医药生物行业报告——生命科学领域卡脖子赛道之模式动物

模式动物：指用于揭示某种具有普遍规律生命现象的生物物种，被称为“活的试剂”。 1、发展阶段：基因工程技术迭代，模型创制效率有望迎来快速提升。模式动物行业经历了从实验动物→模式动物→基因修饰动物模型的迭代，随着第三代基因编辑技术CRISPR/Cas9的不断普及，行业有望迎来降本增效的成长初期。 2、市场空间：基因修饰模型渗透率较高，预计2023年国内基因修饰小鼠模型市场空间约44.6亿元。1）模式动物市场：2019年约149亿美元市场（+8.8%），预计2023年有望增至209亿美元，2019-2023年CAGR约8.6%；2）基因修饰模型市场：动物模型行业新兴领域，2019年渗透率高达67.1%，预计2023年行业规模有望增至141亿美元；3）小鼠模型市场：动物模型中主要品类，2019年全球动物模型市场渗透率约51.0%，国内快速增长，预计2019-2023年CAGR为26.2%；4）基因修饰小鼠模型市场：我们预计2023年基因修饰小鼠模型潜在空间有望达到44.6亿元，2019-2023年CAGR约26.2%。 行业驱动：供需共振，行业有望迎来快速成长期。 1、需求端：科研投入持续加大+研发管线数量持续增长。1）科研端：①科研投入持续增加：2019年国内研究资金投入达到866亿元，CAGR约18.8%；②进口替代：国内实验动物以进口为主，随着国内小鼠质量及品类不断提升，有望逐步实现逐步替代；2）工业端：国内临床前研发管线近三年CAGR近40%，终端需求有望持续高增。 2、供给端：技术变革推动行业快速发展，多因素驱动集中度有望不断提升。1）技术进步及新品开拓驱动供给持续提升：①技术变革：CRISPR/Cas9技术凭借制作周期短，成本低、突破物种限制等优势极大的推动了行业的进步；②新品开拓：高端产品如“斑点鼠”、“红鼠”、“千鼠万抗”等推出有望间接带动行业整体价格提升；2）行业当前格局较为分散，政策监管、技术壁垒、生产地域等因素有望推动行业集中度不断提升。 企业长期如何长大？产业链延伸及转型Biotech有望打开成长天花板。 1、产业链延伸：拓展下游服务能力，跟随客户不断成长。源于下游临床前CRO行业持续景气，市场空间更大，其业务类型、方式方法同模型动物中检测业务类似，延伸不存在较大的挑战。而模式动物位于上游，在获取客户上具备先发优势，因此随着临床前CRO业务逐步完备，相关企业有望逐步向下游延伸带来长期成长。 2、转型Biotech：发挥筛选平台优势，享受创新药研发红利。凭借领先的全人源化小鼠筛选平台，逐步筛选出差异化显著，活性较好的PCC，通过权益转让或自主推进逐步转型为模式动物销售+Biotech企业，进而带来一定的业绩弹性。 建议关注标的：南模生物、药康生物、百奥赛图。 风险提示：新产品研发风险、市场竞争加剧风险、市场空间测算偏差风险、研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。 投资主题 报告亮点 1、我们对模式动物行业发展及市场规模进行较为详细的分析，并测算2023年基因修饰小鼠行业潜在空间约44.6亿元，2019-2023年CAGR约26.2%。目前市场对模式动物行业规模的理解大多停留在全球动物模型市场、全球基因修饰动物模型市场，以及小鼠模型市场，很少有对目前相关上市公司涉及的基因修饰小鼠行业的前景进行分析。我们自上而下对国内主流基因修饰小鼠市场进行了细致分析，我们发现虽然预计2019年基因修饰小鼠行业较小，但源于国内生命科学需求持续旺盛、工业端持续渗透，基因编辑技术的持续突破，预计2023年行业规模较2019年增长156.3%。 2、我们对模式动物行业增长的驱动力进一步分析，从多个维度详细分析了影响供需变化的因素。需求方面，下游生命科学研发投入与药企临床前研发管线构成了2个关键性变量。