5 Beste Unternehmen für Genomsequenzierung

Die genomische und multi‑omische Revolution

Das Human Genome Project begann 1990 und stellte 2003 eine weitgehend vollständige Referenzsequenz des menschlichen Genoms vor. Das ursprüngliche Projektbudget betrug rund 3 Milliarden US-Dollar und finanzierte ein umfangreiches Forschungsprogramm, keine einzelne routinemäßige Genomanalyse.

Zwanzig Jahre später waren die Kosten einer routinemäßigen Genomsequenzierung auf etwa 600 US-Dollar je Genom gesunken. Zudem wurden Systeme mit Kosten ab ungefähr 200 US-Dollar unter bestimmten Bedingungen angekündigt. Der Rückgang ist enorm; das Gesamtbudget des ersten Forschungsprojekts lässt sich jedoch nicht direkt mit den Kosten eines heutigen Sequenzierlaufs vergleichen.

Diese Entwicklung hat die medizinischen Möglichkeiten der Genomik verändert. Große Datenmengen können erhoben und analysiert werden, um eine personalisierte Medizin zu unterstützen, die genetische Merkmale des Patienten berücksichtigt.

Die zunehmende Nutzung der Genomik bietet Sequenzierungsunternehmen Chancen, etwa in Ernährung, Alternsforschung und Krebsfrüherkennung. Die folgende Auswahl beschreibt Unternehmen und Erwartungen aus der Perspektive von 2023.

Sequenzierungstechniken tragen auch zu verschiedenen Forschungsgebieten bei:

• Metagenomik: Untersuchung des genetischen Materials von Mikroorganismen in gemischten Proben, beispielsweise der Darmflora, die unsere Gesundheit beeinflusst.
• Transkriptomik& Epigenetik: Die Transkriptomik untersucht exprimierte RNA, die Epigenetik unter anderem die Regulation von Genen ohne Änderung der DNA-Sequenz. Gemeinsam helfen sie zu verstehen, wie der genetische Bauplan genutzt wird, etwa bei Krankheiten und Stoffwechselstörungen.
• Agrigenomik: Verwendung von Genomik zur Verbesserung landwirtschaftlicher Erträge und der Produktivität von Nutztieren.
• Ökologische Studien: genaue Bewertung der Gesundheit eines Ökosystems und seiner genetischen Vielfalt.
• Synthetische Biologie: Entwicklung neuer Gene, Eigenschaften oder Organismen für bestimmte Zwecke, beispielsweise kunststoffabbauender Bakterien oder biokraftstoffproduzierender Algen.

Quelle: PacBio

Fünf Unternehmen für Genomsequenzierung und molekulare Analyse / Aktien

Die Auswahl umfasst fünf Unternehmen, die 2023 börsennotiert waren und in der Sequenzierung oder verwandter molekularer Analyse arbeiteten. Nicht enthalten sind das private Unternehmen Ultima Genomics und das chinesische MGI, das seit September 2022 an der Börse Shanghai notiert ist. 

1. Illumina, Inc.

Illumina gehörte 2023 zu den größten und etabliertesten Anbietern der Genomik. Core Illumina erzielte 2022 einen Jahresumsatz von 4,55 Milliarden US-Dollar gegenüber 2,75 Milliarden 2017, entsprechend rund 11% durchschnittlichem jährlichem Wachstum. Der Konzernumsatz im zweiten Quartal 2023 betrug 1,18 Milliarden US-Dollar.

Quelle: Illumina

Illumina erzielt Einnahmen aus Sequenzierinstrumenten und besonders den zugehörigen Verbrauchsmaterialien. Der Verbrauchsmaterialumsatz je Gerät kann mit seiner Auslastung steigen.

Illumina lieferte im zweiten Quartal 2023 109 NovaSeq-X-Instrumente aus und erhöhte die verfügbare Lieferkapazität für das Jahr auf mehr als 390 Systeme. Die Einführung sollte groß angelegte Sequenzierung und Multiomik unterstützen, darunter Einzelzellanalysen und räumliche Biologie.

Zur Geschichte Illuminas gehört auch die Flüssigbiopsie: die Untersuchung von unter anderem krebsbezogenem Material im Blut. Illumina entwickelte diese Aktivitäten und gliederte sie als GRAIL aus.

