Tartraasinin läpinäkyvyys – Kuinka tämä yleisesti käytetty elintarvikeväri voisi edistää terveydenhuoltoa

Parempi näkymä tieteellisiin oivalluksiin

Lääketieteellinen tutkimus on erittäin riippuvainen eläinmallien tutkimuksista, ja edistyksemme lääketieteessä on syvästi vaikuttanut paremmista analyysimenetelmistä, mukaan lukien kaikki moniomin komponentit: genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics, jne.

Mutta joskus paljon vähemmän kehittyneet havainnot ovat hyödyllisimmät. Esimerkiksi elinten liikkeet, suonten koko jne. Tämä on haastavampaa kuin miltä kuulostaa, sillä ei ole käytännöllistä eikä mahdollista kohtuullisella budjetilla käyttää kehittyneitä kuvantamistekniikoita, kuten skannereita ja MRI:tä tuhansissa hiirissä kuukaudessa.

Ihannetapauksessa tutkijat haluaisivat pystyä katsomaan suoraan testikokeiden kehoon ja elimiin mahdollisimman alhaisilla kustannuksilla.

Tämä saattaa juuri nyt toteutua, kiitos Stanfordin yliopistossa työskentelevien 21 tutkijan työn. He havaitsivat, että yleinen värimolekyyli, jota käytetään elintarvikevärinä, voi periaatteessa tehdä hiirten kehon “läpinäkyväksi” analyysia varten, ja julkaisi tuloksensa arvostetussa Science-lehdessä otsikolla “Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules”.

Kuinka nähdä läpi kehojen

Tutkimus alkoi tarkastelemalla monien syväkudoksen optisten kuvantamismenetelmien rajoituksia, kuten kaksifotonimikroskopiaa, lähi-infrapuna-II fluoresenssikuvantamista ja optista kudoksen puhdistusta.

Ne kaikki tarjoavat joitakin oivalluksia, mutta joko puuttuu riittävä läpäisykyky ja resoluutio tai ne eivät sovellu elävien eläinten tutkimukseen. Siksi hyvä sisäinen visualisointi elävistä eläimistä on yhä merkittävä puutteellinen tarve biologeille ja lääketieteellisille tutkijoille.

Tutkijat perustuivat fyysiseen periaatteeseen, jota kutsutaan Lorentzin oskillaattorimalliksi. Ilman syvällistä fysiikan tarkastelua, se on periaate, joka määrittää, miten atomit reagoivat sähkömagneettisiin aaltoihin (joihin sisältyy näkyvä ja näkymätön valo).

Tästä perustavanlaatuisesta periaatteesta tutkijat johtopäätöksenä, että tietyt molekyylit, kun ne liuotetaan veteen, nostavat vesipohjaisten liuosten taitekerrointa.

Tämä puolestaan tekisi vedestä ja lipideistä lähes saman taitekerroin, jolloin koko keho olisi yhtä läpinäkyvä tietyille valon taajuuksille.

Lähde: Science

“Ennustimme, että värimolekyylit, joilla on terävät absorptioresonaanssit lähi-ultraviolettispektrissä (300–400 nm) ja näkyvän valon sinisessä alueessa (400–500 nm), ovat tehokkaita nostamaan vesimediumin taitekertoimen reaaliosaa pidemmillä aallonpituuksilla, kun ne liuotetaan veteen.

Tämän seurauksena vesiliukoiset värit voivat tehokkaasti vähentää taitekertoimen kontrastia veden ja lipidien välillä, mikä johtaa elävien biologisten kudosten optiseen läpinäkyvyyteen.”

Tartraasinin löytäminen

Teoreettisesta oivalluksesta lähtien he etsivät todellista värimolekyyliä, joka vastaisi vaadittuja ominaisuuksia. He löysivät, että tartraasini, yleinen elintarvikeväri, jonka on hyväksynyt Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA).

He havaitsivat, että tartraasini aiheutti käänteisesti ihon, lihaksen ja sidekudosten läpinäkyvyyden elävissä jyrsijöissä. Testattaessa kudosta jäljittelevillä hajauttavilla hydrogeeleilla ja ex vivo (otetut/eristetyt) biologisilla kudoksilla, he myös havaitsivat, että kuvan tarkkuutta voidaan pienentää mikrometrin tasolle.

Lähde: Science

“Läpinäkyvät” hiiret

Käytännössä tämä tarkoitti, että oikeissa valaistusolosuhteissa tutkijat pystyivät havainnoimaan syvempiä kudoksia, nähden läpi hiirten ihon ja pintakudokset.

