深扒测序巨鳄Illumina发展史

近期，Illumina可谓抢尽风头，短短4天时间，就已经“搞出”一些大动作，频频刷爆朋友圈：新一代测序系统NovaSeq的发布，基因测序成本可降至100美元时代；宣布与飞利浦、IBM合作，快速对癌症基因组数据进行分析及解读；与Bio-Rad联合发布IlluminaBio-Rad单细胞测序方案，旨在帮助科研人员药物治疗反应方面探查个体细胞的协同作用。甚至最近小转还听说从其分裂出的Grail公司继B轮10亿美元融资之后打算再发起新一轮巨额融资……一系列的大事件使人们对Illumina这个基因翘楚啧啧称奇，不禁想问一下它是如何发展至此的？今天我们就一起来解惑：

在Illumina成立之初，公司没有任何产品，就连原型都没有。公司创始人把Jay Flatley招致麾下，因为他成功地以3亿美元的价格将他的上一家公司分子动力（Molecular Dynamics）出售。当时Illumina不是为每个DNA进行测序，因为那时测序的成本极高，只能迅速地对个别基因生成快照，而利用类似的技术有一家公司已经是行业的巨头，那就是Affymetrix。

在2000年的时候，具有医学背景的Jay Flatley在基因概念股大热期间募集了1亿美元。那个时候基因行业中的领头羊是DNA测序设备制造商Applied Biosystems，Illumina只能在夹缝中寻求生存，但是研发毕竟是烧钱的，到了2003年，投资者对于公司已经失去了信心。导致股价从22美元一路暴跌到1美元以下。这一年，Flatley甚至炒掉了联合创始人、首席科学官Anthony Czarnik，“这是我职业生涯的最低谷”，Jay Flatley回忆说。

进入2006年以后，Illumina才算是正式加入DNA测序市场，把当时每个基因组的费用从1千万美金降到了今天的1千美金。这期间Illumina的成功秘诀在于2006年所做的决定：收购Solexa进入基因测序领域。

2007年初，Illumina拿出6亿美金的股票收购了一家拥有实验性DNA测序仪的公司。这种测序仪能够将DNA打断成微小的碎片并重组，然后利用生物信息技术进行破译。

后来的Illumina将其未来押注在“一项没有销售额，也没人知道它是否有用的技术上”。时至今日，事实证明了Flatley的眼光是对的，自从2008年以来，Illumina的销售额和利润双双增长了147%，分别达到了14.2亿和1.25亿美元，股价上涨了617%，市值为230亿美元。

61岁的Flatley说，“到目前为止，我们做到的所有事情都表明，在我们5或10年的投资期内，如果我们依然是测序市场上的领头羊，那么我们的投资回报将比其他任何公司都要高得多。”

Illumina是 由David Walt博士、CW 集团的Larry Bock、兽医学博士John Stuelpnagel、 Anthony Czarnik博士及Mark Chee博士于1998年4月共同组建。在与CW 集团风险投资公司合作期间，Larry和John在Tufts大学研究出了BeadArray技术，经过商议他们取得了该技术的专属授权。他们把 Illumina的总部设于加利福尼亚的圣地亚哥，并于2000年7月首次公开上市。

Illumina于2001年开始提供SNP基因分型服务，并于一年后利用GoldenGate基因分型技术推出首个Illumina BeadLab系统。目前，Illumina针对日益成熟的基因序列分析市场，提供基于微阵列技术的产品和服务。

●1998年4月1日： Illumina 公司成立

Illumina由David Walt博士（Tufts University，BeadArray技术投资者）、Larry Bock（CW Group）、John Stuelpnagel、D.V.M.、Anthony Czarnik博士及Mark Chee博士创立。

●1998年11月1日： 公司总体框架形成

Illumina成立时有7名员工，启动资金为860万美元，在加州圣迭戈10,000平方英尺的厂房内开始研发核心技术和知识产权产品。

●2008年1月4日： 宣布公司重组

Illumina重组了经营结构，以便进一步利用测序和基因分型业务的协同优势。

●2008年1月7日： 推出高密度产品线

Infinium HD Human1M-Duo（两个样品/芯片）和Human610-Quad（四个样品/芯片）特有每张BeadChip芯片上多达230万个单核苷酸多态性（SNP），让样品通量加倍，而DNA起始量降低了70%。

●2008年1月15日： 发行Infinium BovineSNP50 芯片

Infinium BovineSNP50 BeadChip芯片是一个12个样品的基因分型产品，特有54,000个SNP，能检测任何牛品种的基因变异。

●2008年2月6日： Illumina测出第一个非洲人基因组的序列

Illumina的科学家利用Genome Analyzer对一名匿名的非洲男性（来自尼日利亚的约鲁巴人）的基因组进行了测序。这项成果确立了Illumina测序技术在准确测序大且复杂的基因组上的直接作用。

Illumina成立之初，主要是以基因分型和微阵列为主要技术，并一直以此为研发方向。经过10年的发展，Illumina意识到，尽管此方向的市场增长较快，但是随着更全面的基因测序技术的快速发展，微阵列芯片的潜力毕竟有限，为了拥有自己先进的基因测序技术，Illumina决定在强化自身研发的同时，还需并购其它技术公司，从而达到垄断市场的目的。以下便是Illumina十余年来的收购史。

