Illumina (ILMN): створення кирок і лопат геномної епохи

Крива вартості секвенування геному

Протягом більшої частини історії медицини лікарі обмежувалися спостереженням за симптомами та намагалися їх полегшити. Особливо це стосується неінфекційних захворювань, спричинених дисфункцією організму, включаючи генетичні захворювання.

З відкриттям структури та функції ДНК, отримав Нобелівську премію з медицини 1962 року, ми почали краще розуміти, як насправді працює біологічна система. Технологія ПЛР, нагороджена ім Нобелівська премія з медицини 1993 року, відкриє нові шляхи його аналізу.

Це ще більше поширилося, коли почали секвенувати повні геноми. Перший геном людини було секвеновано у 2003 році після 13 років наполегливої ​​роботи, вартість якої становила 3 ​​мільярди доларів. Швидко повне секвенування геному почало ставати все дешевшим. До 2007 року секвенування повного геному коштувало «лише» 1 мільйон доларів.. До 2014 року лише 1,000 доларів. Сьогодні вартість становить близько 200 доларів і продовжує падати.

Це імітує закон Мура, яка зробила комп’ютери частиною нашого повсякденного життя, передбачивши, що кількість транзисторів на квадратний дюйм на мікросхемі щороку подвоюватиметься, а виробнича вартість компонента зменшуватиметься вдвічі.

Однак зниження геномних витрат було ще більш вражаючим. Це стало можливим завдяки NGS: Next Generation Sequencing. Він використовує досягнення кремнієвих чіпів, але замість зчитування двійкового коду він читає генетичний код. І чим більше прогресувало виробництво кремнієвих чіпів, тим ефективнішим ставав NGS.

Лише за останні 10 років ціна генома настільки впала, що він став дешевим тестом серед усього арсеналу тестів, доступних медичним працівникам.

джерело: Illumina

У центрі цієї революції опинилася найбільша компанія, що займається секвенуванням геному: Illumina.

Огляд Illumina

Illumina за номерами

Найбільший виробник машин для секвенування геному, Illumina була піонером у цій галузі та протягом десятиліть просувала технологію секвенування.

Наразі він має понад 22,000 165 встановлених секвенсорів у XNUMX країнах.

Близько половини витратних матеріалів для секвенаторів Illumina використовується в клінічних застосуваннях, а інша половина — у державних та приватних дослідницьких лабораторіях. У клінічних застосуваннях половина попиту припадає на онкологію, а потім на тести на генні захворювання (GDT).

джерело: Illumina

Більшість доходів Illumina припадає на Америку та Європу, лише 7% – на Китай. So нещодавня класифікація Illumina в «списку ненадійних організацій» Китаю у відповідь на тарифи Трампа навряд чи матиме суттєві наслідки. Однак це може зупинити плани компанії щодо розширення виробництва, локалізованого в Китаї, до 2028 року, включаючи як інструменти, так і витратні матеріали.

джерело: Illumina

Коротке читання Геноміка

Ilumina зосереджена на зчитуванні короткої генетичної послідовності. Це означає, що він зчитує невеликі сегменти геному один за іншим, перш ніж зібрати його в єдине ціле.

Це не обов’язково той тип секвенування, який використовується для складних дослідницьких проектів, які віддають перевагу довгостроковому секвенуванню, але це найчастіше використовується. Довге читання поступово стає нішею, яку обрав давній суперник Illumina, Тихоокеанська біонаука (PACB ).

Коротке читання — це метод, який використовується для генотипування, виявлення однонуклеотидних варіантів, пов’язаних із генетичним захворюванням (найпоширеніший випадок), і раннього виявлення раку за допомогою рідкої біопсії (докладніше про цю технологію та ринок нижче).

Компанія очікує, що попит на NGS (секвенування наступного покоління) зросте на 18% у середньому на 6% для клінічного застосування та на 100% для досліджень, що збільшить загальний адресний ринок (TAM) сектору зі 25 мільярдів доларів для клінічного застосування до 2033 мільярдів доларів для досліджень до XNUMX року.

джерело: Illumina

Бізнес-модель і частка ринку

Ilumina заробляє трохи грошей, продаючи свою машину для секвенування, але основна частина її доходу припадає на витратні матеріали, які використовуються для роботи цих машин і виконання секвенування. Ці витратні матеріали являють собою спеціальні хімічні речовини та ланцюги ДНК, причому кожна машина для секвенування зазвичай працює лише з продуктами, що постачаються оригінальним виробником.

