Illumina (ILMN): Bygge plukkene og spadene til den genomiske tidsalderen

Genomsekvenseringskostnadskurve

I det meste av medisinens historie har leger vært begrenset til å observere symptomer og forsøke å lindre dem. Dette har vært spesielt sant for ikke-smittsomme sykdommer som stammer fra dysfunksjon i kroppen, inkludert genetiske sykdommer.

Med oppdagelsen av DNA-struktur og funksjon, tildelt Nobelprisen i medisin i 1962, begynte vi å få en bedre forståelse av hvordan det biologiske systemet virkelig fungerer. PCR-teknologi, tildelt 1993 Nobelpris i medisin, ville åpne nye måter å analysere det på.

Dette utvidet seg ytterligere da fulle genomer begynte å bli sekvensert. Det første menneskelige genomet ble sekvensert i 2003 etter 13 år med hardt arbeid, for en kostnad på 3 milliarder dollar. Raskt begynte full-genom-sekvensering å bli billigere og billigere. Innen 2007 ville det "bare" koste en million dollar å sekvensere et fullstendig genom. Innen 2014, bare $1,000. I dag ligger kostnadene på rundt $200 og synker fortsatt.

Dette etterligner Moores lov, som gjorde datamaskiner til en del av vårt daglige liv ved å forutsi at antall transistorer per kvadrattomme på en mikrobrikke ville dobles hvert år mens produksjonskostnaden per komponent ville halveres.

Nedgangen i genomiske kostnader har imidlertid vært enda mer spektakulær. Det ble gjort mulig av NGS: Next Generation Sequencing. Den bruker fremskritt fra silisiumbrikker, men i stedet for å lese binær kode, leser den genetisk kode. Og jo mer silisiumbrikkeproduksjonen gikk, desto mer ble NGS effektiv.

I løpet av bare de siste 10 årene har kostnadene per genom kollapset til det punktet at det er i ferd med å bli en billig test blant arsenalet av tester som er tilgjengelige for medisinske fagfolk.

kilde: Illumina

I sentrum av denne revolusjonen har vært det største genomsekvenseringsmaskinselskapet: Illumina.

Illumina Oversikt

Illumina etter tall

Illumina er den klart største produsenten av genomsekvenseringsmaskiner, og har vært en pioner på feltet og presset frem sekvenseringsteknologi i flere tiår.

Den har for tiden 22,000 165+ installerte sekvensere i XNUMX land.

Rundt halvparten av Illuminas sekvenseringsmaskiners forbruksvarer brukes i kliniske applikasjoner, mens den andre halvparten brukes i offentlige og private forskningslaboratorier. I kliniske applikasjoner kommer halvparten av etterspørselen fra onkologi, etterfulgt av gen-sykdomstester (GDT).

kilde: Illumina

Mesteparten av Illuminas inntekter kommer fra Amerika og Europa, med bare 7% fra Kina. So den nylige klassifiseringen av Illumina i Kinas "upålitelige enhetsliste" som gjengjeldelse for Trumps tariffer vil neppe få store konsekvenser. Det kan imidlertid sette en stopper for selskapets planer om å utvide sin Kina-lokaliserte produksjon til å inkludere både instrumenter og forbruksvarer innen 2028.

kilde: Illumina

Kort lest Genomics

Illumina er fokusert på lesing av kort genetisk sekvens. Dette betyr at den leser små segmenter av genomet én etter én, før den settes sammen til en sammenhengende helhet.

Dette er ikke nødvendigvis den typen sekvensering som brukes til komplekse forskningsprosjekter, som foretrekker langlest sekvensering, men dette er den mest brukte. Long-read blir gradvis nisjen valgt av en mangeårig rival av Illumina, Pacific Bioscience (PACB + 6.5%).

Kortlest er metoden som brukes for genotyping, oppdage enkeltnukleotidvarianter assosiert med genetisk sykdom (mest vanlig tilfelle), og oppdage kreft tidlig med flytende biopsi (mer om den teknologien og markedet nedenfor).

Selskapet forventer at etterspørselen etter NGS (Next Generation Sequencing) vil vokse med 18% CAGR for kliniske applikasjoner og 6% CAGR for forskning, noe som øker sektorens totale adresserbare marked (TAM) fra $100B for klinisk og til $25B for forskning innen 2033.

kilde: Illumina

Forretningsmodell og markedsandel

Illumina tjener litt penger på å selge sin sekvenseringsmaskin, men hoveddelen av inntekten kommer fra forbruksmateriell som brukes til å betjene disse maskinene og utføre sekvenseringen. Disse forbruksstoffene er spesielle kjemikalier og DNA-tråder, og hver sekvenseringsmaskin fungerer vanligvis bare med produktene levert av den opprinnelige produsenten.

