علم الأحياء المكاني: النانوسترينغ مقابل علم الجينوم 10x 

لا تزال بعض الحدود الجديدة في علم الأحياء

في المقالات السابقة، ناقشنا صعود تسلسل الجيل التالي (NGS) وقدرته على إحداث ثورة في الطب. أصبحت التكنولوجيا الحيوية والطب أكثر دقة يومًا بعد يوم بفضل الأدوات الرخيصة لتسلسل الحمض النووي، واستخدام الحمض النووي الريبي (RNA)، وتصنيع البروتينات. وقد تمت مناقشة صانعي هذه الأدوات في "Illumina vs Pacific Bioscience: اختيار شركة تسلسل الجينوم من الجيل التالي"

ومع ذلك، لا تزال بعض البيانات مفقودة. لا تزال أدوات مثل أجهزة تسلسل NGS تجمع البيانات من آلاف أو حتى ملايين الخلايا في وقت واحد. لكن الباحثين غالبًا ما يحتاجون إلى معرفة ما يحدث في خلية واحدة في كل مرة، بمستوى دقة نانومتري.

أصبح هذا ممكنًا الآن بفضل ظهور مجال جديد من العلوم: علم الأحياء المكاني.

علم الأحياء المكاني

بدلاً من النظر إلى "مزيج" الجزيئات في العينة، يمكن لعلم الأحياء المكاني تحديد مكان وجود الجزيء محل الاهتمام في الأنسجة أو الخلية الواحدة، مثل تسلسل معين من الحمض النووي الريبي (RNA). وهذا إما ثنائي أو ثلاثي الأبعاد.

سيخبر هذا الباحثين كيف تتفاعل الخلايا مع بعضها البعض، وكيف تنشط آليات الدفاع، وكيف تتفاعل الخلية مع الاتصال بالفيروس، وغير ذلك الكثير.

ويتميز هذا أيضًا بتوفير بيانات أكثر حساسية. في حين أن البيانات المتعلقة بشيء ما يحدث في عدد قليل من الخلايا يمكن أن تغرق في عينة أكبر، فإن النهج المستهدف للبيولوجيا المكانية يمكن أن يكشف عن الأدوار الرئيسية للظواهر المحلية أو أنواع الخلايا النادرة.

يمكنك أن تقرأ بمزيد من التفصيل المزايا الفريدة للبيولوجيا المكانية في هذه الأسئلة الشائعة بواسطة Nanostring.

المصدر ياهو المالية

إمكانات الاستثمار في علم الأحياء المكاني

في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أطلق تسلسل الجينوم ثورة تتحول الآن إلى علاجات جينية، وتحرير الجينات، ولقاحات mRNA، وما إلى ذلك... في عشرينيات القرن الحادي والعشرين. أدى هذا إلى تحويل سعر سهم Illumina البالغ 2000 دولارًا أمريكيًا في الاكتتاب العام الأولي في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى 2020 دولارًا أمريكيًا للسهم في عام 16 في ذروته (ولا يزال 2000 دولارًا - 495 دولارًا أمريكيًا منذ ذلك الحين)

في 2020، وصفت مجلة Nature Methods علم النسخ المكاني بأنه "طريقة العام".

من الممكن أن يُنظر إلى الآلات المخصصة الأولى للبيولوجيا المكانية في يومنا هذا على أنها مرحلة مبكرة لثورة أخرى ستتولى المسؤولية بالكامل بحلول أواخر ثلاثينيات القرن الحالي. عادة ما يكون من المفيد أن تكون مبكرًا في التكنولوجيا الجديدة.

وهذه أيضًا طريقة للشركات الناشئة والمبتكرين للتفوق على المنافسين الراسخين. قد يكون من الصعب جدًا التغلب على شركة تبلغ قيمتها 35 مليار دولار مثل Illumina على أرضها مثل NGS. لكن ساحة اللعب أكثر تكافؤًا بالنسبة للتقنيات الجديدة، حيث لا يمتلك المنافس الأكبر براءات اختراع رئيسية، مثل علم الأحياء المكاني.

تشير بعض التقديرات إلى أن إجمالي سوق البيولوجيا المكانية الذي يمكن التعامل معه يبلغ 16 مليار دولار، حيث لا تزال معظم أبحاث البيولوجيا الجينية والجزيئية تتم باستخدام تقنيات أقدم وأقل قوة.

