人大多具有海外留学、工作背景，他们早早就意识到了海外市场的潜在机遇。 国内多家企业正在积极开拓全球160+亿美元的模式动物市场，并且其中的一些先行者已经取得初步成绩。