从下游需求初探国产培养基行业

投资逻辑 从行业看，培养基行业进口替代空间广阔，国产企业迎来窗口性发展机会。 细胞培养基是生物制药最重要的上游耗材之一，也是科学研究中极为重要的基础工具之一。随着国内生物医药及生命科学产业的蓬勃兴起，上游耗材也迎来了行业快速扩容的发展性机会。目前国内市场仍由外资品牌占据主要份额，在国内企业逐步实现技术突破以及受疫情影响外资产品供应受阻等背景之下，国产企业也迎来了窗口性发展机会。 以下游客户需求为起点，培养基企业竞争力主要体现在：1）品牌力，市场上培养基供应商企业数量较多，因此客户在确定候选培养基供应商时，则主要依靠企业口碑进行判断。同时，若有CDMO业务的培养基企业也有望从源头锁定客户的培养基采购，实现客户引流。2）配方研发能力，选择合适的体外生长培养基是细胞培养中至关重要的步骤，而细胞培养基的技术难度在于培养基的配方保密。因此培养基企业产品的细胞生长、表达及产出效率是主要的评判指标。3）大规模稳定供应能力，对于培养基供应商，想要保证培养基稳定性，则要着重优化原材料的供应商管理与生产工艺两个方面，以及培养基生产能力同样重要。 我们认为培养基行业未来有望呈现以下发展趋势：1）从宏观行业竞争格局看，有望进一步加快进口替代步伐，同时市场将向国产头部企业集中。一方面，国内企业的部分产品已实现技术突破，产品性能能够与外资品牌产品相媲美，同时部分培养基的生产原料现已能够实现自主可控，减少进口依赖。 另一方面，受疫情等因素影响，外资产品供应受阻，使得国产培养基产品有机会能够切入到更多客户的供应链之中。2）从中观企业战略布局看，规模效应+整体化服务（培养基+CDMO）持续增加龙头企业的综合服务能力和竞争力。扩产将打开企业收入天花板，同时实现规模效应，提升经营效率。另一方面，培养基企业提供CDMO业务能够降低生物药生产成本，也能够为培养技术服务业务引流客户。3）从微观企业产品供给看，定制化与通用化产品将并驾齐驱。定制化培养基产品能够根据客户对细胞培养的诉求持续进行配方和生产工艺的调整与优化，需求较大。以无血清培养基为例，一款产品一般只针对一种细胞，细胞范围较为狭窄。因此研发普适性强的培养基方案，提高通用性也是目前企业的重点研究内容。 投资建议 建议关注培养基行业龙头企业，如奥浦迈、澳斯康等；包含培养基产品或细胞培养技术，能够与其他主业协同的企业，如药明生物、义翘神州、百普赛斯等。 风险提示 客户产品研发不及预期风险；新客户拓展不及预期风险；培养基产品开发进展不及预期风险；国产替代不及预期；行业竞争加剧风险；产品研发风险等。 培养基行业基本概览 细胞培养技术壁垒较高，掌握关键技术企业有望脱颖而出 细胞培养基是生物制品生产的关键核心原材料，生物制品的制备和生产均需要依赖细胞培养基。细胞培养技术是指从生物机体中取出组织分散成单个细胞或直接从生物机体取出的单个细胞，并将取出的细胞在有利于生长的人工环境中培养。动物细胞体外培养中最关键的步骤之一即为选择适当的细胞培养基。细胞培养基通常包含培养细胞的能量来源和调节细胞周期的化合物。 图表1：培养基行业产业图谱 从产业链看，细胞培养基产业的上游为各类原料，如氨基酸、糖类、脂肪酸、无机盐、维生素等。中游是细胞培养基的制备。细胞培养基的下游应用十分广泛，主要为生物制药生产领域和科学研究领域两方面。在生物制药生产领域的应用包括疫苗生产（例如病毒性疫苗、多肽疫苗）、基因工程药物生产（例如促红细胞生成素）、抗体/基因治疗药物生产、细胞工程药物生产和利用细胞法体外测定生物活性物质的活性等。在生物制药中，选用合适的、高质量的培养基可以大幅度提高生物制品表达量，降低生物制品的单位制造成本。在科学研究领域的应用一方面为药物研究开发例如新药筛选、疫苗开发、基因工程药物、细胞工程药物研究与开发、单克隆抗体制备等，另一方面为基础研究例如药物作用机理、基因功能、疾病发生机理研究等。