المصدر: النانو

حاليًا، الشركتان الرائدتان في هذا القطاع هما 2x Genomics وNanostring.

10x تكنولوجيا الجينوم

تأسست الشركة في عام 2012، وكان من بين مؤسسيها سيرج ساكسونوف، مدير البحث والتطوير في شركة اختبار الجينوم الشخصي 23andMe. ركزت الشركة في البداية على التعبير الجيني للخلية الواحدة قبل أن تتفرع إلى علم الأحياء المكاني فيزيوم المكانية.

نمت شركة 10x Genomic باستخدام مزيج من البحث والتطوير (1 مليار دولار + استثمار في البحث والتطوير حتى الآن) وعمليات الاستحواذ. ومن الجدير بالذكر أنه تم الحصول على منصة Visium الخاصة بها من خلال الاستحواذ على Spatial Transcriptomics في عام 2018.

10x الجدول الزمني لعمليات الاستحواذ على علم الجينوم

هذه أيضًا هي الطريقة التي ستحصل بها شركة 10x Genomics منصة السينيوم من خلال الاستحواذ على شركتي Readcoor وCartana في عام 2020.

وفي عام 2020، سيتم إطلاقه أيضًا منصة الكروم، تم تحديثه في العام التالي إلى Chromium X.

ومن خلال الاستحواذ على Tetramer Shop في عام 2021، سيتم أيضًا إطلاق 10x Genomics BEAM في 2022.

Visium

يعد Visium من بين التقنيات الرائدة في علم الأحياء المكاني للأنسجة. يتم استخدامه حاليًا من قبل آلاف العملاء ويتم الإشارة إليه في 440 منشورًا. في الربع الثالث من عام 3، باعت شركة 2022x Genomics أكثر من 10 جهاز Visium.

الكروم

يركز Chromium على بيانات الخلية الواحدة، وينظر إلى مقياس النانومتر. تم بيع 4,150 أداة وتمثل الجزء الأكبر من مجموعة الآلات المثبتة بـ 10x Genomics.

زينيوم

Xenium عبارة عن منصة تسمح بالتحليل المتزامن لكل من الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات مع بيانات مكانية كاملة ودقيقة. وهذا شيء قوي جدًا بالنسبة للباحثين، حيث يتم فحص آلاف الجزيئات المختلفة في وقت واحد. من المحتمل أن يكون هذا هو الاتجاه الذي ستتخذه آلات الجينوم 10x في المستقبل لجميع التحليلات.

BEAM

BEAM (رسم خرائط المستضد الممكّن بالرمز الشريطي) هي تقنية جديدة تسمح للباحثين بتحديد مكونات الجهاز المناعي بالتفصيل. وقد يكون لهذا تأثيرًا كبيرًا في الأبحاث المتعلقة بالمناعة ومسببات الأمراض والأمراض الجديدة مثل كوفيد-19.

(يمكنك قراءة التفاصيل الفنية في هذا المستند)

تطبيقات الكمبيوتر

عروض الجينوم 10x مجموعة كاملة من البرامج لتحليل البيانات التي تنتجها معداتها في 5 فئات مختلفة، كما يوفر إمكانية السحابة والتصميمات المخصصة.

تكنولوجيا ومنتجات النانو

تم إطلاق Nanostring في عام 2003 للاستفادة من تقنية التشفير الشريطي الجزيئي الرقمي التي تم اختراعها في معهد سياتل لبيولوجيا الأنظمة.

nCounter

وبحلول عام 2008، أطلقت أول منتج لها، nCounter.

كان هذا تقدمًا كبيرًا في مجال النسخ (دراسة الرنا المرسال). وكانت الطرق السابقة والبديلة إما أبطأ أو أكثر تعقيدا. لقد ارتكبوا أيضًا الكثير من الأخطاء وكانت نتائجهم أقل جودة. لخصت Nanostring الأمر ببساطة: "أسرع من NGS (تسلسل الجيل التالي)، أبسط من qPCR.

المصدر سلسلة النانو

جيومكس وكوزمكس

دفعت nCounter الشركة إلى الأمام أثناء تطوير الخطوات التالية. وفي عام 2019، أطلقت جيومكس دي إس بي، تليها كوزمكس إس إم آي.