供给方面，①技术变革及新品开拓有望推动行业持续快速增长， ②而行业政策、研发壁垒、生产地域有望驱动行业集中度持续提升。 3、我们对头部模式动物公司当前的商业模式进行梳理，前瞻性的对行业未来长期发展趋势进行了推理分析。 投资逻辑 模式动物为生命科学和医药研发临床前阶段的“活试剂”，在人类科学探索过程中起着不可替代的作用。随着新药研发逐渐靶点化、精细化，个性化的研发需求使得基因编辑动物模型作用日益突出。作为生命科学研究与新药研发供应商，基因编辑动物模型行业站在上游享受行业发展红利。 我们认为，目前模式动物行业已经完成了三代基因编辑技术累计的过程，随着技术持续优化，未来整个行业将在生命科学和工业研发的双重驱动因素下，实现进口替代，同时随着头部企业品牌力、渠道力的持续提升，未来有望在国产品牌内部实现产业洗牌，国产龙头将迎来快速增长阶段。 基因修饰小鼠模型优势显著，是研究人类基因功能和发现疾病机制的最为理想的实验动物。小鼠模型研究有一百多年的历史，生理生化及生长发育的调控机理和人类基本一致，在小鼠基因组中引入人类疾病的致病突变，可以导致小鼠产生和临床类似的疾病表型：①同人类基因相似度较高：小鼠在进化和功能上同人类高度保守，结果表明99%的人类蛋白编码基因在小鼠基因组中具有同源基因。②饲养成本低、繁育周期快：与非人灵长类等大动物相比，小鼠具有繁殖能力强、世代周期短（4-8周即可孕育下一代）、饲养成本低等突出优势。③遗传背景明确，实验结果重复性高：科学研究使用的小鼠绝大多数是近交系品系，同一种近交系小鼠理论上拥有的基因组DNA序列完全一致，这样在研究中不存在由于遗传多样性导致的结果差异，实验结果可以被不同实验室重复。④基因编辑小鼠精准化高、靶点覆盖广泛：源于小鼠免疫系统，与人有很大差异，许多人致病因子和药物具有种系特异性。某些病原体引起的免疫反应特性与致病过程只针对人细胞，往往不感染小鼠。由于这些问题及因素的存在，限制了传统普通小鼠模型在药效评价、安全性评价方面的可靠性及有效性，因此通过将人的基因整合到小鼠中，或者将人的细胞与组织移植到免疫缺陷小鼠中的方式构建人源化小鼠模型。 图表3：小鼠模型优势显著 发展历程：基因工程技术迭代、模型创制效率提升 分子生物学及基因工程技术的变革驱动了行业的发展： 1900-1973年：实验动物行业发展初期，主要为科学研究提供实验动物，建立了相关制度及规范。 1973-1996年：转基因实验动物行业逐步兴起，随着1973年第一个转基因动物构建成功，1989年ES细胞打靶技术的兴起，实现了对基因的精准编辑，基因模型修饰动物在实验动物的占比逐步提升。 眀眀眀⸀㜀㘀㜀猀琀漀挀欀⸀挀漀洀 1996-2012年：第一、二代基因编辑技术推动行业快速发展，1996年第一代基因编辑技术锌指蛋白核酸酶技术(ZEN)及2011年第二代基因编辑技术转录激活样因子核酸酶技术（TALEN）的出现，实现了对基因序列的编辑，大大推动了行业的发展； 2012年-至今：第三代基因编辑技术CRISPR/Cas9加快基因修饰动物模型的降本增效，有望推动行业高速发展。2012年CRISPR/Cas9技术应运而生 ，引起学术界和工业界高度关注，相比于其他技术 ，CRISPR/Cas9具有操作简便、成本较低、可实现高通量精准编辑，系分子生物学领域发展史上的里程碑技术。 图表4：模式动物发展历程 市场规模：预计2023年国内基因修饰小鼠模型市场有望达66.2亿元 模式动物市场：全球规模广阔，2019年约149亿美元市场（+8.8%）。 据GMI数据分析，源于全球研发投入持续加大，基础研究经费不断提升，全球动物模型市场实现稳健增长，从2015年的103亿美元增长至2019年的149亿美元，CAGR约为9.7%；预计到2023年，全球动物模型市场预计增长至209亿美元，2019-2023年CAGR约为8.8%。 图表5：2015-2023年全球动物模型市场及预测（亿美元） 基因修饰动物市场：动物模型行业新兴领域，渗透率较高，2019年达67.1%。