Biotechnologie
10x Genomics (TXG): Biologische Daten auf ein neues Niveau bringen
Warum räumliche Biologie wichtig ist
The past decade has seen the rise of Präzisionstherapien und Next-Generation-Sequencing (NGS), which have revolutionized diagnostics and medicine. These methods allowed doctors and researchers to move from an approach that targets the whole body (like with drugs) to tailored and targeted treatment or detection methods focused on a specific type of cell or DNA sequence.
Dennoch ist dies nicht die letzte Stufe, wie tief die biologische Analyse gehen kann. Selbst in einem bestimmten Organ oder Gewebetyp (wie zum Beispiel dem Gehirn oder einem Tumor) verhalten sich einzelne Zellen sehr unterschiedlich voneinander.
Während Werkzeuge wie NGS-Sequenzer die Daten von Tausenden oder sogar Millionen von Zellen gleichzeitig aggregieren, müssen Forscher oft herausfinden, was in einer einzelnen Zelle auf einmal geschieht, mit einer Präzision im Nanometerbereich. Um dieses Detailniveau zu erreichen, wurde ein neues Wissenschaftsfeld geschaffen: räumliche Biologie. Und ein Unternehmen etabliert sich als führend in diesem Feld: 10x Genomics.
(TXG )
Was ist räumliche Biologie?
Was räumliche Biologie misst (und warum)
Instead of looking at the “mix” of molecules in a sample, spatial biology can determine where in a tissue or a single cell a molecule of interest, like a specific sequence of RNA, is located. And this is either in 2D or 3D.
Dies wird Forschern zeigen, wie Zellen miteinander interagieren, wie Abwehrmechanismen aktiviert werden, wie eine Zelle auf den Kontakt mit einem Virus reagiert usw.
Dies hat zudem den Vorteil, deutlich empfindlichere Daten zu liefern. Während Daten, die nur in wenigen Zellen auftreten, in einer größeren Probe untergehen könnten, kann der zielgerichtete Ansatz der räumlichen Biologie die Schlüsselrollen lokalisierter Phänomene oder seltener Zelltypen aufdecken.
Noch wichtiger ist, dass die gesammelten Daten im Kontext der breiteren Aktivität der umgebenden Zellen in einem Gewebe gestellt werden können, was weitaus informativer ist als Analysen aus einer isolierten einzelnen Zelle oder Mikrodissektion.
“Räumlich aufgelöste Transkriptomik zeigt, wie diese Technologien gereift und erweitert wurden, um Biologen außergewöhnliche Einblicke in die Biologie einzelner Zellen zu geben, während sie Informationen zum räumlichen Kontext beibehalten.”
Nature: Methode des Jahres 2020: räumlich aufgelöste Transkriptomik
Wichtige räumliche Omics-Modalitäten
Spatial Biology can be used to understand living cells and analyze specific signals. Among the many types of biological activities that can be measured this way, the most important that can be mentioned are:
- Räumliche Genomik: die Analyse von DNA und Genom.
- Räumliche Transkriptomik: die Analyse von mRNA, der tatsächlichen Aktivität aus der Codierung des Genoms.
- Räumliche Proteomik: die Analyse von exprimierten Proteinprofilen wie Antikörperrezeptoren, Immunmarkern usw.
- Räumliche Metabolomik: die Analyse spezifischer Biomoleküle, wie Hormone, Krebs-Biomarker usw.
10x Genomics: Unternehmen & Plattformen
10x Genomics ist einer der Pioniere in der Einzelzellanalyse und räumlichen Biologie und hat seit seiner Gründung im Jahr 2012 Geräte in diesem Bereich entwickelt. Einer seiner Gründer, Serge Saxonov, war zuvor der Gründungsarchitekt und Leiter Forschung und Entwicklung bei dem Gentestunternehmen 23andMe.
10x Genomics ging 2019 an die Börse und hat seitdem eine Reihe von Einzelzell- und räumlichen Biologie-Analysetools veröffentlicht.
Quelle: 10x Genomics
Chromium, Visium HD und Xenium
Insgesamt hat das Unternehmen über 7.000 Analyseinstrumente verkauft, davon allein im Jahr 2024 über 1.050.
Während reine räumliche Biologie das Unternehmen technisch vorantreibt, ist die Einzelzell-Analyseplattform Chromium bisher das meistverkaufte Produkt, mit über 5.800 verkauften Einheiten.
Quelle: 10x Genomics
Quelle: 10x Genomics
Die beiden anderen Hauptplattformen von 10x Genomics sind Visium und Xenium:
- Visium nutzt NGS (genomisch), um für jedes kleine 2‑µm‑Gebiet einer Gewebeprobe ein komplettes Transkriptom zu erstellen.