GRAIL meldete im zweiten Quartal 2023 mehr als 7.500 US-Gesundheitsanbieter, die Galleri verordneten, und 100.000 durchgeführte kommerzielle Tests. Eine separate Studie mit GRAILs Methylierungsplattform erkannte Krebs in 92% von 428 Blutproben von Patienten mit sechs hämatologischen Krebsarten, überwiegend mit zurückgekehrter oder therapieresistenter Erkrankung. Die Quote bezog sich auf diese Studie, nicht auf Galleris Fähigkeit, sämtliche Rückfälle vorherzusagen.

Illumina kaufte GRAIL 2021 zu einer erheblich höheren Bewertung zurück.

Das löste wettbewerbsrechtliche Bedenken in den USA und der EU aus, da Illumina Sequenziergeräte an mehrere Wettbewerber von GRAIL lieferte.

Die Europäische Kommission verhängte 2023 eine Geldbuße von 432 Millionen Euro, weil die Übernahme vor der Genehmigung vollzogen worden war. Illumina legte Rechtsmittel ein. Im Oktober 2023 erklärte das Unternehmen: „Illumina wird GRAIL innerhalb eines Jahres veräußern, wenn das Unternehmen im Verfahren vor dem EU-Gericht nicht gewinnt.“

Quelle: Illumina

Auch die Bedingungen von GRAILs Ausgliederung, Kapitalaufnahme und Rückkauf warfen Fragen auf.

Der aktivistische Investor Carl Icahn kritisierte den Verwaltungsrat und erhob Vorwürfe zu möglichen Interessenkonflikten und Nachteilen für Aktionäre. Illumina gab im Juli 2023 eine SEC-Untersuchung zur GRAIL-Übernahme, zu Aussagen und Offenlegungen sowie zum Verhalten und zur Vergütung bestimmter Führungskräfte bekannt. Vorwürfe und Untersuchung stellten keine Feststellung von Fehlverhalten dar.

Bis zum Herbst 2023 waren der CEO und ein weiteres Mitglied des Verwaltungsrats ausgeschieden und vier neue Mitglieder ernannt worden. Illumina veröffentlichte zudem ein „Stewardship‑Focused Update“. Die damaligen Verdachtsmomente und Vorwürfe werden auch in der Artikelserie von Non‑GAAP Investing.

Nach der Marktaufnahme im Artikel von 2023 war die Aktie seit dem Hoch im Juli 2021 um fast 80% auf ungefähr das Kursniveau von 2013 gefallen.

Die Ereignisse waren ein erheblicher finanzieller und unternehmerischer Rückschlag für ein etabliertes Unternehmen. Sie warfen Fragen sowohl zur ursprünglichen Ausgliederung als auch zum Rückkauf von GRAIL auf.

Anleger mussten 2023 die Folgen von Icahns Kampagne, Verbesserungen der Unternehmensführung und die Frage bewerten, wie stark die Risiken bereits im Aktienkurs berücksichtigt waren.

2. 10x Genomics, Inc.

10x Genomics (TXG ) entwickelt Werkzeuge für Einzelzellanalysen und räumliche Biologie. Sie untersuchen Genaktivität und andere molekulare Eigenschaften und erhalten bei räumlichen Analysen Informationen zur Lage im Gewebe.

Das Unternehmen wurde 2012 unter anderem von Serge Saxonov gegründet, der zuvor Forschung und Entwicklung beim Anbieter persönlicher Gentests 23andMe geleitet hatte.

10x Genomics verband eigene Forschung und Entwicklung mit Übernahmen. Die Unternehmenspräsentation nannte mehr als eine Milliarde US-Dollar an kumulierten F&E-Investitionen. Die Übernahme von Spatial Transcriptomics 2018 trug zur Entwicklung von Visium bei.

Quelle: 10x Genomics: Zeitleiste der Übernahmen von 10x Genomics

Die Übernahmen von ReadCoor und Cartana 2020 lieferten Technologie für die Xenium-Plattform, die 10x weiterentwickelte und 2022 einführte.

Das Unternehmen brachte die Chromium‑Plattform 2016 auf den Markt und erweiterte sie 2021 um die Chromium-X-Serie.

Nach der Übernahme von Tetramer Shop 2021 führte 10x Genomics 2022 auch BEAM (Barcode Enabled Antigen Mapping) ein. Die Werkzeuge untersuchen die Antigenerkennung durch Immunzellen, was für die Immunitäts- und Krankheitsforschung wichtig ist.

