Illumina (ILMN): Rakentamassa Genomisen Aikakauden Työkaluja

Genomin Sekvensointikustannuskaaviot

Lääketieteen historiassa lääkärit ovat olleet rajoitettuina havainnoimaan oireita ja yrittämään niiden lievittämistä. Tämä on ollut erityisen totta ei-tarttuviin tauteihin, jotka johtuvat elimistön toimintahäiriöistä, mukaan lukien geneettiset sairaudet.

DNA-rakenteen ja toiminnan löytymisen myötä, joka palkittiin vuoden 1962 Nobelin lääketieteen palkinnolla, saimme paremman ymmärryksen siitä, miten biologinen järjestelmä toimii oikeasti. PCR-tekniikka, joka palkittiin vuoden 1993 Nobelin kemianpalkinnolla, avasi uusia tapoja analyysille.

Tämä laajeni edelleen, kun täydelliset genomit alkoivat sekvensoitua. Ensimmäinen ihmisen genomi sekvensoitiin vuonna 2003 13 vuoden työn jälkeen, ja sen kustannus oli 3 miljardia dollaria. Pian täyden genomin sekvensointi alkoi tulla halvemmaksi ja halvemmaksi. Vuoteen 2007 mennessä se maksoi “vain” 1 miljoonaa dollaria. Vuoteen 2014 mennessä vain 1 000 dollaria. Nykyään kustannus on noin 200 dollaria, ja se on edelleen laskussa.

Tämä jäljittelee Mooren lakia, joka teki tietokoneista osa arkipäiväämme ennustamalla, että mikropiirin neliötuuman transistoreiden määrä tuplaantuisi joka vuosi, kun taas valmistuskustannus per komponentti puolittuisi.

Kuitenkin genomin kustannusten lasku on ollut vielä spektakulaarisempi. Se mahdollistettiin NGS: n (Next Generation Sequencing) avulla. Se käyttää piirilevyjen edistystä, mutta sen sijaan, että luetaan binäärikoodia, se lukee geneettistä koodia. Ja mitä enemmän piirilevyjen valmistus edistyy, sitä tehokkaampaa NGS: sta tulee.

Vain viimeisen 10 vuoden aikana genomin kustannus on romahduttanut pisteeseen, jossa se on muuttunut edulliseksi testiksi lääketieteellisten ammattilaisten käytettävissä olevan testivalikoiman joukossa.

Lähde: Illumina

Tässä vallankumouksen keskipisteenä on ollut suurin genomin sekvensointikoneiden valmistaja: Illumina.

Illuminan Yleiskatsaus

Illumina Numeroin

Genomin sekvensointikoneiden suurin valmistaja, Illumina on ollut uranuurtaja alalla ja edennyt sekvensointiteknologiaa vuosikymmenien ajan.

Sillä on tällä hetkellä 22 000+: ia asennettuja sekvensoijia 165 maassa.

Noin puolet Illuminan sekvensointikoneiden kulutusaineista käytetään kliinisissä sovelluksissa, ja toinen puoli käytetään julkisissa ja yksityisissä tutkimuslaboratorioissa. Kliinisissä sovelluksissa puolet kysynnästä tulee onkologiasta, ja sen jälkeen tulevat geenitaudin testit (GDT).

Lähde: Illumina

Suurin osa Illuminan tuloista tulee Amerikasta ja Euroopasta, ja vain 7 % tulee Kiinasta. Niinpä Illuminan viimeaikainen luokittelu Kiinan “epäluotettavaan yksikköluetteloon” vastatoimena Trumpin tulleille on todennäköisesti vähäisiä seurauksia. Se saattaa kuitenkin hidastaa yhtiön suunnitelmia laajentaa Kiinaan paikallistettua tuotantoa sekä laitteiden että kulutusaineiden osalta vuoteen 2028 mennessä.

Lähde: Illumina

Pitkä Lyhyt Genomiikka

Illumina keskittyy lyhyen geneettisen sekvenssin lukemiseen. Tämä tarkoittaa, että se lukee pieniä genomin osia yksi kerrallaan, ennen kuin kokoaa ne yhtenäiseksi kokonaisuudeksi.

Tämä ei välttämättä ole sekvensointityyppi, jota käytetään monimutkaisiin tutkimushankkeisiin, jotka suosittelevat pitkän lukemisen, mutta tämä on yleisimmin tehty. Pitkä luku on vähitellen muuttunut Illuminan pitkäaikaisen kilpailijan, Pacific Biosciencen, valitsemaan niukkaa markkinaa.