For eksempel, i fjerde kvartal 4, var $2024 millioner av $698 milliarder totale inntekter fra salg av forbruksvarer. En stor del av disse tilbakevendende inntektene er knyttet til Illuminas siste høyhastighets sekvenseringsmaskin NovaSeq X, utgitt på slutten av 2023 og nå fullt distribuert, ansvarlig for 2040 % av de totale inntektene for forbruksvarer.

Så dette skaper ikke bare en jevn strøm av inntekter for Illumina, men låser også kundene i et langsiktig partnerskap med selskapet.

Eksisterende kunder kan også være motvillige til å bytte til en annen leverandør da deres eksisterende forsknings- eller medisinske protokoller er kalibrert med Illumina-maskiner. Det kan også være vanskelig å sammenligne resultater mellom ulike maskiner for oppfølgingsforskning.

Så enhver redesign vil være kostbar og tidkrevende, og også innebære omskolering av teknikerne og forskerne som utfører sekvenseringen.

Historisk sett har disse effektene, som låser eksisterende kunder i Illumina-økosystemet, vært et sterkt konkurransefortrinn, som i stor grad begrenser muligheten til rivaler som Pacific Biosciences til å trenge inn i markedet.

En refleksjon av denne markedsdominansen, Illumina hadde mer enn 90 % markedsandel av klinisk genomikktesting i 2024.

Så mens nisjemarkeder og spesifikke forskningsområder ser mer konkurranse (som PacBio lenge lest, Element Biovitenskap middels gjennomstrømning, eller Ultima Genomics lavkostsekvensering), kontrollerer Illumina fortsatt det meste av DNA- og genomsekvenseringsmarkedet.

Illuminas økonomiske resultater

Til tross for eksplosive fremskritt innen genomisk teknologi, og godkjenningen av første CRISPR-baserte genredigeringsmedisin for CRISPR Therapeutics (CRSP + 1.55%) (følg lenken for den tilhørende investeringsrapporten), har de siste årene vært tøffe for Illuminas investorer.

Dette følger en generell nedgang i bioteknologisektoren, etter sterk vekst og enda sterkere forventninger i løpet av pandemiårene, med en topp i 2021.

kilde: Google Finance

Disse aksjemarkedstallene reflekterer ikke selskapets vekst, med 30 % år-til-år vekst i sekvenseringsaktivitet, spesielt på grunn av den økende bruken av instrumenter med høy og middels gjennomstrømning.

Og Illumina har brukt enorme mengder penger på FoU for å forberede neste generasjon sekvenseringsteknologi, rundt 1.2 milliarder dollar i bare 2024.

Illuminas fremtid

Multiomikk

Fremveksten av billig og automatisert genomsekvensering har generert en flom av biologiske data som aldri før.

Parallelt har selve kompleksiteten til levende systemer ført til fremveksten av multiomics, et felt som slår sammen alle -omics-undersegmentene av biologiske vitenskaper og utpekes som neste trinn i bioteknologi:

• Genomics: analysen av DNA-sekvensen i cellenes kjerne.
• transcriptomics: analysen av mRNA som bærer DNA-instruksjonene.
• Epigenomikk: modifikasjon av genomet uten å påvirke den genetiske sekvensen, eller "epigenetikk".
• proteomikk: analyse av proteiner, inkludert modifikasjon av proteiner med sukker ("post-translasjonell").
• metabolomics: analyse av kjemiske forbindelser og metabolisme.
• Mikrobiomik: analysen av alle mikrober som lever i eller på kroppen.
• Encellet multiomikk: multiomikkanalysen på individuelle celler.
• Romlig biologi: analysere i 3D plasseringen av spesifikke mRNA, proteiner eller celler.

kilde:  Arkforskning

Nye felt dukker opp, som f.eks. Agrigenomikk (genomikk for å forbedre jordbruksavlingene), Økologisk genomikk (nøyaktig evaluering av helsen til et økosystem og dens genetiske mangfold), eller Syntetisk biologi (å skape nye gener, egenskaper eller hele organismer med et bestemt formål).