Der Umsatz stieg im zweiten Quartal 2023 gegenüber dem Vorjahr um 17%. Die Einführung von Xenium trug zur Entwicklung bei, und im August 2023 wurden mehr als 100 ausgelieferte Xenium-Systeme erreicht.

Das Unternehmen erwirkte im September 2023 eine einstweilige Verfügung gegen den Wettbewerber NanoString beim Einheitlichen Patentgericht, UPC. Sie betraf CosMx-Produkte zur RNA-Erkennung in 17 teilnehmenden EU-Staaten, nicht sämtliche NanoString-Produkte in der gesamten EU. Das Verfahren war noch nicht abgeschlossen.

Räumliche Biologie war 2023 vor allem ein Gebiet der akademischen und Grundlagenforschung. Weitere Entwicklung konnte ihren klinischen Nutzen vergrößern, ohne dass routinemäßige medizinische Tests damit garantiert waren. Eine wachsende installierte Basis konnte auch den Verbrauchsmaterialumsatz unterstützen.

3. Oxford Nanopore Technologies plc (ONT.L)

Oxford Nanopore nutzt ein Verfahren, bei dem DNA oder RNA durch Nanoporen in einer Flusszelle wandern. Änderungen des elektrischen Stroms liefern Informationen über die Moleküle und dienen zur Bestimmung der Sequenz.Die Messwerte können während des Laufs verarbeitet werden, sodass Sequenzdaten in Echtzeit verfügbar werden.

Quelle: Oxford Nanopore

Ein Vorteil ist das Lesen langer DNA-Fragmente neben anderen verfügbaren Leselängen. Lange Reads und schnelle Datenverarbeitung können etwa in der Krebs-, Infektions- und Antibiotikaresistenzforschung helfen.

Die elektrische Erkennung ermöglicht auch kompakte, tragbare Sequenziergeräte. Oxford Nanopore bot 2023 neben größeren Systemen Geräte und Einstiegspakete ab etwa 1.000 US-Dollar an. Das erleichtert Feldarbeit und kleinere Experimente.

Laut Unternehmenspräsentation wuchs der Umsatz mit Life Science Research Tools (LSRT) zwischen 2018 und 2022 durchschnittlich um 46% jährlich. In den zwölf Monaten bis zum 30. Juni 2023 gab es mehr als 7.300 aktive direkte Kundenkonten, ein Nettozuwachs von über 640 im Zeitraum.

Quelle: Oxford Nanopore

Aus Sicht von 2023 war noch offen, welche Position Oxford Nanopore in einem reiferen Sequenzierungsmarkt einnehmen würde.

Die Technik konnte in verschiedenen Anwendungen mit etablierten Methoden auf Basis chemischer und optischer Erkennung konkurrieren.

Weitere Möglichkeiten lagen in tragbaren Systemen, kleinen Probenmengen und Analysen, die lange Reads erfordern.

Das Unternehmen erforschte außerdem die Analyse von Proteinen, ihren posttranslationalen Modifikationen, kleinen Molekülen und weiteren molekularen Eigenschaften.

4. Pacific Biosciences of California, Inc.

PacBio wurde einige Jahre nach Illumina gegründet und blieb ein kleinerer Sequenzierungsanbieter, unter anderem mit Schwerpunkt auf hochgenauen langen Reads.

PacBio übernahm Omniome 2021 und ergänzte damit seine bestehende Long-Read-Technik um das Short-Read-Verfahren Sequencing by Binding (SBB). Ein weiterer Schritt war die im August 2023 angekündigte Übernahme von Apton für bis zu 110 Millionen US-Dollar. Apton entwickelte Short-Read-Sequenzierung mit hohem Durchsatz. Die Vereinbarung umfasste rund 85 Millionen US-Dollar zu Beginn und bis zu 25 Millionen beim Erreichen eines Umsatzmeilensteins.

Quelle: PacBio

PacBios Onso‑Systeme wurden ab August 2023 an Kunden ausgeliefert. Das Unternehmen beschrieb die Einführung als „besten Start in der Geschichte von PacBio“. Onso war auf kurze Reads ausgelegt. Revio nutzte HiFi für lange Reads und bot eine angegebene Kapazität von bis zu rund 1.300 menschlichen Genomen pro Jahr bei 30-facher Abdeckung. Separat entwickelte PacBio ein Short-Read-System mit hohem Durchsatz auf Basis von SBB und Apton-Technik.