- Xenium verwendet Bildgebung (Mikroskopie), um die Genexpression gezielter Gene (bis zu 5.000 Gene) für jede einzelne Zelle in einer Gewebeprobe zu messen.
Insgesamt wird Visium Forschern am nützlichsten sein, um ihnen einen Überblick über die biologische Aktivität in einem bestimmten Gebiet zu geben, während Xenium Einblicke in spezifische Aktivitäten liefert, die bereits als interessant für einen konkreten Fall identifiziert wurden.
Mit zunehmender Datenmenge und wachsender Kapazität von Xenium wird die universelle Einzelzelldanalyse im Maßstab von Gewebeproben voraussichtlich zum Goldstandard der Biotech-Forschung.
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| Plattform | Primäre Technik | Was es misst | Auflösung | Typische Anwendungsfälle |
|---|---|---|---|---|
| Chromium | Einzelzell-Partitionierung + NGS | Ganzes Transkriptom Einzelzellprofile (plus ATAC, V(D)J) | Zellniveau (kein räumlicher Kontext) | Zelltyp-Entdeckung, Trajektorie, Immunrepertoire |
| Visium HD | Räumliche Genexpression (NGS) | Ganzes Transkriptom über Gewebeschnitte hinweg | ~2 µm-Pixel (Einzelzellebene) | Gewebearchitektur, Mikroenvironment-Mapping |
| Xenium | In-situ-Bildgebung (zielgerichtet) | Gezielte RNA (bis zu 5.000 Gene) ± Protein pro Zelle | Subzellulär; pro Zelle | Pathologie-nahe Studien, Biomarker-Validierung |
Finanzen von 10x Genomics
Dies erzielte 2024 Einnahmen von 611 Mio. $, davon 493 Mio. $ an Verbrauchsmaterialien.
Der hohe Anteil von Verbrauchsmaterialien an den Gesamteinnahmen zeigt, dass das Geschäftsmodell des Unternehmens dem von NGS‑Firma Illumina (ILMN ) ähnlich ist, bei dem der Verkauf von Geräten langfristige wiederkehrende Verkäufe von Verbrauchsmaterialien (Chemikalien, Farbstoffe, Reagenzien usw.) zur Aufrechterhaltung des Betriebs antreibt.
Akquisitionen
Das Unternehmen vervollständigte sein technisches Angebot durch die Übernahme von Epinomics im Jahr 2018, einem Biotechnologieunternehmen mit Fokus auf Epigenetik, und Spatial Transcriptomics, einem Biotechnologieunternehmen mit Fokus auf räumliche Genomik.
Es folgten die Übernahmen von CARTANA (Moleküldetektion in der Zelle – „in-situ“) und ReadCoor (subzelluläre nanoskalige 3D-Auflösung) im Jahr 2020, Tetramer (hochauflösende Gewebeanalyse) im Jahr 2021 und Scale Biosciences (skalierbare Einzelzelldanalyse) im Jahr 2025.
Damit ist 10x Genomics nicht nur ein Innovator, sondern auch ein Aggregator dieser aufstrebenden Technologien von kleineren innovativen Teams. 10x Genomics integriert sie anschließend in ein kohärentes Gesamtsystem und eine gemeinsame Analyseplattform und -tools, sodass Forscher nur ein Gerät für verschiedene Analysearten verwenden können.
Dies ist wichtig für effiziente F&U, da der Vergleich von Ergebnissen zwischen verschiedenen Maschinentypen und Analysemethoden schwierig sein kann, was die Nützlichkeit disparater Ergebnisse aus mehreren Quellen verringert.
Marktausblick für räumliche Biologie (2025–2030)
Aufgrund des extremen Informationsgehalts, den sie liefert, ist räumliche Biologie eine Methode, die in direkter Konkurrenz zu vielen weniger präzisen und leistungsstarken Legacy‑Biologie‑Analysetools steht, von jahrzehntealten wie ELISA, Western Blot und PCR bis hin zu fortgeschritteneren wie Durchflusszytometrie oder Bulk‑Sequenzierung.
Quelle: 10x Genomics
Räumliche Biologie, auch manchmal räumliche‑Omics genannt, war ein $711M Markt im Jahr 2024 und wird voraussichtlich bis $1,7B bis 2030 erreichen, bei einem CAGR von 16,3%.
Es ist bemerkenswert, dass die Anerkennung durch Nature im Jahr 2020 als vielversprechende Technik der erste Wendepunkt war, erst jetzt jedoch tritt die Technologie aus Sicht des Umsatzwachstums in eine exponentielle Phase ein.