GeoMx تم تصميمه لدراسة تعبير الحمض النووي الريبي في الأنسجة بأكملها، كما أنه قادر على تحليل أكثر من 150 بروتينًا، أي أكثر من الأهداف مقارنة بجهاز Xenium 10x.

CosMx بدلاً من ذلك، يمكن لجهاز التصوير الجزيئي الفردي (SMI) أن ينظر إلى خلية واحدة وما يحدث بداخلها من الحمض النووي الريبي (RNA) وما يصل إلى 64 هدفًا بروتينيًا، وربما يصل إلى 120 هدفًا في عام 2024.

كلاهما جلبا عملية قوية ومؤتمتة إلى علم الأحياء المكاني. وقبل ذلك، كان لا بد من استخدام أساليب أقل حساسية وأكثر تكلفة وأكثر كثافة في العمالة. في هذا القطاع، تعتبر GEOMX أداة التعريف المكانية الرائدة في السوق.

هم أيضا قادرون على الاستخدام عينات الأنسجة FFPE، عينة الأنسجة الأكثر شيوعًا في الأبحاث الطبية. وهذا يعني أن الملايين من العينات الموجودة مسبقًا والتي قام الباحثون بأرشفتها في جميع أنحاء العالم يمكن تحليلها مرة أخرى للحصول على رؤى جديدة. هذه الخبرة مستمدة مباشرة من خبرة Nanostring في هذا المجال من خلال منتجها القديم nCounter.

لذلك، كان للأوتار النانوية دور فعال في إحداث انفجار في المنشورات العلمية التي تستخدم علم الأحياء المكاني. ما لا يقل عن 7,117 منشورانذكر آلات الأوتار النانوية من مجالات مختلفة مثل أبحاث السرطان والأمراض المعدية (بما في ذلك Covid-19) أو علم المناعة أو الزراعة أو علم الأعصاب.

اتومكس

وتقوم الشركة أيضًا بتطوير برامج مخصصة لمساعدة الباحثين. انطلقت اتومكس، حل SaaS (البرنامج كخدمة)، في الربع الرابع من عام 4. من المفترض أن يساعد ذلك الباحثين على تحليل بياناتهم ومشاركتها مع زملائهم وإنشاء قواعد بيانات كبيرة يمكن الوصول إليها بشكل عام أو خاص لأبحاث البيولوجيا المكانية.

المالية والتقييمات

جينومكس 10x

تعد شركة 10x Genomics أكبر شركة على الإطلاق من بين الشركتين اللتين تمت مناقشتهما في هذه المقالة. ويعمل بها إجمالي 2 موظف، وتبلغ قيمتها السوقية 1,200 مليار دولار.

بلغت إيراداتها 516 مليون دولار في الربع الأخير، بزيادة 9٪ على أساس سنوي. 85% من إيراداتها تأتي من المواد الاستهلاكية التي تستخدمها الآلات المباعة سابقًا. بلغ صافي الدخل 6 ملايين دولار في الربع الرابع من عام 4، وهي المرة الأولى التي تصل فيها إلى صافي دخل إيجابي منذ طرح الشركة للاكتتاب العام في عام 2022.

نظرًا للاستثمارات الكبيرة جدًا في البحث والتطوير والنفقات الرأسمالية (-131 مليون دولار)، تتمتع الشركة بتدفق نقدي حر سلبي قدره -165 مليون دولار. لديها وسادة نقدية بقيمة 429 مليون دولار. يبلغ صافي دين الشركة 335 مليون دولار، وهو أفضل من 505 مليون دولار في عام 2021.

تبلغ نسبة مبيعات الشركة إلى السعر 11، وهي ليست رخيصة ولكنها متوقعة لشركة تقدر إمكانات نموها. يعد تقييمها معقولًا إلى حد ما بالنسبة لشركة ناشئة للنمو تدخل المنطقة الخضراء لأول مرة. من المتوقع حدوث المزيد من التخفيف من المساهمين الحاليين، حيث ستحتاج الشركة إلى المزيد من الأموال النقدية خلال عام أو عامين لتسريع النمو وتمويل البحث والتطوير + النفقات الرأسمالية.