Lähde: Science

By using absorbing dye molecules, we can transform the typically opaque abdomen of a live mouse into a transparent medium. This “transparent abdomen” allows for direct visualization of fluorescent protein–labeled enteric neurons, capturing their movements that mirror the underlying gut motility in live mice.

Tätä lähestymistapaa voitaisiin käyttää myös muissa hiiren kehon osissa kuin vatsassa, esimerkiksi “hiiren pään päänahassa aivojen verisuonten visualisointiin ja hiiren takajalassa lihassarkomeerien korkean tarkkuuden mikroskooppiseen kuvantamiseen”.

Tämä viittaa myös siihen, että muita samankaltaisia aineita voitaisiin löytää ja ottaa käyttöön, mahdollisesti vielä suuremmalla tehokkuudella ja alhaisemmilla käyttökustannuksilla.

Sijoittaminen biologiseen kuvantamiseen

Alkaen modernin lääketieteen alkutaipaleesta, tieteellinen edistys on kulkenut havainnointivälineiden parantumisen myötä, ensimmäisestä mikroskoopista nykypäivän genomisekvensointilaitteisiin.

Tämä pätee edelleen tänään, kun uusia tekniikoita syntyy runsaasti, alkaen tässä käsitellyistä “läpinäkyvistä” hiiristä edistyneisiin kolmiulotteisiin elävien kudosten visualisointeihin.

Jos et ole kiinnostunut valitsemaan biotekniikka- tai lääketieteellisiä kuvantamisyrityksiä, voit myös tarkastella ETF:iä kuten Global X Aging Population ETF (AGNG), ARK Genomic Revolution ETF (ARKG) tai Vanguard Health Care ETF (VHT), jotka tarjoavat monipuolisemman altistuksen kasvavan ikääntymisen terveydenhuollon ja biotekniikan alalle.

Tai voit tutustua artikkeliimme “5 Parasta genomisekvensointiyritystä”.

Lääketieteelliset kuvantamis- ja datayritykset

1. Illumina, Inc.

Illumina on johtava genomiikkayritys, selvästi suurin ja vakiintunein alalla, jonka liikevaihto on $1.2B, ja joka on kasvanut 11% CAGR:n viimeisen viiden vuoden aikana.

Lähde: Illumina

Kuten useimmat genomisekvensointiyritykset, Illumina ansaitsee rahaa myymällä sekvensöijöitä, mutta enimmäkseen myymällä sekvensöijien kulutustarvikkeita, jolloin koneen tuotto yleensä kasvaa ajan myötä, kun sitä käytetään täysimääräisesti.

Yrityksen uusi genomisekvensöijämalli, NovaSeqX, on menestys, ja se on saanut yhteensä 390 toimitusta vuonna 2023. Tämä on nopeuttanut massagenomisekvensoinnin omaksumista Illuminan asiakkaiden keskuudessa, jotka tekevät enemmän moniomiikan analyysejä (useiden “-omi” -tekniikoiden yhdistämistä) ja laajempia mittakaavoja yksittäisten solujen ja spatiaalisten analyysien osalta.

Kun puhutaan Illuminasta, vaaditaan pitkä selostus uudesta genomiikkasovelluksesta, syövän havaitsemisesta verinäytteestä, jota kutsutaan nestebioosiksi. Illumina työskenteli tämän teknologian parissa ja myöhemmin spin-offi sen yritykseksi nimeltä Grail.

Grail on erittäin menestynyt sekä teknisesti että kaupallisesti, ja sillä on 7 500 tarjoajaa, jotka määräävät Grailin testejä, ja se on ylittänyt 100 000 suoritettua testiä. Se on myös havaitseva 92 % syövän uusiutumisesta kuudessa eri verisyövässä.

Muutaman vuoden kuluttua Illumina hankkisi tämän yrityksen takaisin paljon korkeammalla hinnalla.

Tämä aiheutti useita ongelmia. Ensinnäkin Yhdysvaltain ja EU:n sääntelyviranomaiset nostivat huolen monopoliriskistä, sillä Illumina on monien Grailin kilpailijoiden genomisekvensointikoneiden toimittaja.

Tämä johti EU:n antamaan 432 miljoonan euron sakkoon. Jos tämä yritysostoa kieltävä päätös ei ratkea, “Illumina myy Grailin vuoden sisällä, jos se ei voita haasteensa EU:n oikeudessa.”