Quelle: GrandView Research
Derzeit wird der Markt hauptsächlich von akademischen und Forschungsinstituten dominiert, während Biotech- und Pharmaunternehmen erst beginnen, die Technologie für ihre eigenen angewandten F&U‑Bedürfnisse zu übernehmen. Viele führende wissenschaftliche Publikationen nutzen inzwischen 10x Genomics‑Geräte, ein wachsender Trend, da das Veröffentlichen neuer Entdeckungen ein sehr wettbewerbsintensives Feld ist.
Quelle: 10x Genomics
Da führende wissenschaftliche Publikationen räumliche Biologie zunehmend für neue Erkenntnisse nutzen, wird die Technologie in Forschungslabors immer häufiger eingesetzt, die wettbewerbsfähig bleiben müssen, um in führenden Fachzeitschriften zu publizieren.
Es ist jedoch die Nachfrage aus dem privaten Sektor, die voraussichtlich den Großteil der zukünftigen Verkäufe des Sektors antreiben wird, da die Technologie jetzt besser verstanden, günstiger als zuvor ist und eine größere akademische Wissensbasis aus veröffentlichten wissenschaftlichen Arbeiten und Datenbanken sowie ausgebildeten Biologen genutzt werden kann, um praktische Anwendungen zu entwickeln.
Insgesamt erwartet 10x Genomics, dass die Einnahmen aus der Biopharma im kommenden Jahren von 20 % auf 50 % der Gesamteinnahmen steigen werden.
Wettbewerb in räumlicher & Einzelzellbiologie
Räumliche Biologie
Insgesamt lässt sich der Markt für räumliche Biologie nach den darin tätigen Unternehmen aufteilen, basierend auf ihrer geografischen Reichweite und technischen Expertise. Nur 10x Genomics und Bruker können sowohl eine globale Reichweite als auch über Nischen‑Technikkapazitäten hinausgehen.
Quelle: GrandView Research
Bruker kaufte die Vermögenswerte des Konkurrenten von 10x Genomics, NanoString, als dieser 2024 Insolvenz anmeldete. Es fusionierte NanoString mit den zuvor erworbenen Canopy Biosciences und Acuity Genomics zu Bruker Spatial Biology.
NanoString und 10x Genomics sind seit 2023 in einen komplexen Patentverletzungsstreit verwickelt, der wesentlich zur Insolvenz von NanoString im Jahr 2024 beigetragen hat.
Im Mai 2025 einigten sich die beiden Unternehmen, ihren Streit nach Unterzeichnung einer globalen Cross‑License‑Vereinbarung, wodurch alle Rechtsstreitigkeiten beendet wurden. This is overall good news for shareholders of both companies, as this removes a lot of uncertainty linked to these legal cases.
“Wir freuen uns, uns auf die Wirkung und den Wert dieser Produkte für die Entdeckungsforschung, translational Forschung und Präzisionsmedizin konzentrieren zu können, und sind froh, dass die Ablenkung und Kosten dieser Rechtsfälle hinter uns liegen.”
Einzelzellplattform‑Rivalen
The market for single-cell analysis is a little more competitive, with, for example, new activity from large lab instrument makers like Qiagen bewegt sich mit der Übernahme von Einzelzell‑Analyseunternehmen Parse Biosciences für 225 Mio. $Mio. $ + Meilensteinzahlungen.
This segment might become progressively more competitive, as single-cell analysis becomes more common and new technology challenges 10x Genomics’ dominance with its Chromium platform.
Da dieser Markt jedoch ein Volumen von 3,5 Mrd. $ bei einem CAGR von 14,5 % aufweist, wird es wahrscheinlich Platz für weitere Akteure geben, die jeweils eine spezifische Nische je nach technischen Anforderungen und vorhandener Gerätekonfiguration in einem Forschungslabor besetzen.
Von der Forschung zur Diagnostik: Was kommt als Nächstes
Derzeit ist räumliche Biologie hauptsächlich ein Forschungswerkzeug, das verwendet wird, um die Aktivitäten lebender Gewebe auf einem bisher unerreichten Präzisionsniveau besser zu verstehen. Das ist sehr ähnlich zu dem, wie fortgeschrittene NGS‑Werkzeuge (Next‑Generation‑Sequencing) in den 1980er‑ und 1990er‑Jahren eingesetzt wurden, um unser Verständnis der Biologie, sowohl menschlicher als auch nicht‑menschlicher, zu vertiefen.
Allmählich, als diese Instrumente günstiger wurden und das Wissen zunahm, wurden ständig neue Anwendungen mit NGS entwickelt, und sie wurden zur Grundausstattung aller Biolabore.
Heute sind einfache Gentests ein gängiges Diagnosewerkzeug, wie die allgegenwärtigen PCR‑Tests während der COVID‑Pandemie zeigen.