在科学研究中，培养基的合理选择可以尽可能地减少试验中的不稳定因素，带来更加稳定可靠的试验结果。 图表2：细胞培养基产业链 从基本组成看，典型的细胞培养基包括补充氨基酸、维生素、无机盐、葡萄糖和血清等，配方不同将直接影响细胞的理化特性。细胞培养基对细胞成长意义重大，可提供细胞营养成分、提供促生长因子及激素、调节渗透压、调节pH并提供无毒、无污染的细胞生长环境。培养基的选择取决于待培养细胞的类型，以及培养目的和表达蛋白的不同而有所，不同的细胞类型具有高度特定的生长要求。因此，必须通过实验确定每种细胞类型最合适的培养基。细胞培养基组成的复杂性为优化单个培养基成分带来了许多的挑战。 图表3：细胞培养基的基本组成 无血清/化学成分确定的培养基因污染风险低、特异性高及组分稳定等特点，应用更为广泛，是目前中国培养基市场中占比最大的品类。按蛋白/多肽提取物等不确定成分的含量可将动物培养基划分为含血清培养基、低血清培养基、无血清培养基、无蛋白培养基、化学成分确定培养基，其化学成分的确定性递增。 图表4：根据蛋白/多肽提取物等不确定成分含量的培养基划分 无血清培养基避免了因动物血清造成的病毒、支原体等污染的风险。 血清中含一些对细胞产生毒性的物质，如多胺氧化酶，能与来自高度繁殖细胞的多胺反应（如精胺、亚精胺）形成有细胞毒性作用的聚精胺，补体、抗体、细菌毒素等都会影响细胞生长，甚至造成细胞死亡，从而造成实验失败。 无血清/化学成分确定的培养基特异性高。此类培养基一般会针对特定细胞进行成分优化，为细胞提供更优的生长条件，能够支持细胞高密度生长，维持较高的细胞活率，进一步提高蛋白和病毒的表达量，有效降低生产企业的投入和时间成本，提高细胞表达量。 此外，无血清/化学成分确定的培养基组分稳定，可大量生产，更方便下游产物分离和纯化，因此目前在科研及商业领域的应用愈加广泛。 根据Frost & Sullivan，目前中国培养基市场规模占比最大的是无血清培养基，市场规模达19.1亿人民币，占比72.5%。 图表5：2021年中国培养基市场类型占比 细胞培养基多用于生物制药生产和科学研究领域，合理选择培养基可起到降本增效作用，并减少过程中不稳定因素。 生物制药生产领域，选用合适的、高质量的培养基可以大幅度提高生物制品表达量，降低生物制品的单位制造成本。在生物制药中，细胞培养基的应用包括疫苗生产（例如病毒性疫苗、多肽疫苗）、基因工程药物生产（例如促红细胞生成素）、抗体/基因治疗药物生产、细胞工程药物生产和利用细胞法体外测定生物活性物质的活性等。 科学研究领域，培养基的合理选择可以尽可能地减少试验中的不稳定因素，带来更加稳定可靠的试验结果。在科学研究中，一方面为药物研究开发例如新药筛选、疫苗开发、基因工程药物、细胞工程药物研究与开发、单克隆抗体制备等，另一方面为基础研究例如药物作用机理、基因功能、疾病发生机理研究等。 抗体药物及基因治疗、细胞治疗药物生产用的培养基技术门槛相对较高。 细胞培养基的下游商业化应用主要包括三个方向：重组蛋白/抗体药物生产、疫苗生产、基因治疗/细胞治疗药物生产。不同的应用方向需要的细胞类型不同，对于细胞培养基的性能特点和生产需求存在很大差异，包括技术难度、生产工艺、产品形式等等。总体上，抗体药物及基因治疗、细胞治疗药物生产用的培养基技术难度高、生产工艺复杂、个性化需求高、且价格偏高，属于技术门槛较高的细分领域。 图表6：不同应用的培养基特点及需求对比 国内细胞培养基市场长期依赖进口，替代空间广阔 生物制药培养基是全球生物制药最重要的上游耗材之一，2028年全球市场规模有望达82.4亿美元。根据奥浦迈招股说明书，2020年培养基在全球生物制药耗材市场占比达到35%，占比最高。从全球市场规模看，2020年全球细胞培养基总市场规模为46.5亿美元，预计在2028年可以达到82.4亿美元，2020年至2028年的年复合增长率为7.4%。 图表7：2020年生物制药耗材分品种市场占比 图表8：全球细胞培养基总市场规模（亿美元） 中国培养基市场规模增速高于全球，空间广阔。