Наприклад, у четвертому кварталі 4 року 2024 мільйонів доларів із 698 мільярда доларів загального доходу було отримано від продажу витратних матеріалів. Значна частина цих регулярних доходів пов’язана з найновішою високошвидкісною машиною секвенування Illumina. NovaSeq X, випущений наприкінці 2023 року і зараз повністю розгорнутий, відповідальний за 2040% загальних доходів від витратних матеріалів.

Таким чином, це не тільки створює постійний потік доходів для Illumina, але й замикає її клієнтів у довгостроковому партнерстві з компанією.

Існуючі клієнти також можуть не бажати переходити до іншого постачальника, оскільки їхні існуючі дослідження або медичні протоколи відкалібровані за допомогою машин Illumina. Також може бути важко порівняти результати між різними машинами для подальших досліджень.

Таким чином, будь-яка модернізація буде дорогою та трудомісткою, а також передбачатиме перенавчання техніків та дослідників, які виконують секвенування.

Історично склалося так, що ці ефекти, закріплюючи наявних клієнтів в екосистемі Illumina, були сильною конкурентною перевагою, що значно обмежувало здатність таких конкурентів, як Pacific Biosciences, проникнути на ринок.

Відображення цього домінування на ринку, У 90 році компанія Ilumina мала понад 2024% ринку клінічного геномного тестування.

Таким чином, у той час як ринкові ніші та конкретні галузі досліджень спостерігають більшу конкуренцію (наприклад, PacBio long read, Елемент біонауки середньої пропускної здатності, або Ultima Genomics недороге секвенування), Illumina все ще контролює більшу частину ринку секвенування ДНК і генома.

Фінансові показники Illumina

Незважаючи на вибуховий прогрес у геномних технологіях та схвалення першого препарату для редагування генів на основі CRISPR для CRISPR Therapeutics (CRSP ) (перейдіть за посиланням, щоб переглянути відповідний інвестиційний звіт), останні кілька років були важкими для інвесторів Illumina.

Це сталося після загального спаду в біотехнологічному секторі після значного зростання та ще сильніших очікувань у роки пандемії, пік якого досяг у 2021 році.

джерело: Google Finance

Ці показники фондового ринку не відображають зростання компанії, яка демонструє 30% річне зростання активності секвенування, особливо завдяки зростаючому впровадженню високо- та середньопродуктивних інструментів.

І Illumina витрачає величезні суми грошей на дослідження та розробки, щоб підготувати технологію секвенування наступного покоління, близько 1.2 мільярда доларів лише у 2024 році.

Майбутнє Illumina

Мультиоміка

Поява дешевого й автоматизованого секвенування геному породила потік біологічних даних, як ніколи раніше.

Паралельно це призвело до надзвичайної складності живих систем поява мультиоміки, області, яка об’єднує всі підсегменти оміки біологічних наук і рекламується як наступний крок у біотехнології:

• геноміка: аналіз послідовності ДНК в ядрі клітини.
• Транскриптоміка: аналіз мРНК, що несе інструкції ДНК.
• Епігеноміка: модифікація геному без впливу на генетичну послідовність, або «епігенетика».
• протеоміка: аналіз білків, включаючи модифікацію білків цукрами («посттрансляційний»).
• Метаболомія: аналіз хімічних сполук і обмін речовин.
• Мікробіоміка: аналіз усіх мікробів, що живуть всередині або на тілі.
• Одноклітинна мультиоміка: мультиомічний аналіз окремих клітинок.
• Просторова біологія: тривимірний аналіз розташування певних мРНК, білків або клітин.

джерело:  Дослідження Ковчега

З’являються нові галузі, як, наприклад, Агрігеноміка (геноміка для підвищення врожайності сільського господарства), Екологічна геноміка (точна оцінка здоров’я екосистеми та його генетичне різноманіття), або Синтетична біологія (створення нових генів, ознак або цілих організмів з певною метою).