Lyhyt luku on menetelmä, jota käytetään genotyypin määritykseen, yksittäisten nukleotidivarianttien havaitsemiseen, jotka liittyvät geneettisiin sairauksiin (yleisin tapaus), ja syövän varhaiseen havaitsemiseen nestebiopsian avulla (lisää tietoa tästä teknologiasta ja markkinasta alla).

Yhtiö odottaa, että NGS: n (Next Generation Sequencing) kysyntä kasvaa 18 %: n vuotuiseksi kasvuvauhtina kliinisiin sovelluksiin ja 6 %: n vuotuiseksi kasvuvauhtina tutkimukseen, mikä lisää alan kokonaismarkkinoiden kokoaa 100 miljardiin dollariin kliinisiin ja 25 miljardiin dollariin tutkimukseen vuoteen 2033 mennessä.

Lähde: Illumina

Liiketoimintamalli & Markkinaosuus

Illumina ansaitsee rahaa myymällä sekvensointikoneitaan, mutta suurin osa sen tulosta tulee kulutusaineista, jotka käytetään näiden koneiden käyttämiseen ja sekvensointiin. Nämä kulutusaineet ovat erityisiä kemikaaleja ja DNA-säikeitä, ja kunkin sekvensointikoneen tyypillisesti toimii vain alkuperäisen valmistajan toimittamilla tuotteilla.

Esimerkiksi neljännessä neljänneksessä 2024 $698 miljoonaa 1,1 miljardin dollarin kokonaistulosta oli kulutusaineiden myynti. Suuri osa näistä toistuvista tuloista liittyy Illuminan uusimpaan korkean nopeuden sekvensointikoneeseen NovaSeq X, joka julkaistiin vuoden 2023 lopulla ja on nyt täysin käytössä, ja se on vastuussa 2040 %: sta kulutusaineiden tuloista.

Niinpä tämä luo Illuminalle tasaisen tulovirran, ja lukitsee myös sen asiakkaat pitkäaikaiseen kumppanuuteen yhtiön kanssa.

Olemassa olevat asiakkaat voivat myös epäröidä vaihtaa toiseen toimittajaan, koska heidän olemassa olevat tutkimus- tai lääketieteelliset protokollansa on kalibroitu Illuminan koneilla. Se voi myös olla vaikeaa verrata tuloksia eri koneiden välillä jatkotutkimuksissa.

Niinpä mikä tahansa uudelleen suunnittelu olisi kallista ja aikaa vievää, ja se vaatisi myös teknikkojen ja tutkijoiden, jotka suorittavat sekvensointia, uudelleen koulutusta.

Historiallisesti nämä vaikutukset, jotka lukitsevat olemassa olevat asiakkaat Illuminan ekosysteemiin, ovat olleet vahva kilpailuetu, ja ne ovat rajoittaneet merkittävästi kilpailijoiden, kuten Pacific Biosciencesin, kykyä tunkeutua markkinoille.

Tämän markkinajohtajuuden heijastus, Illuminalla oli yli 90 %: n markkinaosuus kliinisen genomiikan testauksesta vuonna 2024.

Niinpä vaikka niukat markkinat ja tiettyjen tutkimusalojen osalta nähdään enemmän kilpailua (kuten PacBio pitkä luku, Element Bioscience keskitaso, tai Ultima Genomics halpa sekvensointi), Illumina hallitsee edelleen suurimman osan DNA: n ja genomin sekvensointimarkkinaa.

Illuminan Taloudellinen Suorituskyky

Vaikka genomitieteellisessä teknologiassa on tapahtunut räjähdysmäistä edistystä, ja ensimmäisen CRISPR-pohjaisen geeninmuokkauksen hyväksyminen CRISPR Therapeuticsille (seuraa linkkiä liittyvään sijoitusraporttiin), viime vuodet ovat olleet haasteellisia Illuminan sijoittajille.

Tämä seuraa biotekniikkasektorin yleistä laskua, jota seurasi vahva kasvu ja vielä vahvemmat odotukset pandemian aikana, jolloin se saavutti huipunsa vuonna 2021.

Lähde: Google Finance

Nämä osakekurssiluvut eivät heijasta yhtiön kasvua, jossa on 30 %: n vuotuinen kasvu sekvensointitoiminnassa, erityisesti korkean ja keskitason laitteiden kasvavan käytön ansiosta.

