Twist Bioscience (TWST): DNA on-demand med siliciumchips

Hvordan siliciumchipteknologi giver bioteknologi et boost

Ved første øjekast er siliciumteknologi- og bioteknologiverdenerne ret langt fra hinanden.

På den ene side beskæftiger IT-relaterede teknologier sig med fuldstændig menneskeskabte systemer. Fra et investeringsperspektiv er de ofte mere fokuseret på software (operativsystemer, SaaS, sociale medier og app store-økosystemer) end på hardware (selvom den nylige fremgang af AI og Nvidia som verdens mest værdifulde virksomhed har ændret dette noget).

I mellemtiden handler bioteknologi om at forstå et allerede eksisterende, ultrakomplekst naturligt system. Så det kræver en masse fysisk-videnskabelige eksperimenter at afdække biologiens mysterium, lige fra laboratorie- og kulturceller til kliniske forsøg med tusindvis af mennesker.

Fra et investeringsperspektiv er bioteknologi ofte synonymt med medicinalindustrien, da størstedelen af ​​indtægterne i bioteksektoren kommer fra livreddende medicin, såsom kræftmedicin, insulin og blodtryksmedicin.

De to "teknologiske" sektorer har dog en skjult overlapning: fremskridt inden for siliciumteknologisk hardware er fundamental for den seneste boom i bioteknologisk kapacitet. For eksempel, Illumina (ILMN + 1.68%) Genomsekventeringsmaskiner bruger avancerede lasere og siliciumchips til at aflæse et helt genom for under 200 dollars pr. genom.

Jo flere siliciumchips der blev produceret, desto mere effektiv blev Next Generation Sequencing (NGS).

I løbet af bare de sidste 10 år er prisen pr. genom faldet til et punkt, hvor det er ved at blive en relativt billig test blandt det arsenal af tests, der er tilgængelige for sundhedspersonale.

Kilde: Illumina

Endnu et firma bruger nu siliciumchipteknologi til fuldstændigt at ændre, hvad der er muligt at opnå med bioteknologi, og gøre DNA lige så let at "skrive" som computerkode: Twist Bioscience.

Skrivning af DNA på forespørgsel

DNA, RNA og proteiner

Levende celler styres gennem et komplekst sæt instruktioner kodet ind i organismens genom, i form af DNA-sekvenser.

Disse gener "læses" og omdannes til mRNA, som derefter bruges til at producere proteiner (herunder enzymer). Hvis celler var fabrikker, ville gener være skabelonen, mRNA ville være ledelsens instruktioner, og proteiner ville være de maskiner og værktøjer, der udstyrer fabrikken.

I lang tid kunne biologer kun duplikere eksisterende genetiske sekvenser gennem PCR-teknologi. Derefter lærte de langsomt at modificere DNA-sekvenser på en stadig mere kontrolleret måde, til det punkt, hvor de kunne fremstille næsten enhver genetisk sekvens efter behov.

Markedet for DNA-syntese voksede hurtigt, nåede 4.5 mia. dollars i 2024 og forventes at fortsætte med at vokse med en årlig vækstrate på 17.5 % mellem 2025 og 2032.

Kilde: Fortune Business Insights

Mens DNA-syntese oprindeligt var domineret af biologi- og medicinforskere, bruges den nu mest til diagnostiske og terapeutiske formål, en tendens der forventes at fortsætte fremadrettet.

Kilde: Fortune Business Insights

Dette var dog stadig en omhyggelig proces, der krævede en masse designarbejde fra ph.d.-forskere, manuelt arbejde og dyre kemikalier. Så selvom kapaciteten til sekvensgenerering steg sammen med kapaciteten til genomlæsning, var større DNA-skrivningsvolumen stadig uden for rækkevidde.

Kilde: MDPI

Fra kolonnesyntese til siliciumchips (9,600 gener/kørsel)

Med miniaturiserede siliciumchips blev det gradvist muligt at håndtere DNA i meget små mængder og at syntetisere det på samme måde.

Det betyder, at DNA-syntese nu kan udføres på nanoskala med et hidtil uset kontrolniveau, hvor én siliciumchip kan producere næsten 10,000 gener på én gang i stedet for ét ad gangen med de klassiske metoder.

Kilde: Twist Bioscience

Dette er en metode, der ikke blot er mere produktiv, men som kan og virkelig skal automatiseres fuldstændigt, hvilket fremskynder produktionen og reducerer de tilhørende lønomkostninger.