Хоча це може виглядати приголомшливо (і це певною мірою навіть для дослідників у цій галузі), потрібно зрозуміти два елементи, щоб зрозуміти революцію мультиоміки:

• Геноміка залишається в центрі мультиоміки як найкраще зрозумілий набір даних, а «набір інструкцій» організовує всі інші біологічні явища в живих організмах. Це часто є сполучним елементом між різнорідними даними мультиоміки.
• Одночасний прогрес у аналізі даних і штучному інтелекті надзвичайно допомагає зробити цей потік даних корисним, особливо шляхом співвіднесення його з геномними даними.

У відповідь на цей вибух у складності біологічних даних Illumina також швидко перетворюється на компанію з програмного забезпечення, яка прагне надавати інтегровані рішення для багатьох точок аналізу мультиоміки.

джерело: Illumina

Це також досягається завдяки тісному партнерству з багатьма учасниками для інтеграції геномних даних та інструментів: національні геномні програми, Nvidia (NVDA ), Широкі клінічні лабораторії, І т.д.

джерело: Illumina

Транскриптоміка

Окрім геноміки, все зростаючою галуззю є транскриптоміка, наука про аналіз мРНК, молекул, що несуть інформацію про ДНК, і її формування корисних білків. Якщо ДНК є схемою для частин біологічної машини (білків), то мРНК — це набір інструкцій, що детально описує, скільки їх потрібно зробити та куди йдуть частини.

Отже, транскриптом показує нам, скільки, коли та де активний ген. Поки що такі аналізи в основному проводилися на цільових генах, с повне секвенування транскриптомів досить дорога пропозиція та технічні проблеми.

Компанія Illumina анонсувала на 2026 рік нову повну транскриптомну машину, яка поєднує транскриптоміку з просторова біологія, сектор, який дотепер переважно контролювався 10x Genomics (TXG ).

Просторова технологія Illumina дозволить дослідникам досліджувати просторову близькість мільйонів клітин за один експеримент завдяки площі захоплення, яка в дев’ять разів перевищує існуючі технології, і має в чотири рази більшу роздільну здатність.

Як повне наскрізне рішення, воно також забезпечить найвищу цінність для одноклітинних і просторових дослідників за більш доступною ціною. Просторове рішення перевершує галузеві стандарти масштабу та точності.

джерело: PR News Wire.

Це рішення буде сумісним з IlluminaАвтора Секвенсори NextSeq і NovaSeq, що допоможе знизити витрати на масштабні програми.

Цей агресивний рух до транскриптоміки та просторової біології буде доповнюватись Запуск Illumina у першій половині 2025 року свого протеомічного рішення (аналіз білка), щоб ще більше посилити його роль у аналізі мультиоміки.

Рідка біопсія

Окрім індивідуальної медицини через повний геном і комплексних досліджень мультиоміки, секвенування швидко зростає у лікуванні раку.

Наразі повне секвенування геному ракових клітин, зібраних за допомогою біопсії, стало ключовим компонентом терапії раку, допомагаючи онкологам визначити, яке лікування найкраще підійде для конкретного пацієнта, що сприяє збільшенню продажів Illumina на клінічному ринку.

Однак відкривається новий і ще більший ринок раннього виявлення раку, методу, який називається рідкою біопсією. Він виявляє аномальні генетичні послідовності раку або ctDNA (циркулюючу ДНК пухлини).

Що робить його унікальним, так це те, що він покладається не на органоспецифічну рентгенографію чи біопсію, а на простий зразок крові.

Відомо, що цей метод, також званий раннім виявленням багатьох ракових захворювань (MCED), працює, але до цього часу він був занадто дорогим і ненадійним для використання в клінічних умовах і тим більше для виявлення раку під час скринінгу загального населення.

Завдяки більш потужним інструментам секвенування це швидко змінюється.

джерело: Арк Інвест

Сага про Грааль

Ось де для Illumina стає дещо складніше. Компанія була піонером у галузі рідкої біопсії та створила власний відділ, просуваючи технологію, використовуючи свій глибокий досвід у виявленні генетичного матеріалу, як компанія під назвою Грааль.

Потім вона відокремлює компанію від Illumina, яку пізніше знову викупила за ціною, набагато вищою, ніж ціна IPO, і тепер змушена повернутися до відокремлення органами з питань конкуренції в США та ЄС.

Таким чином, Grail тепер є власною компанією, повністю незалежною від Illumina, і зареєстрована на NASDAQ (GRAL ).