Selv om dette kan se overveldende ut (og det er til og med for forskerne på feltet), må to elementer forstås for å gi mening om multiomikk-revolusjonen:

• Genomikk forblir i sentrum av multiomikk som det best forståtte datasettet, og "instruksjonssettet" organiserer alle de andre biologiske fenomenene i levende organismer. Det er ofte forbindelseselementet mellom ellers forskjellige multiomikkdata.
• Samtidig fremgang innen dataanalyse og AI er en enorm hjelp for å gjøre denne flommen av data nyttig, spesielt ved å korrelere det til genomiske data.

Som svar på denne eksplosjonen i kompleksiteten til biologiske data, vokser Illumina raskt til å bli et programvareselskap også, som ønsker å tilby integrerte løsninger på flere punkter i multiomikkanalyse.

kilde: Illumina

Dette oppnås også med tette partnerskap med mange aktører for å integrere genomiske data og verktøy: nasjonale genomiske programmer, Nvidia (NVDA -0.86%), Brede kliniske laboratorierOsv

kilde: Illumina

transcriptomics

Et voksende felt ved siden av genomikk er transkriptomikk, vitenskapen om å analysere mRNA, molekylene som bærer DNA-informasjonen og få den til å danne nyttige proteiner. Hvis DNA er planen for de biologiske maskindelene (proteinene), er mRNA instruksjonssettet som beskriver hvor mange som skal lages og hvor delene går.

Så transkriptomet gir oss hvor mye, når og hvor et gen er aktivt. Så langt har slike analyser stort sett blitt gjort på målrettede gener, med full transkriptomsekvensering et ganske dyrt forslag, og tekniske utfordringer.

Illumina har annonsert for 2026 en ny full transkriptommaskin som kombinerer transkriptomikk til romlig biologi, en sektor til nå for det meste kontrollert av 10x Genomics (TXG + 0.91%).

Illumina romlig teknologi vil tillate forskere å undersøke den romlige nærheten til millioner av celler per eksperiment, muliggjort av et fangstområde ni ganger større enn eksisterende teknologier, og med fire ganger større oppløsning.

Som en komplett ende-til-ende-løsning vil den også levere den høyeste verdien for enkeltcelle- og romlige forskere til en rimeligere pris. Den romlige løsningen overgår industristandarder for skala og nøyaktighet.

kilde: PR News Wire.

Denne løsningen vil være kompatibel med Illumina'S NextSeq og NovaSeq sekvensere, som vil bidra til å redusere kostnadene ved store programmer.

Denne aggressive bevegelsen til transkriptomikk og romlig biologi vil utfylle Illuminas lansering i første halvdel av 2025 av sin proteomikkløsning (proteinanalyse) for ytterligere å øke sin rolle i multiomikkanalyse.

Flytende biopsi

Foruten individuell medisin gjennom fullt genom, og kompleks multiomikkforskning, er en raskt voksende anvendelse av sekvensering innen kreftterapi.

For tiden har full genomsekvensering av kreftceller samlet inn ved biopsi blitt en nøkkelkomponent i kreftbehandling, og hjelper onkologer å finne ut hvilken behandling som vil fungere best på en gitt pasient, og driver Illuminas salg i det kliniske markedet.

Imidlertid åpner det seg et nytt og enda større marked innen tidlig kreftoppdagelse, en metode som kalles flytende biopsi. Den oppdager unormale genetiske sekvenser for kreft, eller ctDNA (sirkulerende tumor-DNA).

Det som gjør det unikt er at det ikke er avhengig av organspesifikk radiografi eller biopsi, men på en enkel blodprøve.

Også kalt Multi-Cancer Earlier Detection (MCED), denne metoden er kjent for å fungere, men var til nå for dyr og upålitelig til å brukes i en klinisk setting, og enda mindre for å oppdage kreft i generell befolkningsscreening.

Takket være kraftigere sekvenseringsverktøy endrer dette seg raskt.

kilde: Ark Investering

Graalsagaen

Det er her det blir litt komplisert for Illumina. Selskapet var en pioner innen flytende biopsi og utviklet internt sin egen avdeling, og presset på teknologien ved å utnytte sin dype ekspertise innen påvisning av genetisk materiale, som et selskap kalt Grail.

Det spinner deretter ut selskapet fra Illumina som senere ble kjøpt tilbake til en mye høyere pris enn børsnoteringsprisen, og er nå tvunget tilbake til en spin-off av konkurransemyndighetene i USA og EU.