Twist Bioscience Oversigt

Twist blev grundlagt i 2013 og var en pioner inden for implementering af DNA-syntese i chips, en del af det voksende felt inden for syntetisk biologi.

12 år senere genererer virksomheden en kvartalsvis omsætning på næsten 100 millioner dollars (96.1 millioner dollars i 3. kvartal 2025, en stigning på 18 % i forhold til året før) med et mål om en årlig omsætning på milliarddollars.

"I tredje kvartal af regnskabsåret 2025 leverede vi endnu et kvartal med rekordomsætning."

Vi har tilføjet hundredvis af nye kunder og lanceret den første i en række planlagte SynBio-porteføljeudvidelser, hvilket har lagt grunden til robust og vedvarende vækst fremadrettet.”

Emily M. Leproust - CEO & medstifter af Twist Bioscience.

Kilde: Twist Bioscience

Twist beskæftiger omkring 1.100+ medarbejdere. Virksomheden har hovedkontor i San Francisco og har andre kontorer i USA, Israel, Kina, Singapore og Korea. Størstedelen af ​​produktionen foregår enten i San Francisco eller på virksomhedens 100 millioner dollars dyre "Fremtidens Fabrik" i Wilsonville, Oregon, hvilket giver et areal på 210,000 kvadratmeter.

"Vi er nødt til at planlægge plads omkring 18 til 24 måneder ude i fremtiden. Selvom vi fokuserer på at opbygge vores første Portland-anlæg med succes for at levere de første produkter i 2022, mener vi, at det er bydende nødvendigt at planlægge for den langsigtede vækst, vi ser fremad."

Emily M. Leproust (I 2021)- CEO og medstifter af Twist Bioscience

Størstedelen af ​​virksomhedens omsætning stammer fra de nordamerikanske markeder, men det europæiske salg vokser også hurtigt.

Kilde: Twist Bioscience

Twist Bioscience-afdelingerne

Virksomhedens underafdelinger er alle baseret på én fælles grundlæggende teknologi, dens DNA-på-silicium-platform, men med betydelige forskelle i slutprodukter og markeder, der adresseres.

Kilde: Twist Bioscience

NGS

Næste generations sekventeringsaktivitet er virksomhedens største og tegner sig for mere end halvdelen af ​​den samlede omsætning.

Det muliggør analyse af komplekse DNA-sekvenser, herunder opgaver som flydende biopsi og detektion af kræftcellers genetiske materiale fra en simpel blodprøve.

I 3. kvartal 2025 voksede NGS med 27 % i forhold til året før, hvilket gør det til den absolut største vækstfaktor for virksomhedens omsætning. Som følge heraf forventes dette segment at blive endnu mere fremtrædende i den nærmeste fremtid.

Virksomhedens nye “Twist cfDNA Pan-Cancer Reference Standard v2"er i stand til at detektere 458 unikke naturligt forekommende kræftvarianter (ccirkulerende tumor-DNAeller ctDNA), der dækker 84 forskellige gener involveret i kræft.

Kilde: MedLine Plus

Andre NGS-produkter produceret af Twist omfatter værktøjer, der går ud over blot aflæsning af genetiske sekvenser, for eksempel:

• Exome 2.0til at opdage sjældne og arvelige sygdomme.
• Twist Genotyping Panel – Human 600k, for at identificere den genetiske drivkraft bag sygdomme knyttet til flere gener.
• MRD Rapid 500 Panel, der detekterer et lille antal maligne kræftceller, der forbliver i kroppen efter en vellykket kræftbehandling, en væsentlig risikofaktor for tilbagefald.
• Twist Human Methylome Panel, til anvendelser fra kræftmetastase, menneskelig udvikling og funktionel genomik.

"Sekvensering af cfDNA giver os mulighed for at lære betydeligt mere om kræftens status – hvilken type kræft er til stede, er det sandsynligt, at den vil reagere på førstelinjebehandling, og er der nogen nye mutationer, der kan påvirke denne respons?"