Цілий розгром викликав інвестори сумніваються в чесності правління Illumina і був ще одним фактором, що сприяло низьким показникам ціни акцій Illumina протягом останніх 2 років. Особливо з огляду на те, що активний інвестор Карл Ікан активно вносить зміни, зрештою призвело до генерального директора Illumina виїзд.

Однак це вже в минулому, і Grail демонструє хороші результати після свого IPO, завдяки новому медичного страхуванню, яке охоплює тести Graal для раннього виявлення раку, включаючи TRICARE, який є одним із найбільших планів охорони здоров’я в США.

У 3 році компанія продала майже втричі більше тестів, ніж у 2024 році, і очікує, що зростання продовжиться в найближчі роки, навіть до того, як почнеться в інших країнах, крім США.

Grail є лише однією з багатьох компаній, що займаються рідкими біопсіями, і тепер, коли Illumina не володіє нею безпосередньо, інші компанії, що займаються рідкими біопсіями (наприклад, Exact Sciences Corporation (EXAS ), Страж здоров'я (GH ), або Натера (NTRA )) з меншою ймовірністю виберуть конкуруючу технологію секвенування, ніж Illumina. Очікується, що ринок рідкої біопсії зросте на 13.9% CAGR до 2034 року.

джерело: Дослідження переваги

Отже, незважаючи на те, що це було небажаним відволіканням, зрештою виділення Graal могло б допомогти Illumina залишатися основним постачальником генетичних секвенаторів, що використовуються в технологіях рідкої біопсії, незалежно від того, який постачальник тестів використовується.

Довгострокова перспектива

Illumina зробила великий внесок у поточну геномну революцію в біотехнологіях і медицині. Це лише зараз починає досягати загальної свідомості, коли терапії редагування генів для рідкісних захворювань і скринінгу раку є першим багатомільярдним ринком, що виникає завдяки цьому новому підходу до медицини.

Це також галузі з низьким проникненням на ринок методів секвенування наступного покоління (NGS), що дає їм простір для зростання в 10-20 разів шляхом заміни старіших, менш чутливих, дорожчих або більш інвазивних технологій.

джерело: Дослідження Ковчега

У довгостроковій перспективі ймовірно, що технології геноміки та мультиоміки стануть частиною нашого повсякденного життя. Наприклад, медичне страхування може запропонувати кожному новонародженому пройти повний геномний аналіз з першого дня його народження.

Потім ці дані можуть бути використані для точного налаштування вибору ліків для використання та їх дозування, оцінки ризиків конкретного раку чи інших ризиків для здоров’я та навіть надання найкращих порад щодо способу життя, яких слід прийняти відповідно.

Ймовірно, це відбуватиметься паралельно з технологією штучного інтелекту, яка прискорить розробку нових ліків і методів лікування, а також оброблятиме величезну кількість даних, які генерує мультиоміка.

джерело: Дослідження Ковчега

Висновок

Ilumina — одна з провідних акцій сектору біотехнологій, що займається «киркою та лопатою», лідером у зниженні вартості геномного аналізу. Зараз вона розвивається в повноцінну мультиомічну компанію, використовуючи свою існуючу зіркову репутацію та встановлений парк секвенсорів для розширення в ключових секторах нової -оміки або транскриптоміки та протеоміки.

Це також буде ключовим аналітичним інструментом для клініцистів, значення якого з часом зростатиме, починаючи зі скринінгу рідкої біопсії на невидимий і тихий рак із використанням лише зразків крові.

У довгостроковій перспективі нові маркери та уявлення про наше тіло, ймовірно, створять додатковий попит на аналізи геноміки та мультиоміки, що стане частиною профілактичних інструментів, щоб підтримувати наше здоров’я та виявляти проблеми зі здоров’ям ще до появи симптомів.

Однак, рух акцій компанії став складним завданням для інвесторів, зокрема, через спад у біотехнологічному секторі та не зовсім ідеальні рішення керівництва компанії щодо Grail.

З нові відповідальні люди і Грааль (знову) позбувся, шлях до технічної досконалості в біологічному аналізі тепер ясний, а також лінійка програмного забезпечення, протеомних, просторової біології та інструментів транскриптомії на наступні два роки.

Останнє на Illumina