根据Frost& Sullivan，2020年中国培养基市场规模达到15.2亿元，2016-2020年的CAGR为32.3%，预计2025年中国细胞培养基市场规模将达到54.4亿元，2020-2025年的CAGR为29.0%，该增速快于全球。 图表9：中国培养基市场规模（亿元） 中国培养基市场仍由外资品牌占据主要市场份额，中高端培养基领域进口垄断格局更为明显。中高端细胞培养基产品主要包括了应用于重组蛋白（包括重组蛋白疫苗）/抗体药物、细胞及基因疗法的培养基等领域的无血清/化学成分确定的培养基产品，目前以蛋白及抗体药物培养基为主。根据Frost& Sullivan，2020年赛默飞、丹纳赫及默克三家进口厂商在我国培养基市场的整体占比约为64%，而在我国蛋白及抗体药物培养基市场占据81.4%的市场份额，可以看出在中高端培养基领域，进口垄断的格局更为明显。 图表10：2020年中国培养基市场整体竞争格局 图表11：2020年中国蛋白及抗体药物培养基竞争格局 国产企业部分产品性能已能够媲美进口品牌，实现技术突破。以奥浦迈为例，在商业化生产过程中，公司通过已有的基础培养基和定制化培养工艺开发，向生物制药企业客户（客户A）提供定制细胞培养基和工艺优化，并通过该方案与其正在使用的进口培养基产品相对比。 图表12：公司定制化方案与进口培养基产品对比方式 从结果对比看，公司的定制细胞培养基和工艺优化方案下细胞生长情况优于进口培养基。考察细胞生长情况时，主要参考VCD（Viable Cell Density，活细胞密度）和VIA（Viability，细胞活率）。从结果可看到，培养至14天后，对照组的细胞密度VCD和细胞活性VIA均显著下降，第14天出现细胞死亡情况；公司Process2工艺的细胞密度在第16天仍能维持在30x106cells/ml，细胞活率维持在98%左右。 从抗体表达量维度对比，公司方案同样优于进口培养基。根据对比结果，对照组的抗体表达量(Titer)不及5g/L，而公司Process2工艺的抗体表达量达到8.4g/L，是对照组的1.74倍，能够提升客户项目细胞培养的产量和质量。 图表13：细胞生长情况对比 图表14：抗体表达量情况对比 国产细胞培养基产品替代动力强劲，进口依赖度持续下降。作为生物药生产上游的细胞培养基产品，具有较强的进口替代动力，原因包括国内厂商的技术不断完善、医保目录药品价格的大幅度下降导致的上游生产控费和因疫情等因素带来的进口产品的供货风险等。近年来，中国培养基市场进口规模占比逐步下降，趋势明显。根据Frost& Sullivan，中国培养基市场中，国产培养基的市场份额从2016年的18.6%增长至2020年的22.8%，预计我国细胞培养基产品的进口依赖度预计将持续下降。 图表15：2016-2020年中国培养基市场国产比例 以下游客户需求为起点，看细胞培养基市场竞争决胜点 细胞培养基产品将直接影响研发端的进度甚至成败以及生产端的效率或质量，因而客户对培养基供应商考察较为严格。通常，客户选择培养基供应商会经过三个环节，1）初步确定候选培养基供应商，即首先要对培养基组分的可接受性、监管分类及其应用数据等基本特征进行调研；2）小规模培养基性能和表现评估，确定了候选培养基之后是对不同品牌、种类的候选培养基进行培养和产物表达支持等性能的评估和对比，对于拟建立流加批次培养工艺的培养基筛选，同时进行基础培养基和补料的筛选更为合理；3）生产适应性评估，采用摇瓶、小体积生物反应器等小规模评估获得的培养基性能测试结果，需要进一步验证，以确保被选择用于建立生物工艺的培养基在生产规模仍有同样良好的表现。 确定候选培养基供应商，品牌力为关键。该环节主要是核查并验证供应商的培养基产品质量、批间稳定性、再现性、价格及客户服务等因素。为节省调查供应商的人力、资金及时间成本，并减少或避免药物申报中的监管风险及保证