10x Genomics (TXG): Виведення біологічних даних на новий рівень

Чому просторова біологія має значення

Протягом останнього десятиліття спостерігається зростання прецизійні терапії та Секвенування наступного покоління (NGS), які революціонізували діагностику та медицину. Ці методи дозволили лікарям і дослідникам перейти від підходу, спрямованого на весь організм (як у випадку з ліками), до індивідуальних та цілеспрямованих методів лікування або виявлення, зосереджених на певному типі клітин або послідовності ДНК.

Однак це не останній рівень, на якому може заглибитися глибокий біологічний аналіз. Навіть у певному органі чи типі тканин (наприклад, у мозку чи пухлині) окремі клітини діятимуть дуже по-різному одна від одної.

Тож, хоча такі інструменти, як NGS-секвенатори, агломерують дані з тисяч або навіть мільйонів клітин одночасно, дослідникам часто потрібно з'ясувати, що відбувається в одній окремій клітині за раз, з нанометровою точністю. Щоб досягти такого рівня детального аналізу, була створена нова галузь науки: просторова біологія. І одна компанія стає лідером у цій галузі: 10x Genomics.

Що таке S?Парціальна біологія?

Що вимірює просторова біологія (і чому)

Замість того, щоб дивитися на «суміш» молекул у зразку, просторова біологія може визначити, де в тканині або окремій клітині розташована цікава молекула, як-от певна послідовність РНК. І це або в 2D, або в 3D.

Це розповість дослідникам, як клітини взаємодіють одна з одною, як активуються захисні механізми, як клітина реагує на контакт з вірусом тощо.

Це також має перевагу в наданні набагато більш конфіденційних даних. Хоча дані про щось, що відбувається лише в кількох клітинах, можна було б поглинути більшою вибіркою, цілеспрямований підхід просторової біології може виявити ключові ролі локалізованих явищ або рідкісних типів клітин.

Що ще важливіше, зібрані дані можна порівняти з ширшою активністю навколишніх клітин у тканині, що набагато інформативніше, ніж аналіз окремої ізольованої клітини або мікродисекції.

«Просторово-роздільна транскриптоміка демонструє, як ці технології дозріли та розширилися, надаючи біологам виняткові уявлення про біологію окремих клітин, зберігаючи при цьому інформацію про просторовий контекст».

Природа: Метод року 2020: просторово-роздільна транскриптоміка

Ключові просторово-омічні модальності

Просторову біологію можна використовувати для розуміння живих клітин та аналізу специфічних сигналів. Серед багатьох типів біологічної активності, яку можна виміряти таким чином, найважливішими можна назвати:

• Просторова геноміка: аналіз ДНК та геному.
• Просторова транскриптоміка: аналіз мРНК, фактична активність кодування геному.
• Просторова протеоміка: аналіз експресованих білкових профілів, таких як рецептори антитіл, імунні маркери тощо.
• Просторова метаболоміка: аналіз специфічних біомолекул, таких як гормони, біомаркери раку тощо.

10x Genomics: Компанія та платформи

10x Genomics є одним із піонерів у галузі аналізу одноклітинних організмів та просторової біології, розробляючи обладнання в цій галузі з моменту свого заснування у 2012 році. Один із її засновників, Серж Саксонов, раніше був архітектором-засновником та директором з досліджень та розробок у компанії з генетичного тестування. 23andMe.

Компанія 10x Genomics здійснила IPO у 2019 році та з того часу випускає серію аналітичних інструментів для одноклітинної та просторової біології.

джерело: 10x Genomics

Chromium, Visium HD та Xenium

Загалом компанія продала понад 7,000 аналітичних приладів, з яких понад 1,050 було продано лише у 2024 році.

Хоча чиста просторова біологія технічно рухає компанію вперед, вона... Платформа Chromium для аналізу окремих клітин який наразі продався найбільше, з більш ніж 5,800 проданими одиницями.