Mark Murakami - MD & adjunkt i medicin ved Harvard Medical School

SynBio

Synbio bevæger sig ud over genetisk aflæsning (NGS) og over på mere specialiserede værktøjer til specifik bioteknologisk forskning eller medicinske behov. For eksempel:

• TCR-biblioteker, der anvendes til adoptiv celleterapi (ACT), bruger konstruerede T-cellereceptorer til at målrette tumorspecifikke antigener.
• Spread-Out Low Diversity (SOLGT) biblioteker, til analyse af en database over variationer i proteiner.
• Oligopools, genfragmenter, & vektorer, hvilket sikrer produktion af genetiske sekvenser af høj kvalitet og fjerner behovet for, at forskere selv skal generere dem, ofte til en højere pris og med lavere kvalitet.
• Design og produktion af brugerdefinerede antigener og antistoffer, fra 1,000 færdiglavede antigener til specialfremstillet produktion af andre antigener ved hjælp af proprietære immuniseringsvektorer til produktion i mus.

Biofarmaceutiske løsninger

Dette segment er det mindste målt på omsætning og består hovedsageligt af værktøjer, der er udviklet internt til Twist R&D-behov, og som senere omdannes til tjenester. Dette omfatter for eksempel:

• Humanisering af in silico-antistoffer& Humaniserede transgene (HuTg) mus, ved hjælp af maskinlærings-AI'er til at omdanne antistoffer udviklet i mus til funktionelle antistoffer for mennesker.
• DiversimAb™ museplatform, designet til at levere maksimal antistofdiversitet.

Dette segment afspejler potentialet i virksomhedens langsigtede fokus på forskning og udvikling, hvor mange af de andre aktiviteter stammer fra forskningsprogrammer, der blev igangsat for mange år siden.

Kilde: Twist Bioscience

Andre applikationer

AgriBio

Ikke alle anvendelser af syntetisk biologi og DNA-sekvensproduktion på chips er biomedicinske. Et andet vigtigt felt, der ekspanderer hurtigt, er landbrug og fødevareproduktion.

Disse metoder kan bruges til at forbedre planter såvel som husdyr, såsom planters og dyrs evne til at overleve eller endda trives på trods af ekstreme temperaturer, tørke, saltindhold eller skadedyrspres.

Syntetiske biologiske værktøjer kan også identificere nye gener og derefter bruge dem til at konstruere mikrober, der fikserer nitrogen mere effektivt, binder mere kulstof og vokser under ugunstige forhold.

Endelig kan NGS-værktøjer bruges til hurtig detektion og overvågning af plante- og dyrepatogener.

Datalagring

En endnu mere nyskabende anvendelse af Twist Biosciences værktøjer er inden for datalagring, hvor DNA potentielt kan erstatte siliciumbaseret hukommelse til nogle applikationer, hvilket yderligere demonstrerer sammenhængen mellem siliciumteknologi og bioteknologi.

DNA er faktisk et ekstraordinært tæt informationsmedium, med en DNA-informationstæthed på 1.47 terabit/mm2 eller 950 terabit/in2, eller mere end 800 gange tætheden af ​​computeres harddiske.

Faldende omkostninger og forbedringer i nøjagtigheden af ​​syntetisk DNA-syntese, i høj grad drevet af Twist Bioscience, muliggør nu lagring af DNA-data af høj kvalitet.

Lagring af DNA-data er stabil over en meget lang periode og kræver ikke dyre eller forurenende materialer. Lagring kræver heller ikke energi.

Traditionelle medier nedbrydes over tid – selv i tæt kontrollerede miljøer. Syntetisk DNA-lagring er stabil i et normalt kontormiljø med en pålidelighed på 99.99999999999% .

DNA Data Storage Alliance blev for nylig dannet og omfatter DNA-syntesefirma twist Bioscience, genomisk sekventeringsvirksomhed Illumina, datalagringsfirma Vestlige Digital, Microsoft, Lenovo og mange andre.

Denne teknologi blev udskilt i et separat selskab i maj 2025, under navnet Atlas Data Storage, hvilket følgelig rejste 155 millioner dollars i seedfinansiering.

Atlas vil licensere Twists eksisterende DNA-datalagringsteknologi og forfølge kommercialiseringen gennem programmer for tidlig adgang.

"Muligheden for at skabe et helt nyt lagringsmedie opstår ikke ofte. Hos Atlas Data Storage er vi pionerer inden for brugen af ​​DNA til lagring med høj kapacitet."

DNA muliggør meget skalerbar, ultratæt, sikker og permanent datalagring, og potentialet for at omforme lagring er enormt. Atlas har det rette team og den rette teknologi til at realisere dette løfte.”

Varun Mehta, administrerende direktør for Atlas Data Storage.