بشكل عام، من المرجح أن يصبح علم الجينوم 10x مربحًا حقًا فقط عندما يتم استخدام علم الجينوم المكاني بشكل شائع في معظم مختبرات الأبحاث بدلاً من أن يكون التكنولوجيا الأكثر تقدمًا المتاحة، كما هو الحال اليوم. ويمكن توقع خطوة أخرى للنمو في المستقبل عندما يبدأ استخدام الجينوم المكاني في التشخيص الطبي.

سلسلة النانو

NanoString أصغر من 10x Genomics، ويعمل بها أقل من 800 موظف. قيمتها السوقية هي أيضًا 1/13^th 10x Genomics بسعر 413 مليون دولار.

وبلغت إيراداتها 34 مليون دولار في الربع الرابع من عام 4، مقابل خسارة صافية قدرها 2022 مليون دولار. وفي الأرباع الأربعة الأخيرة، بلغت الإيرادات 44 مليون دولار أمريكي وصافي الخسائر 4 مليون دولار أمريكي. تم تقسيم الإيرادات تقريبًا بنسبة 127/115 بين عناصر nCounter وعناصر الأحياء المكانية. 50%-50% من الإيرادات تأتي من الخدمة والمواد الاستهلاكية للمعدات المباعة سابقًا. بلغ التدفق النقدي الحر - 80 مليون دولار أمريكي في الربع الرابع من عام 85 وكان متراكمًا - 31 مليون دولار أمريكي في العامين الماضيين. كما أن لديها صافي دين قدره 4 مليون دولار.

انخفض النقد المتاح من 410 مليون دولار في الربع الأول من عام 1 إلى 2021 مليون دولار فقط في الربع الرابع من عام 197. وستحتاج الشركة إلى جمع المزيد من الأموال بمعدل الحرق الحالي خلال 4-2022 شهرًا.

نسبة السعر إلى المبيعات لشركة نانوسترينغ منخفضة نسبيًا عند 3.1. ويعكس هذا على الأرجح خسائرها الأخيرة، وتدفقاتها النقدية السلبية، وحاجتها المُلِحّة إلى زيادة رأس المال قريبًا. قد يُجبر الانخفاض الحاد في سعر السهم منذ عام 2021 على تخفيض حصص المساهمين الحاليين بشكل أكبر من المخطط.

على غرار 10x Genomics، فإن الطريق إلى الربحية يكون من خلال معظم مختبرات الأبحاث التي تتبنى البيولوجيا المكانية بشكل روتيني في سير عملها.

سلسلة النانو أم علم الجينوم 10x؟

تتمتع كلتا الشركتين بتكنولوجيا مثيرة للإعجاب، مما يوفر فهمًا ثوريًا جديدًا للتحليلات البروتينية والحمض النووي الريبي (RNA). ليس هناك شك في أن البيولوجيا المكانية ستصبح قريبا الأداة المفضلة للباحثين في علم الأورام، وعلم الأعصاب، وغيرها من المجالات حيث التعبير الجيني المنفصل والعابر هو المفتاح لحل الأمراض الفتاكة.

يبدو أن الوضع التنافسي للشركتين يتشابه مع التنافس المبكر بين Illumina وPacBio. إذا صحّ هذا التشبيه، فقد تواجه الشركة المنافسة الأصغر صعوبة في مواكبة المنافسة وتحقيق الأرباح، إذ سيتعين عليها تلبية ميزانية البحث والتطوير رغم انخفاض إجمالي الإيرادات. كما يسمح الدخل المرتفع للشركة المنافسة الأكبر بالاستحواذ على شركات ناشئة واعدة ودمج تقنياتها في أجهزتها الخاصة.

من وجهة نظر استثمارية، يبدو أن علم الجينوم 10x أكثر أمانًا. لقد بدأت تحقق أرباحًا ولديها عدد أكبر من الموظفين، والنقد المتاح، والتدفق النقدي، وميزانية البحث والتطوير لمواصلة المضي قدمًا.

مع ذلك، فإن سعرها أعلى بكثير من نانوسترينغ من حيث نسبة السعر إلى المبيعات. لذا، من المرجح أن تتفوق نانوسترينغ من حيث العائد على رأس المال المستثمر إذا تمكنت من سد الفجوة في إجمالي المبيعات بعشرة أضعاف جينوميكس. إذا تحقق هذا الشرط، يمكن لنانوسترينغ التفوق على منافستها الأكبر وتعويض انخفاض قيمة أسهم المساهمين الجدد.