2005年1月：收购CyVera公司，VeraCode技术的开发商。VeraCode技术是一种互补性的低-多重技术，适用于靶点验证和分子检测开发。

2006年11月1日： 收购Solexa。Solexa公司的基因测序技术非常新颖，它采用综合的方法进行测序，比其他公司的技术快100倍，而且价格更低。2006年，Solexa的年收入只有250万美元，是一家规模很小的公司。Illumina收购了Solexa之后，为其提供了全球销售网络，“第一年我们的收入就达到了1亿美元，这就是Illumina的转折点。从此我们开始极速发展。”Solexa的加入也是Illumina其他竞争对手的转折点，这使他们在技术层面上立刻被拖后。

2011年1月：收购生产基因测序试剂的Epicentre公司。

2012年9月：收购英国的遗传变异测序服务公司Blue Gnome。

2013年：收购包括Verinata Health 、Advanced Liquid Logic、NextBio在内的三家公司公司。这三家公司专注的技术领域分别为繁殖和遗传健康、微流样品处理以及基因组信息学。

2014年7月：继续收购一家专注于伴随诊断及其他IVD的咨询公司Myraqa。

2015年8月：收购生命科学软件公司GenoLogics。

Illumina公司的产品线主要分为三大类，高通量生物芯片检测仪，高通量测序仪及定量PCR仪。

（1） 高通量生物芯片技术是Illumina公司成长的第一个里程碑，在人类基因组计划完成后，生命科学研究进入后基因组时代，对于SNP的研究成了基因功能研究的主要技术手段，国际上也有了专门针对SNP研究的Hapmap计划，而Illumina公司的高通量芯片称为Hapmap计划的主要技术平台，所有Hapmap的数据，80％以上都来自于Illumina的高通量芯片平台，全世界科学家选择Illumina芯片平台的主要原因也在于此。

（2） 高通量测序仪可谓是Illumina最大的产品线，高通量测序技术的出现和发展可以说是近五年时间内生命科学领域最具有革命性发展的技术之一，它极大的加速了整个科学研究的进程，也改变了应用领域和临床研究及诊断的思路。目前，公司主打产品有MiSeq测序仪、HiSeq X Ten测序仪、Miseq FGx测序仪、NextSeq 500/550桌上型测序仪、MiniSeq台式测序仪等等。

（3）定量PCR仪Eco，是Illumina公司在2010年收购另外一个定量PCR仪厂家而扩增的产品线。定量PCR仪是目前分子生物学实验中常用的核苷酸检测设备，已经被广泛应用于生命科学领域的各个方面，包括新药开发研究、药物疗效研究、药物预后指标研究等等。

1.营收情况

Illumina公司2006-2015年度营收情况

近10年来都处于持续增长，并且平均保持在20%左右的增长率。

2.销货成本

从上表可以看出，Illumina公司销货成本处于30%-40%，并处于下降趋势，在往30%点靠近；以此能推出Illumina公司销货成本的增加在于业务销售量的增长。

3.毛利

毛利是销货成本的对立面，基本上保持在65%并向70%靠近。

4.净收入

净收入大体保持稳定且增长的趋势，长期效率偏好。

5.研发费用

研发费用的增加，表明Illumina会有一定新产品的产出，但同时所占比例又慢慢控制在20%以内。

6.一般销售及行政费用

行政费用整体增长，但所占比大概在25%-30%；

公司自1998年成立，便开始申请专利。1998年至2012年，公司的专利申请数量保持快速增长，2012年申请的专利数量已增至78件，是1999年的近4倍。这些专利保护的技术范围主要包括液滴操作、射流装置、测试样品存储器件、测序系统、测试成像方法、样品加热器件、数据分析方法以及核苷酸的合成等，这些技术大部分致力于提高测试的速度、降低测试成本和提高测试的准确性。

其中，一半的专利申请来源于Illumina自身，另外一半则来源于Illumina近几年频繁的收购活动（这些公司在被收购的同时，相关的专利技术也都归于Illumina名下），从而为其积累了大量的专利技术财富。善用专利运营，通过收购可以整合软件资源，使企业快速发展壮大，从而提高企业的竞争力。

Illumina公司在快速发展的同时自然不会忽视广阔的中国市场，于2005年进入中国市场，并在北京设立办事处，之后，随着业务的发展，2010年底正式在上海成立中国分公司。对中国这块巨大市场的重视程度在专利上更是可见一斑。Illumina在中国有近50件专利申请，约占其申请总量的4%。

单细胞测序能做的就是，把病变组织的所有细胞全都测一遍，这样一来，就可以全面掌握疾病的信息，甚至可以预测疾病的发展动向，其使用价值也就一目了然了。虽然早在几年前就开始有研究团体在宣传、推广单细胞基因组及转录组测序技术，但是这些技术是最近这两年才开始被大范围接受。目前，Illumina与CAR-T治疗巨头Juno、测序黑马10X Genomics以及华大基因都在触及这一领域。

早在2015年9月Illumina就与纪念斯隆-凯特琳癌症中心（Memorial Sloan Kettering，MSK）开展合作，而今年1月，Illumina对外宣布组建血液基因检测公司Grail，企图通过对血液中DNA片段深度测序，发现没有临床表现的早期癌症。Illumina联合微软创始人比尔盖茨和亚马逊创始人杰夫贝佐斯，共同为Grail注入1亿美元的A轮投资。

目前，Illumina计划开发出一款可直接插入智能手机中的芯片，希望可以开启个人化的基因医疗。在“湿式和干式科学”之间寻找生物兼容的接口是目前面临的最大挑战之一，Illumina公司的研究人员们已经着手打造这一解决方案。与此同时，由于某些应用可能产生高达100GB的数据，如何处理云端连接也是该研究所面临的另一主要问题。