PacBio erwartete, dass Long-Read-Sequenzierung schneller als der breitere Markt für Next-Generation-Sequenzierung wachsen würde. In einem vorgestellten Vergleich wurde HiFi als etwa zehnmal genauer als die dort untersuchte andere Long-Read-Methode beschrieben.

Quelle: PacBio

Die gesamten Analysekosten hängen auch von Zusatzuntersuchungen ab. In einem diagnostischen Beispiel aus PacBios Präsentation kostete die Short-Read-Sequenzierung 500 US-Dollar, zusätzliche Analysen konnten den Gesamtbetrag jedoch auf über 1.500 US-Dollar erhöhen.

Ein in der Präsentation zitierter Experte hielt daher ein Revio-Genom für 950 US-Dollar bei solchen diagnostischen Anwendungen für attraktiv. Der Vergleich betraf ein konkretes Beispiel, keinen allgemeinen Preis für einen vollständigen diagnostischen Ablauf.

PacBio sah Chancen in hochgenauen langen Reads. Das Management schätzte damals, dass die eigene Marktdurchdringung 2022–2026 in der menschlichen Genomik von unter 5% auf unter 10% und in der Onkologie von unter 1% auf unter 5% steigen könnte.

Neben Illumina war Oxford Nanopore ein wichtiger möglicher Wettbewerber bei langen Reads und medizinischer Forschung.

PacBio war ein etablierter kleinerer Wettbewerber, kein neues Start-up. Nach der Analyse von 2023 konnte eine stärkere Position in spezialisierten Anwendungen helfen, sich von größeren Rivalen abzuheben.

5. NanoString Technologies, Inc.

NanoString wurde 2003 gegründet, um digitale molekulare Barcodes auf Basis von Technik des Institute for Systems Biology in Seattle zu entwickeln.

Quelle: NanoString

Bis 2008 hatte das Unternehmen sein erstes Produkt, nCounter, zur Analyse der Genexpression auf den Markt gebracht. Das Produkt bildete die Grundlage für weitere Entwicklung. 2019 folgte GeoMx, danach CosMx und die digitale Plattform AtoMx.

GeoMx untersucht RNA-Expression und Proteinziele im Gewebe unter Erhalt räumlicher Informationen. Die 2023 besprochenen Panels enthielten mehr als 150 Proteine; ein Vergleich mit Xenium hängt von Analyseart und Panel ab.CosMx Spatial Molecular Imager (SMI) bildet RNA und Proteine auf Einzelzellebene im Gewebe ab. Der Artikel nannte damals 64 Proteinziele und eine mögliche Erweiterung auf 120 im Jahr 2024.

Quelle: NanoString

NanoString trug zum Wachstum der Publikationen über molekulare Analyse und räumliche Biologie bei.Die im Artikel genannten 7.117 Publikationen nutzten NanoString-Technik etwa in Krebsforschung, Infektionskrankheiten einschließlich COVID-19, Immunologie, Landwirtschaft und Neurologie.

NanoString befand sich 2023 in einem wichtigen Patentstreit mit 10x Genomics.Die einstweilige Verfügung des UPC vom September 2023 beschränkte den Verkauf von CosMx-Produkten zur RNA-Erkennung in teilnehmenden EU-Staaten. NanoString schätzte, dass weniger als 10% des damaligen Auftragsbestands für CosMx-Instrumente diese Länder betrafen, und legte Rechtsmittel ein. Dies war für ein Unternehmen mit negativem Cashflow relevant.

Die Marktaufnahme des Artikels von 2023 spiegelte Sorgen um NanoStrings finanzielle Aussichten wider: Die Aktie lag unter 2 US-Dollar gegenüber dem im Artikel genannten Hoch von 79 US-Dollar 2021. Der Ausgabepreis beim Börsengang 2013 betrug 10 US-Dollar je Aktie.

Anleger mussten damals das Managementziel einer Profitabilität im Jahr 2025 bewerten. Es handelte sich um eine Prognose. NanoString meldete, dass der Mittelverbrauch im dritten Quartal 2023 gegenüber dem Vorquartal um fast 50% gesunken war.