Ja Illumina on käyttänyt massiivisia määriä rahaa tutkimukseen ja kehitykseen valmistautuakseen seuraavaan sukupolveen sekvensointiteknologiaan, yli 1,2 miljardia dollaria vuonna 2024.

Illuminan Tulevaisuus

Moniomics

Halvan ja automaattisen genomin sekvensoinnin synty on aiheuttanut tulvan biologista dataa, jota ei ole koskaan aiemmin nähty.

Samalla elävien järjestelmien valtava monimutkaisuus on johtanut moniomicsin syntyyn, joka yhdistää kaikki biologisen tieteen -omics-alasegmentit ja jota pidetään bioteknologian seuraavalla askeleella:

• Genomiikka: solun tumassa olevan DNA-sekvenssin analyysi.
• Transkriptiikka: mRNA: n analyysi, joka välittää DNA: n ohjeet.
• Epigenomiikka: genomin muokkaus ilman vaikutusta geneettiseen sekvenssiin, tai “epigenetiikka”.
• Proteomiikka: proteiinien analyysi, mukaan lukien proteiinien muokkaus sokerilla (“jälkitranslaatio”).
• Metaboliikka: kemiallisten yhdisteiden ja aineenvaihdunnan analyysi.
• Mikrobiomiikka: kaikkien elimistössä elävien mikrobien analyysi.
• Yksittäisen solun moniomics: moniomics-analyysi yksittäisissä soluissa.
• Tila-analyysi: tietyn mRNA: n, proteiinien tai solujen sijainnin analyysi 3D: ssä.

Lähde: Ark Research

Uusia aloja on kehittynyt, kuten esimerkiksi Agrigenomiikka (genomiikkaa maatalouden tuottavuuden parantamiseksi), Ekologinen genomiikka (ekosysteemin terveyden tarkka arviointi ja sen geneettinen monimuotoisuus), tai Synteettinen biologia (uusien geenejä, ominaisuuksia tai koko organismeja luominen tietyn tarkoituksen vuoksi).

Vaikka tämä voi näyttää hämmentävältä (ja se on hieman tutkijoillekin), kaksi asiaa on ymmärrettävä, jotta moniomics-vallankumouksesta saadaan selkeä kuva:

• Genomiikka pysyy moniomicsin keskipisteenä parhaiten ymmärretyn datan joukkona ja “ohjeistona”, joka järjestää kaikki muut biologiset ilmiöt elävissä organismeissa. Se on usein yhdistävä elementti erillisten moniomics-datojen välillä.
• Tietojen analyysin ja tekoälytekniikan rinnakkainen kehitys on valtava apu tehdäkseen tästä datavirrasta hyödyllistä, erityisesti genomin datoihin liittyvien korrelaatioiden avulla.

Vastauksena tähän biologisen datan monimuotoisuuden räjähdysmäiseen kasvuun Illumina laajentaa nopeasti ohjelmistoyhtiöksi ja pyrkii tarjoamaan alkuperäisesti integroidut ratkaisut moniomics-analyysin useissa pisteissä.

Lähde: Illumina

Tämä saavutetaan myös tiiviillä yhteistyöllä useiden toimijoiden kanssa integroidakseen genomiikan ja työkalut: kansalliset genomiikkaohjelmat, Nvidia (NVDA ), Broad Clinical Labs, jne.

Lähde: Illumina

Transkriptiikka

Genomiikan rinnalla kasvava aloite on transkriptiikka, mRNA: n analyysi, joka välittää DNA: n tiedon ja muodostaa hyödyllisiä proteiineja. Jos DNA on biologisen koneen osien “piirustus”, mRNA on ohjeistus, joka kertoo, miten monta kappaletta osia tehdään ja mihin ne menetään.

Niinpä transkriptomi antaa meille tietoa siitä, kuinka paljon, milloin ja missä geeni on aktiivinen. Tähän asti tällaiset analyysit on tehty pääasiassa kohdennetuilla geeneillä, ja täydellinen transkriptomi-sekvenssi on ollut melko kallis ehdotus, ja siinä on ollut teknisiä haasteita.

Illumina on ilmoittanut vuodelle 2026 uudesta täydellisestä transkriptomi-koneesta, joka yhdistää transkriptiikan tila-analyysiin, jota hallitsee pääasiassa 10x Genomics (TXG ).