据GMI的《Animal Model Market Report, 2026》数据，2019年全球基因修饰动物模型市场规模约100亿美元（+9.9%），预计2023年将增至141亿美元，渗透率提升至67.5%，2019-2023年CAGR约为9.0%。 图表6：2015-2023年全球基因修饰动物模型市场及预测（亿美元） 小鼠模型市场：2019年全球市场规模约76亿美元（+8.6%），动物模型市场占比较高，达51.0%，国内增速更快，预计2019-2023年CAGR约26.2%。小鼠作为动物模型中最重要的品类，全球市场规模较大，国内产品和相关服务呈高速增长态势。根据Frost&Sullivan数据，2019年国内市场规模约为26亿元（+23.8%），占全球市场规模比重约5.4%(汇率取人民币：美元=6.3:1)，预计到2023年，有望增长至66亿元（+29.4%），占同期全球市场规模比重提升至9.8%，2019-2023年CAGR为26.2%。 图表7：2016-2023年全球小鼠模型市场规模及预测（亿美元） 图表8：2016-2023年国内小鼠模型及服务市场规模及预测（亿元） 综合以上市场规模数据，国内基因修饰小鼠模型潜在市场空间测算：预计2023年市场规模约44.6亿元。假设国内基因修饰小鼠模型市场占国内小鼠模型市场的比例同全球基因修饰动物模型占全球动物模型比例相同，约67.1-67.5%，根据Frost&Sullivan数据测算，2019年国内基因修饰小鼠模型潜在市场空间约为17.4亿元，预计2025年有望达44.6亿元，2019-2023年CAGR约26.2%。 图表9：国内基因修饰小鼠模型潜在市场空间测算 行业驱动：供需共振，模式动物有望迈入快速成长期 需求端：科研投入持续加大、企业研发管线不断丰富 国内实验小鼠产品及服务的销售客户主要分为科研客户和工业客户。科研客户主要包括科研院校和三甲医院，2019年市场规模为15.9亿元，市场占比为56.0%；工业客户主要包括创新药企和CRO研发企业，2019年市场规模为12.5亿元，市场占比为44.0%。 图表10：2019年国内实验小鼠产品及服务占比概况（亿元，%） 科研端： 1）科研投入持续增加：模式动物行业伴随着全球生命科学研发资金投入而崛起。据Frost&Sullivan数据分析，2019年全球生命科学领域的研究资金投入达到1,514亿美元，过去5年复合增长率为6.7%；国内研究资金投入占全球总研究资金投入的8.3%，2019年达到866亿元，年均复合增长率为18.8%，显著高于全球水平。 图表11：全球生命科学研究资金投入（亿美元） 图表12：中国生命科学研究资金投入（亿元） 2）进口替代：国内实验动物以进口为主，随着国内小鼠质量及品种提升，有望实现逐步替代。据《生命科学领域技术研究成果》数据显示，2019年海外巨头Charles River在国内实验动物的市占率达到50%以上，进口替代空间较大。随着国内模式动物企业技术逐步成熟，模型品类逐步丰富，有望逐步实现进口替代。 图表13：国内外模式动物公司对比 工业端： 全球及国内临床前研发管线持续增长有望推动工业端的持续扩容，国内临床前研发管线近三年CAGR近40%。据Citeline数据分析，全球及国内临床前研发管线均呈快速增长态势，截止2021年底，全球临床前研发管线约个10705，同比增长9.9%，2018-2021年CAGR约10.1%； 国内临床前研发管线约1372个，同比增长29.3%，2018-2021年CAGR约39.6%，增速更快。且随着近年随着新技术持续突破，生物大分子及细胞基因治疗领域研发热情持续提升，全球蛋白类及细胞基因治疗药物临床前研发管线占比由2015年29.8%提升至当前的39.2%，而国内该 眀眀眀⸀㜀㘀㜀猀琀漀挀欀⸀挀漀洀 比重由2015年37.6%提升至当前的49.9%。随着国内临床前研发管线数量不断增长，对模式动物的需求有望持续提升。 图表