джерело: 10x Genomics

джерело: 10x Genomics

Дві інші основні платформи 10x Genomics — це Visium та Xenium:

• Visium використовує NGS (геномний) для створення цілого транскриптома для кожної невеликої ділянки зразка тканини розміром 2 мкм.
• Ксеній використовує візуалізацію (мікроскопію) для вимірювання експресії цільових генів (до 5,000 генів) для кожної окремої клітини у зразку тканини.

Загалом, Visium буде найбільш корисним для дослідників, оскільки дасть їм огляд біологічної активності в певній області, тоді як Xenium дасть уявлення про конкретні активності, які, як вони вже знають, можуть бути цікавими в конкретному випадку.

Зі зростанням обсягу даних та можливостей Xenium, універсальний аналіз окремих клітин у масштабі зразків тканин, ймовірно, стане золотим стандартом біотехнологічних досліджень.
Проведіть пальцем, щоб прокрутити →

10-кратні фінансові показники геноміки

Це принесло 611 мільйонів доларів доходу у 2024 році, з яких 493 мільйони доларів – це витратні матеріали.

Висока частка витратних матеріалів у загальному доході свідчить про те, що бізнес-модель компанії схожа на модель компанії NGS. Illumina (ILMN ), де продаж обладнання стимулює довгострокові регулярні продажі витратних матеріалів (хімікатів, барвників, реагентів тощо) для підтримки їхньої роботи.

Придбання

Компанія завершила свою технічну пропозицію, придбавши у 2018 році Epinomics, біотехнологічну компанію, що спеціалізується на епігенетиці, та Spatial Transkriptomics, біотехнологічну компанію, що спеціалізується на просторовій геноміці.

За цим послідували придбання КАРТАНА (виявлення молекул у клітині – «на місці") І ReadCoor (субклітинна нанорозмірна 3D-роздільна здатність) у 2020 році, Тетрамер (аналіз тканин високої чіткості) у 2021 році, та Масштабні біологічні науки (масштабований аналіз окремих клітин) у 2025 році.

Це робить 10x Genomics не просто новатором, а й агрегатором цих нових технологій від менших інноваційних команд. Потім 10x Genomics об'єднує їх у єдине ціле та спільну аналітичну платформу та інструменти, дозволяючи дослідникам використовувати лише один пристрій для кількох типів аналізу.

Це важливо для ефективного проведення досліджень і розробок, оскільки порівняння результатів між різними типами машин та аналітичних методів може бути складним, що знижує корисність різнорідних результатів з кількох джерел.

Перспективи ринку просторової біології (2025–2030)

Через надзвичайний рівень інформації, яку вона надає, просторова біологія є методом, що безпосередньо конкурує з багатьма менш точними та потужними застарілими інструментами біологічного аналізу, від таких, що існують десятиліттями, як ІФА, Вестерн-блот та ПЛР, до більш просунутих, таких як проточна цитометрія або масове секвенування.

джерело: 10x Genomics

Просторова біологія, яку також іноді називають просторовою омікою, була a $711Ринок M у 2024 році і за прогнозами досягне $1,7B до 2030 року, зростаючи на рівні 16.3%.

Варто зазначити, що хоча визнання Nature у 2020 році як перспективної методики було першою точкою перегину, лише зараз технології вступають в експоненціальну фазу з точки зору зростання доходів.

джерело: GrandView Research

Наразі на ринку переважно домінує діяльність академічних та дослідницьких інститутів, тоді як біотехнологічні та фармацевтичні компанії лише починають впроваджувати цю технологію для власних потреб прикладних досліджень та розробок. Багато провідних наукових видань зараз використовують машини 10x Genomics, що є зростаючою тенденцією, оскільки публікація нових відкриттів є дуже конкурентною галуззю.

джерело: 10x Genomics

Оскільки провідні наукові видання все частіше використовують просторову біологію для отримання нових знань, ця технологія стає все більш поширеною в дослідницьких лабораторіях, яким необхідно залишатися конкурентоспроможними, щоб продовжувати публікації у провідних наукових журналах.