Selvom det er mere stabilt og energieffektivt at læse DNA, er det stadig meget mere komplekst end at læse en harddisk. Så DNA-datalagring er sandsynligvis bedst egnet til arkivdata og andre data, der ikke konsulteres ofte i den overskuelige fremtid.

Kilde: Atlas Data Storage

Innovativ salgskanal

Hvis teknologisk innovation er kernen i Twist Bioscience, er virksomheden også meget innovativ, når det kommer til dens salgskanal.

Traditionelt set er bestilling af brugerdefinerede DNA- eller RNA-sekvenser en ret langsom og kompleks proces, der kræver tid og erfarne fagfolk, og det er meget svært at estimere de endelige omkostninger.

I stedet tilbyder Twist en onlinetjeneste med øjeblikkelig estimering af, om sekvensen kan produceres, automatiserede tilbud og automatisk ordresporing.

Kilde: Twist Bioscience

Kilde: Twist Bioscience

Da forskere og sundhedspersonale sjældent nyder godt af flere bureaukratiske trin, der hindrer deres forskning, eller egentlig nogen form for interaktion med sælgere, bliver dette en stærk konkurrencefordel for virksomheden.

Twist har nogle rigtig gode interne værktøjer, som designteamet bruger til at hjælpe os med at forbedre effektiviteten af ​​den tidlige paneludvikling.

Derfor fortsætter vi med at bruge Twist, fordi vi virkelig har værdsat den ensartede dækning på kemisiden, og det har været en sand fornøjelse at arbejde med designteamet. Det tæller meget for mig.

Mark Murakami - MD & adjunkt i medicin ved Harvard Medical School

Virksomheden tilbyder også onlineværktøjer til optimering af den ordnede genetiske sekvens, med ergonomiske funktioner, der sjældent er tilgængelige i værktøjer udviklet af den akademiske verden.

Kilde: Twist Bioscience

Brugervenligheden hjælper også med at onboarde nye kunder, hvor virksomheden ser kundernes forbrug vokse over tid, "fra et gen til 100 dollars til et opdagelsesprojekt til 250.000 dollars".

Ved større ordrevolumen er det også muligt at integrere med virksomhedens API til integration af indkøb, sikret hvidlistning af IP-adresser og budgetprognoser.

Grøn bioteknologi

Takket være den meget mindre mængde kemisk forbindelse, der bruges på Twists siliciumchips, sammenlignet med traditionelle metoder, er Twists DNA-syntese også meget grønnere.

For eksempel udleder virksomhedens NGS-oligopaneler næsten 3,000 gange mindre CO2 end ældre metoder.

Kilde: Twist Bioscience

Det samme gælder for SynBios DNA-skrivekapacitet, som er overraskende forurenende for den konventionelle metode, svarende til 59 km kørsel med en bil for at producere ét gen, sammenlignet med 0.092 km med Twist Bioscience.

Kilde: Twist Bioscience

I takt med at industrien bevæger sig fra en lavvolumen, FoU-fokuseret efterspørgsel til et langt mere massivt forbrug af diagnostik, behandling og miljøovervågning, vil de tilhørende CO2-udledninger og forurening være en voksende bekymring.

Dette kan påvirke valget af produktionspartner, når man ser på muligheder for DNA-syntese, især med hensyn til indvirkningen på en virksomheds ESG-profil.

Stryg for at scrolle →

Konklusion

On-demand-printning af DNA-sekvenser i tusindvis til en lav pris revolutionerer, hvad bioteknologi kan gøre.

For eksempel kan det snart være, at påvisning af kræft kun kræver en blodprøve i stedet for dyre, ubehagelige og ofte upålidelige screeningsmetoder som scannere og biopsier.

På samme måde ændrer muligheden for at skrive genetiske sekvenser svarende til hele genomer radikalt potentialet for genteknologi af planter, dyr eller måske en dag mennesker, især når det kombineres med genteknologiske metoder som CRISPR til at indsætte de kunstige sekvenser i levende organismer.

Det kunne endda blive en måde at lagre data for eftertiden.

Dette gør Twist Bioscience til en potentiel nøgleleverandør til de fleste af verdens medicinalvirksomheder, som vil være afhængige af virksomheder som Twist for at forsyne dem med et væld af billige og pålidelige syntetiske DNA- og RNA-sekvenser.

Seneste Twist Bioscience (TWST) aktienyheder og udvikling