Så Grail er nå sitt eget selskap helt uavhengig av Illumina, og notert på NASDAQ (GRAL + 0.78%).

Hele debakelen forårsaket investorer til å stille spørsmål ved Illuminas styres ærlighet og har vært en annen bidragsyter til Illuminas aksjekurs dårlige utvikling de siste 2 årene. Spesielt når den aktivistiske investoren Carl Icahn aktivt rystet opp ting, til slutt fører til Illuminas administrerende direktør avgang.

Dette er imidlertid nå i fortiden, og Grail har gjort det sterkt siden børsnoteringen, med ny helseforsikring som legger til Grail multi-kreft tidlig-deteksjonstester i dekningen, inkludert TRICARE, som er en av de største helseplanene i USA

Selskapet solgte nesten 3 ganger flere tester i 2024 enn i 2022, og forventer at veksten vil fortsette i årene som kommer, selv før de starter i andre land enn USA.

Grail er bare ett av mange flytende biopsiselskaper, og nå som Illumina ikke eier det direkte, andre flytende biopsiselskaper (som Exact Sciences Corporation (EXAS + 1.36%), Guardant Health (GH -2.45%), eller Natera (NTRA + 2.89%)) er mindre sannsynlig å velge en konkurrerende sekvenseringsteknologi enn Illumina. Markedet for flytende biopsi forventes å vokse med 13.9 % CAGR frem til 2034.

kilde: Prioritetsforskning

Så selv om det var en uønsket distraksjon, kan spin-offen av Grail til syvende og sist hjelpe Illumina til å forbli hovedleverandøren av genetiske sekvensere som brukes i flytende biopsiteknologier, agnostisk for hvilken testleverandør som brukes.

Langsiktig perspektiv

Illumina har vært en viktig bidragsyter til den pågående genomiske revolusjonen innen bioteknologi og medisin. Dette begynner først nå å nå mainstream-bevisstheten, med genredigeringsterapier for sjeldne sykdommer og kreftscreening, det første multi-milliardmarkedet som dukker opp fra denne nye tilnærmingen til medisin.

Dette er også felt med fortsatt lav markedspenetrasjon for neste generasjons sekvenseringsteknikker (NGS), som gir dem plass til å vokse 10-20 ganger ved å erstatte eldre, mindre følsomme, dyrere eller mer invasive teknologier.

kilde: Arkforskning

På lang sikt er det sannsynlig at genomikk og multiomikkteknologi vil bli en del av hverdagen vår. For eksempel kan alle nyfødte bli tilbudt av helseforsikring en fullstendig genomisk analyse fra sin aller første dag.

Disse dataene kan deretter brukes til å finjustere valget av medisin som skal brukes og deres dosering, vurdere risikoen for spesifikk kreft eller andre helserisikoer, og til og med gi de beste livsstilsrådene for å ta i bruk deretter.

Dette vil sannsynligvis skje parallelt med at AI-teknologi vil fremskynde utviklingen av nye medisiner og terapier, samt håndtere den enorme mengden data som multiomikkvitenskapen genererer.

kilde: Arkforskning

Konklusjon

Illumina er en av de ledende "plukk og spade"-aksjene i bioteknologisektoren, og leder anklagen for å redusere kostnadene for genomikkanalyse. Det er nå i ferd med å utvikle seg til et fullverdig multiomics-selskap, som utnytter sitt eksisterende stjernerykte og installerte sekvenserpark for å utvide til de viktigste nye omics-sektorene eller transkriptomikk og proteomikk.

Det vil også være et sentralt analytisk verktøy for klinikere, med økende betydning over tid, og starter med flytende biopsiscreening for usynlig og stille kreft ved kun å bruke blodprøver.

I det lange løp vil nye markører og innsikt i kroppene våre sannsynligvis skape ytterligere etterspørsel etter genomikk- og multiomikk-analyser, noe som utgjør en del av de forebyggende verktøyene for å holde oss friske og oppdage helseproblemer selv før symptomene dukker opp.

Aksjeaksjonen i selskapet har imidlertid vært utfordrende for investorer, med en bioteknologisk sektor i nedgangstider kombinert med mindre enn ideelle beslutninger angående Grail fra selskapets ledelse.

Med nye ansvarlige og Grail ble solgt (igjen), er veien tilbake til teknisk fortreffelighet innen biologisk analyse nå klar, og det samme er utvalget av programvare, proteomikk, romlig biologi og transkriptomikkverktøy for de neste to årene.

Siste på Illumina