Однак очікується, що саме попит приватного сектору буде рушійною силою більшості нових продажів у цьому секторі в майбутньому, оскільки технологія зараз краще зрозуміла, дешевша, ніж раніше, а більша база академічних знань опублікованих наукових статей та баз даних, а також кваліфіковані біологи, можуть бути використані для розробки практичних застосувань.

Загалом, 10x Genomics очікує зростання доходів від біофармацевтики з 20% від загального доходу до 50% у найближчі роки.

Конкуренція в просторовій та одноклітинній біології

Просторова біологія

Загалом, ринок просторової біології можна розділити за компаніями, що працюють на ньому, залежно від їхнього географічного охоплення та технічної експертизи. Тільки 10x Genomics та Bruker можуть мати як глобальне географічне охоплення, так і вийти за межі нішевих технічних можливостей.

джерело: GrandView Research

Bruker придбав активи конкурента 10x Genomics, NanoString, коли той оголосив про банкрутство у 2024 році.Вона об'єднала NanoString з раніше придбаними Canopy Biosciences та Acuity Genomics, щоб створити Просторова біологія Брукера.

NanoString та 10x Genomics ведуть складний судовий процес щодо порушення патентних прав з 2023 року, що значною мірою сприяло банкрутству NanoString у 2024 році.

У травні 2025 року дві компанії домовилися припинити свій спір після підписання глобальна угода про перехресне ліцензування, припиняючи всі судові процесиЗагалом це гарна новина для акціонерів обох компаній, оскільки це усуває значну невизначеність, пов'язану з цими судовими справами.

«Ми раді можливості зосередитися на впливі та цінності, які ці продукти надають дослідженням відкриттів, трансляційним дослідженням та прецизійній медицині, і ми раді, що відволікаючі фактори та витрати, пов’язані з цими судовими справами, залишилися позаду».

Марк Р. Мунк, доктор філософії, президент Bruker Nano Group

Конкуренти одноклітинної платформи

Ринок аналізу окремих клітин дещо конкурентніший, наприклад, завдяки новій активності великих виробників лабораторного приладобудування, таких як Qiagen переходить до іншого напрямку з придбанням компанія з аналізу окремих клітин Parse Biosciences за 225 доларів СШАM + етапні платежі.

Цей сегмент може дедалі більше конкурентоспроможний, оскільки аналіз окремих клітин стає все більш поширеним, а нові технології кидають виклик домінуванню 10-кратної Genomics з її платформою Chromium.

Однак, оскільки цей ринок становить 3.5 млрд доларів США і зростає зі середньорічним темпом зростання 14.5%, ймовірно, є місце для більшої кількості гравців, кожен з яких займатиме певну нішу залежно від технічних вимог та попередньо встановленої бази обладнання в певній дослідницькій лабораторії.

Від дослідження до діагностики: що далі

Наразі просторова біологія є здебільшого дослідницьким інструментом, який використовується для кращого розуміння діяльності живих тканин з рівнем точності, якого ніколи раніше не було. Це дуже схоже на те, як передові інструменти NGS (секвенування наступного покоління) використовувалися з 1980-х і 1990-х років для поглиблення нашого розуміння біології, як людської, так і нелюдської.

Поступово, у міру того, як ці інструменти здешевлювали, а знання накопичувалися, з використанням NGS продовжували розроблятися нові програми, і вони стали базовим обладнанням усіх біолабораторій.

Сьогодні прості генетичні тести є поширеним діагностичним інструментом, як показано повсюдними ПЛР-тестами під час пандемії COVID.

Той самий напрямок, ймовірно, спостерігатиметься і в просторовій біології. З огляду на поточне використання в академічних дослідженнях, використання біотехнологічними та фармацевтичними фірмами продовжуватиме зростати. Спочатку в їхніх власних прикладних дослідженнях, а потім у діагностиці: спочатку для серйозних випадків, таких як рак, а потім все частіше для повсякденних обстежень.