Illuminan tila-teknologia mahdollistaa tutkijoiden tarkastella miljoonien solujen tilaa kokeessa, jota mahdollistaa yhdeksän kertaa suurempi havaintoalue kuin olemassa olevat teknologiat, ja siinä on neljä kertaa suurempi resoluutio.

Se toimii täydellisenä päästä lähtien ratkaisuna, ja se tarjoaa myös korkeimman arvon yksittäisille soluille ja tila-tutkijoille edullisemalla hinnalla. Tila-ratkaisu ylittää alan standardit skaalassa ja tarkkuudessa.

Lähde: PR News Wire.

Tämä ratkaisu on yhteensopiva Illuminanin NextSeq- ja NovaSeq- sekvensoijien kanssa, jotka auttavat large- scale- ohjelmien kustannuksia.

Tämä aggressiivinen siirtyminen transkriptiikkaan ja tila-analyysiin täydentää Illuminan proteomiikkaratkaisun julkaisua (proteiinianalyysi) puolivälissä 2025, mikä edelleen vahvistaa sen roolia moniomics-analyysissä.

Nestebiopsia

Genomiikan ja monimutkaisen moniomics-tutkimuksen lisäksi yksi nopeasti kasvava sovellus sekvensoinnista on syövän hoidossa.

Tällä hetkellä syöpäsolut, jotka on kerätty biopsian avulla, ovat tärkeä osa syövän hoitoa, ja ne auttavat onkologeja määrittämään, mikä hoito toimii parhaiten potilaalle, ja se ajaa Illuminan myyntiä kliinisillä markkinoilla.

Kuitenkin uusi ja vielä suurempi markkina on avautumassa varhaisessa syövän havaitsemisessa, menetelmällä, jota kutsutaan nestebiopsiaksi. Se havaitsee syövän epänormaaleja geneettisiä sekvenssejä tai ctDNA: ta (syövän solun DNA).

Se, mikä tekee siitä ainutlaatuisen, on, että se ei riipu elinvaihekohtaisesta radiografiasta tai biopsiasta, vaan yksinkertaisesta verinäytteestä.

Myös Multi-Cancer Early Detection (MCED) -menetelmä, joka tunnetaan myös nimellä, on osoittautunut toimivaksi, mutta se oli aiemmin liian kallista ja epäluotettavaa käytettäväksi kliinisessä ympäristössä, ja sitä käytettiin vielä vähemmän yleisen väestön seulontaan.

Kiitos tehokkaampien sekvensointityökalujen ansiosta tämä muuttuu nopeasti.

Lähde: Ark Invest

Grail-Saaga

Tässä kohtaa se menee vähän sekavaksi Illuminalle. Yhtiö oli uranuurtaja nestebiopsiassa ja kehitti sisäisesti oman osastonsa, ja se edisti tätä teknologiaa hyödyntämällä syvää asiantuntemusta geneettisen aineen havaitsemisessa, yhtiöksi nimeltä Grail.

Sitten se irtautui yhtiöstä myöhemmin, ja se hankittiin uudelleen paljon korkeamalla hinnalla kuin listautumishinta, ja nyt se on jälleen pakotettu irtautumaan kilpailuviranomaisten toimesta Yhdysvalloissa ja EU: ssa.

Niinpä Grail on nyt itsenäinen yhtiö, joka on täysin erillinen Illuminasta, ja se on listattu NASDAQ: iin (GRAL ).

Koko tämä sagaa aiheutti sijoittajien kyseenalaistamaan Illuminan hallituksen rehellisyyden ja se on ollut toinen tekijä, joka on vaikuttanut Illuminan osakekurssin heikkoon suorituskykyyn viimeisen kahden vuoden aikana. Erityisesti aktivistisijoittaja Carl Icahn on aktiivisesti ravistellut asioita, lopulta johtanut Illuminan toimitusjohtajan lähtöön.

Tämä on kuitenkin nyt menneisyyttä, ja Grail on menestyksekkäästi toiminut sen julkisen listautumisen jälkeen, ja uudet vakuutusyhtiöt ovat lisänneet Grailin monisyövän varhaisen havaintotestit vakuutusturvaansa, mukaan lukien TRICARE, joka on yksi Yhdysvaltain suurimmista vakuutusohjelmista.