In die gleiche Richtung wird sich die räumliche Biologie voraussichtlich entwickeln. Von der aktuellen akademischen Forschung wird die Nutzung durch Biotech‑ und Pharmaunternehmen weiter zunehmen. Zunächst in ihrer eigenen angewandten Forschung und anschließend in der Diagnostik: zunächst für ernsthafte Fälle wie Krebs, zunehmend auch für routinemäßige Untersuchungen.
Dies bietet Unternehmen wie 10x Genomics einen großen Spielraum zur Expansion, da diese Technologie reift und weiter wächst, ähnlich wie ihr älteres NGS‑Gegenstück, Illumina.
KI und räumliche Biologie: Trainingsdaten für Bio‑KI
KI‑Analyse wird zu einem entscheidenden Werkzeug in der Biologie, was nicht überraschend ist, da das Haupthemmnis für Fortschritte in der Biotechnologie das enorme Volumen und die Komplexität biologischer Daten ist.
Durch die Erstellung eines vollständig kontextualisierten, kohärenten und räumlich aufgelösten Datensatzes ist die Ausrüstung von 10x Genomics besonders geeignet, den Datensatz zu erzeugen, auf dem Biotech‑KI trainiert werden kann.
“Sie haben bereits die biologische Entdeckung vorangetrieben, und mit 10x’s Innovationsmotor wird dieser Einfluss nur noch zunehmen.
Diese Integration wird der Forschungsgemeinschaft helfen, die hochwertigen Daten zu erzeugen, die für KI‑gestützte Durchbrüche in der Medizin erforderlich sind.
Garry Nolan, PhD, Mitbegründer von Scale Biosciences (übernommen von 10x Genomics im Jahr 2025)
Dies kann wiederum genutzt werden, um das Verständnis der Forscher darüber zu verbessern, welche Daten noch erzeugt werden müssen, und schafft zusätzliche Nachfrage nach analytischen Werkzeugen für räumliche Biologie.
Quelle: 10x Genomics
KI macht räumliche Biologie zudem nützlicher, da sie mit der buchstäblichen Datenflut, die die Technologie erzeugt, umgehen kann.
Data analysis has long been one of the biggest bottlenecks in single-cell and spatial research.
Our recent partnership with Anthropic helps address this issue and makes analysis more accessible by integrating it with Claude for Life Sciences.
With Claude, researchers can now perform common analytical tasks through a conversational interface that complements our existing computational workflows.
Zum Beispiel können solche Erkenntnisse Wissenschaftlern helfen, Tumortypen besser zu kategorisieren und genauere Vorhersagen über Therapieantworten zu treffen, was letztlich zu verbesserten Patientenergebnissen führt.
Quelle: 10x Genomics
Letztendlich könnte eine ausreichende Menge gesammelter Daten helfen, das sogenannte „Heilige Gral der Biologie“: eine KI‑gestützte virtuelle Zelle, die realistisch genug ist, um die perfekte Simulation echter lebender Zellen zu ermöglichen.
Es gibt starke Gründe zu erwarten, dass die Skalierung von Daten zu deutlich leistungsfähigeren Modellen führt, wie es bei fast jeder anderen Anwendung künstlicher Intelligenz der Fall ist.
Diese Modelle versprechen, Wissenschaft, Wirkstoffentdeckung und letztlich die menschliche Gesundheit zu transformieren. Wir glauben, dass die Bemühungen um virtuelle Zellen zu den wichtigsten Trends in der Biologie der kommenden Jahre gehören.
Fazit
10x Genomics entwickelt sich von einem innovativen Startup mit interessanter Technologie zu einem Schlüsselpartner der Branche für die meisten biologischen Forschungseinrichtungen, sowohl akademisch als auch kommerziell.
Das datenreiche Verständnis lebender Zellen und Gewebe, das durch räumliche Biologie und Einzelzellanalysen geschaffen wird, liefert Informationen, die zum richtigen Zeitpunkt von immer leistungsfähigeren KIs genutzt werden können.
Dies sollte wiederum die Entdeckungsrate in der Biotechnologie beschleunigen und die Geräte für räumliche Biologie noch nützlicher machen, wodurch ein positiver Rückkopplungseffekt entsteht.
Das bedeutet nicht, dass das Unternehmen eine vollkommen sichere Investition ist. Da es in einem sich schnell wandelnden Feld tätig ist, ist der Wettbewerb nach wie vor intensiv, und NanoString, jetzt innerhalb von Bruker wiederbelebt, oder Unternehmen wie Qiagen könnten ernsthafte Konkurrenten sein.
Aber vorerst hat die schnelle Innovation und die strategischen Akquisitionen von 10x Genomics das Unternehmen in eine solide Position gebracht, um das Feld zu dominieren.