Lähde: Illumina

Toinen ongelmien sarja syntyi kalliin Grail spin-offin, rahoituksen keruun ja uudelleenyhdistämisen ehtojen vuoksi Illuminaan.

Aktivistinen sijoittaja Carl Icahn on hyökännyt yrityksen hallitusta vastaan ja vihjannut, että mahdollisesti vilpillisiä tai pahantahtoisia toimia on tehty sisäpiiriläisten eduksi yhtiön osakkeenomistajien intressejä vastaan. SEC tutkii myös asiaa.

Tähän mennessä toimitusjohtaja on vaihdettu, toinen hallituksen jäsen on eronnut, neljä uutta hallituksen jäsentä on nimitetty, ja Illumina on julkaissut “Stewardship-Focused Update.” Voit lukea lisää näistä epäilyistä ja syytöksistä tässä artikkelisessa sarjassa, jonka on kirjoittanut Non-GAAP investing.

Yrityksen osake on pudonnut jyrkästi heinäkuun 2021 huippulukemista lähes 80 %, palaten vuoden 2013 tasolle.

Tämä oli melko järkyttävä tilanne suurelle ja vakiintuneelle yritykselle kuten Illumina, riippumatta siitä, kuinka totta nämä syytökset ovat, sillä se heijastaa huonosti sen johdon päätöstä myydä Grail alun perin. Vähintäänkin se on osoittautunut kalliiksi virheeksi.

Sijoittajat haluavat arvioida, ovatko he valmiita liittymään Carl Icahnin, legendaarisen ja kiistanalaisen aktivistisen sijoittajan, jonka vaikuttava historia on, rinnalle.

Ja jos viime vuosien huono hallintotapa on nyt täysin hinnoiteltu, ja on ehkä vahingoittanut yrityksen arvostusta liikaa sen erittäin vahvaan geneettisen sekvensoinnin liiketoimintajohtajuuteen verrattuna.

2. 10x Genomics, Inc.

10x Genomics (TXG ) on spatiaalibiologian johtaja, joka tutkii genomia ja transkriptomia kolmiulotteisesti, mahdollistaen geenien toiminnan visualisoinnin solutasolla tai jopa solunsisäisellä tasolla.

Yritys perustettiin vuonna 2012, ja sen perustajina oli muun muassa Serge Saxonov, joka on 23andMe :n räätälöidyn genomitestin yrityksen T&K-johtaja.

10x Genomics kasvoi yhdistämällä T&K:n (yli $1B tähän mennessä investoitu T&K:hen) ja yritysostot. Merkittävänä, sen Visium-alusta hankittiin Spatial Transcriptomics -yrityksen oston kautta vuonna 2018.

Lähde: 10x Genomics – 10x Genomics acquisitions timeline

Näin 10x Genomics myös hankki Xenium-alustansa ostamalla Readcoorin ja Cartanan vuonna 2020.

Vuonna 2020 se lanseerasi myös Chromium-alustan, joka päivitettiin seuraavana vuonna Chromium X:ksi.

Vuoden 2021 Tetramer Shop -yrityskaupan kautta 10x Genomics lanseerasi myös BEAM:n (Barcode Enabled Antigen Mapping) vuonna 2022. Se mahdollistaa tutkijoille immuunijärjestelmän komponenttien tarkemman tunnistamisen. Tämä voi olla erittäin vaikuttavaa immuniteetin ja uusien tautien tutkimuksessa.

Liikevaihto kasvoi 17 % vuodesta toiseen Q2 2023, Xenium-myyntien johdosta, kun 100‑yksikön myyntiraja saavutettiin elokuussa 2023.

Yritys myös voitti syyskuussa 2023 kriittisen voiton pääkilpailijaansa Nanostringia vastaan. Nanostring on toistaiseksi kielletty myymästä CosMx Spatial Molecular Imager (SMI) -laitteitaan suurimmassa osassa EU:ta 10x Genomicsin patenttien loukkaamisen vuoksi.

Yritys on edelleen varhaisessa vaiheessa, hieman samankaltainen kuin Illuminan varhaiset päivät. Tällä hetkellä spatiaalibiologia on rajoittunut akateemiseen ja perustutkimuksen maailmaan. Mutta kuten monet bioteknologiat, se saattaa jonain päivänä yleistyä, hitaasti kehittyä lääketieteelliseksi työkaluksi ja sitten “rutiinitestiksi”. Joka tapauksessa kasvava asennettujen koneiden määrä pitäisi lisätä kulutustarvikkeiden myyntiä ja liikevaihdon kasvua.