Yhtiö myi lähes kolme kertaa enemmän testejä vuonna 2024 kuin vuonna 2022, ja se odottaa kasvun jatkuvan tulevina vuosina, vielä ennen kuin se aloittaa toimintansa muissa maissa kuin Yhdysvalloissa.

Grail on vain yksi monista nestebiopsia-yhtiöistä, ja nyt, kun Illumina ei omista sitä suoraan, muut nestebiopsia-yhtiöt (kuten Exact Sciences Corporation (EXAS ), Guardant Health (GH ) tai Natera (NTRA )) eivät ole todennäköisesti valitsevat kilpailevaa sekvensointiteknologiaa kuin Illumina. Nestebiopsian markkinan odotetaan kasvavan 13,9 %: n vuotuisella kasvuvauhdilla vuoteen 2034 saakka.

Lähde: Precedence Research

Niinpä vaikka se oli ei-toivottu häiriö, lopulta Grailin irtautuminen saattaa auttaa Illuminaa säilymään pääasiallisena genomiikan sekvensoijien toimittajana, joita käytetään nestebiopsiateknologioissa, riippumatta siitä, mikä testin tarjoaja on.

Pitkän Aikavälin Näkökulma

Illumina on ollut merkittävä osa jatkuvaa genomiikka-vallankumousta biotekniikassa ja lääketieteessä. Tämä on vasta nyt alkanut saavuttaa laajan tietoisuuden, geeninmuokkauslääkkeillä harvinaisiin sairauksiin ja syövän seulonnalla ensimmäisenä monimiljardin markkinana, joka nousee tästä uudesta lääketieteen lähestymistavasta.

Nämä ovat myös aloja, joilla on edelleen alhainen NGS-teknologioiden markkinapenetratio, jolloin niillä on tilaa kasvaa 10-20-kertaisesti vanhojen, vähemmän herkkien, kalliimpien tai invasiivisempien teknologioiden korvaamiseen.

Lähde: Ark Research

Pitkällä aikavälillä on todennäköistä, että genomiikka ja moniomics-teknologia tulevat olemaan osa arkipäiväämme. Esimerkiksi jokaiselle vastasyntyneelle tarjotaan terveydenhuollon kautta täydellinen genominen analyysi jo ensimmäisenä päivänä.

Tätä dataa voidaan sitten käyttää mukauttamaan lääkkeiden valintaa ja annostusta, arvioida tiettyjen syöpien tai muiden terveydellisten riskien vaaraa ja jopa antaa parhaimman elämäntapaneuvon noudattamiseen.

Tämä tapahtuu todennäköisesti rinnan tekoälytekniikan kanssa, joka nopeuttaa uusien lääkkeiden ja hoitomenetelmien kehittymistä, sekä käsittelee moniomics-tieteen tuottamaa valtavaa määrää dataa.

Lähde: Ark Research

Johtopäätös

Illumina on yksi johtavista “työkalu- ja kuokka”-osakkeista biotekniikkasektorilla, joka johtaa genomiikan analyysin kustannusten laskua. Se on nyt kehittymässä täysimittaiseksi moniomics-yhtiöksi, hyödyntäen sen olemassa olevaa mainetta ja asennettua sekvensointipuistoa laajentamaan transkriptiikkaan ja proteomiikkaan.

Se tulee myös olemaan tärkeä analyysityökalu kliinikoille, ja sen merkitys kasvaa ajan myötä, aloittaen nestebiopsian avulla tehtävällä syövän varhaisella havaitsemisella, josta otetaan vain verinäyte.

Pitkällä aikavälillä uudet biomerkinnät ja oivallukset kehostamme luovat todennäköisesti lisää kysyntää genomiikan ja moniomics-analyysien tarpeesta, mikä tekee niistä osan ennaltaehkäisevistä työkaluista, joilla voidaan pitää meidät terveinä ja havaita terveydellisiä ongelmia, ennen kuin oireita ilmenee.

Yhtiön osakekurssi on kuitenkin ollut haasteellinen sijoittajille, biotekniikkasektorin laskun ja vähintään optimaalisten päätösten vuoksi Grailin osalta yhtiön johdon toimesta.

Uusien ihmisten johdolla ja Grailin irtautumisen jälkeen tie takaisin tekniseen erinomaisuuteen biologisessa analyysissä on nyt selvä, ja myös ohjelmistojen, proteomiikan, tila-analyysin ja transkriptiikan työkalujen linja on selvä seuraavaksi kaudeksi.

Uusimmat Tiedot Illuminasta