Це дає таким компаніям, як 10x Genomics, великий простір для розширення, оскільки ця технологія дозріває та продовжує розвиватися, подібно до свого старішого аналога NGS. Illumina.

Штучний інтелект та просторова біологія: навчальні дані для біо-ШІ

Аналіз за допомогою штучного інтелекту стає вирішальним інструментом у біології, що, можливо, не дивно, враховуючи, що головною перешкодою для прогресу в біотехнологіях є величезний обсяг і складність біологічних даних.

Створюючи повністю контекстуалізований, узгоджений та просторово розділений набір даних, обладнання 10x Genomics спеціально підходить для створення набору даних, на якому можна навчати біотехнологічний штучний інтелект.

«Вони вже досягли просунутих результатів у біологічних відкриттях, і завдяки інноваційному двигуну 10x цей вплив лише прискориться».

Ця інтеграція допоможе дослідницькій спільноті генерувати високоякісні дані, необхідні для просування медицини на основі штучного інтелекту».

Гаррі Нолан, доктор філософії, співзасновник Scale Biosciences (придбано компанією 10x Genomics у 2025 році)

Це, у свою чергу, може бути використано для покращення розуміння дослідниками того, які дані ще потрібно отримати, що створить подальший попит на аналітичні інструменти просторової біології.

джерело: 10x Genomics

Штучний інтелект також робить просторову біологію кориснішою, оскільки він може справлятися з буквальним потоком даних, який створює ця технологія.

Аналіз даних вже давно є одним з найбільших вузьких місць в дослідженнях одноклітинних та просторових процесів.

Наше нещодавнє партнерство з Anthropic допомагає вирішити цю проблему та робить аналіз доступнішим завдяки його інтеграції з Claude for Life Sciences.

Завдяки Claude дослідники тепер можуть виконувати поширені аналітичні завдання через розмовний інтерфейс, який доповнює наші існуючі обчислювальні робочі процеси.

Серж Саксонов - генеральний директор і Співзасновник 10-кратної геноміки

Наприклад, такі дані можуть дозволити вченим краще класифікувати типи пухлин і робити точніші прогнози щодо реакції на терапію, що зрештою призведе до покращення результатів лікування пацієнтів.

джерело: 10x Genomics

Зрештою, достатня кількість зібраних даних може допомогти створити так званий «Святий Грааль біології«: віртуальна клітина на базі штучного інтелекту, достатньо реалістична, щоб забезпечити ідеальну симуляцію реальних живих клітин».

Існують вагомі підстави очікувати, що масштабування даних призведе до значно більш потужних моделей, як це сталося майже в кожному іншому застосуванні штучного інтелекту.

Ці моделі обіцяють трансформувати науку, розробку ліків і, зрештою, здоров'я людини. Ми вважаємо, що зусилля з віртуальних клітин є однією з найважливіших тенденцій у біології в найближчі роки.

Серж Саксонов - генеральний директор і Співзасновник 10-кратної геноміки

Висновок

10x Genomics переходить від стадії інноваційного стартапу з цікавою технологією до ключового галузевого партнера для більшості біологічних дослідницьких організацій, як академічних, так і комерційних.

Багате на дані розуміння живих клітин і тканин, створене просторовою біологією та аналізом окремих клітин, створює інформацію, яка надходить у потрібний момент, щоб бути використаною дедалі потужнішим штучним інтелектом.

У свою чергу, це має пришвидшити відкриття в біотехнологіях та зробити обладнання просторової біології ще кориснішим, створюючи позитивний зворотний зв'язок.

Це не означає, що компанія є абсолютно безпечною інвестицією. Оскільки вона працює в галузі, що швидко змінюється, конкуренція все ще жорстка, і NanoString, яка тепер відродилася всередині Bruker, або такі компанії, як Qiagen, можуть стати серйозними конкурентами.

Але наразі швидкі інновації та стратегічні придбання 10x Genomics поставили її в міцну позицію для домінування в цій галузі.