बायोटेक
मल्टीओमिक्स जैव प्रौद्योगिकी में अगला कदम है
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जीनोमिक क्रांति
पिछले दो दशकों में चिकित्सा और यहां तक कि कृषि में अधिकांश प्रगति जीनोमिक क्रांति के कारण हुई है। जीवित जीवों की आनुवंशिक संरचना को जानकर, वैज्ञानिक उपचार के लिए नए लक्ष्य, मूल्यवान सामग्रियों के उत्पादन को अनुकूलित करने के नए तरीके ढूंढ सकते हैं और यहां तक कि जीन संपादन की बदौलत जीनोम को भी बदलना शुरू कर सकते हैं। यह अब एक बड़ा व्यवसाय बनता जा रहा है, पहली जीन एडिटिंग थेरेपी स्वीकृत (कैस्गेवी) के साथ $2.2M की कीमत पर आ रही है.
जीनोम अनुक्रमण की बदौलत जैविक प्रक्रियाओं की बहुत गहरी समझ ने इस क्रांति को प्रेरित किया। फिर भी, जीनोम एक अपरिष्कृत डेटासेट है। यह एक पूर्ण शब्दकोश की तरह है, जिसमें कोशिका में प्रत्येक प्रोटीन की सटीक "शब्दावली" होती है। लेकिन एक जीवित कोशिका एक संपूर्ण उपन्यास की तरह है, जिसमें "शब्द" (आरएनए और प्रोटीन) कैसे व्यवस्थित होते हैं, यह अधिक प्रासंगिक है।
जीनोमिक्स से मल्टीओमिक्स तक
यहां तक कि एक कोशिका और उससे भी अधिक पूर्ण मानव शरीर की जटिलता के कारण जीनोमिक्स की तुलना में अधिक उन्नत विश्लेषणात्मक तरीकों की आवश्यकता होती है। और बहुत सारे हैं:
- transcriptomics: एमआरएनए का विश्लेषण।
- प्रोटिओमिक्स: प्रोटीन का विश्लेषण, जिसमें शर्करा के साथ प्रोटीन का संशोधन ("पोस्ट-ट्रांसलेशनल") शामिल है।
- metabolomics: रासायनिक यौगिकों और चयापचय का विश्लेषण।
- एपिजेनोमिक्स: आनुवंशिक अनुक्रम, या "एपिजेनेटिक्स" को प्रभावित किए बिना जीनोम का संशोधन।
- माइक्रोबायोमिक्स: शरीर के अंदर या शरीर पर रहने वाले सभी रोगाणुओं का विश्लेषण।
- एकल-कोशिका मल्टीओमिक्स: व्यक्तिगत कोशिकाओं पर मल्टीओमिक्स विश्लेषण।
- स्थानिक जीव विज्ञान: विशिष्ट एमआरएनए, प्रोटीन या कोशिकाओं के स्थान का 3डी में विश्लेषण करना।
ये विश्लेषणात्मक विधियां अक्सर "सरल" जीनोमिक्स की तुलना में अधिक जटिल होती हैं। जीवित जीव की वास्तविक जटिलता की बेहतर तस्वीर देने के लिए प्रत्येक को आदर्श रूप से दूसरे के साथ जोड़ा जाना चाहिए।
संयुक्त होने पर, वे "की अनुमति देते हैं"मल्टीओमिक्स"विश्लेषण करता है।
एक मल्टीओमिक्स डेटा विस्फोट
प्रोटिओमिक्स
केवल एक दशक की अवधि में प्रोटीन विश्लेषण की क्षमता में कई गुना वृद्धि हुई है।
जैसा कि एआरके इन्वेस्ट (लघुगणकीय पैमाने के साथ) के इस ग्राफ में दिखाया गया है, अब एक घंटे में सैकड़ों हजारों प्रोटीन का विश्लेषण किया जा सकता है, प्रोटिओमिक विधियां प्रति नमूना 10,000 प्रोटीन को अलग करने में सक्षम हैं। प्रति नमूना लागत में भी लगातार गिरावट आई है, 1,000 में 2011 डॉलर से 100 में केवल 2023 डॉलर, या सालाना 23% की गिरावट।
स्रोत: ARK निवेश
इसने कैंसर बायोमार्कर की खोज और सटीक उपचारों के विकास को मौलिक रूप से तेज कर दिया है, एक विषय जिसकी हमने गहराई से जांच की है।परिशुद्ध चिकित्सा पद्धतियों से उपचार न कर पाने योग्य लोगों का इलाज - $4 ट्रिलियन का अवसर?".
transcriptomics
एमआरएनए जीनोम "शब्दकोश" के लिए "निर्देश मैनुअल" है। एमआरएनए का रूप और मात्रा वास्तव में यह निर्धारित करती है कि जीन कोशिका में कैसे व्यक्त और उपयोग किया जाता है।
प्रारंभिक ट्रांसक्रिपटॉमिक्स के साथ समस्या यह थी कि इसमें लाखों नहीं तो कम से कम हजारों कोशिकाओं का एक साथ विश्लेषण करना पड़ता था। यह एमआरएनए में परिवर्तनों के सभी विवरण मिटा देता है जो समय में क्षणिक थे या बहुत स्थानीयकृत थे।
एकल-कोशिका आरएनए विश्लेषण की संभावना के साथ यह बदल गया है, जिससे कैंसर के बारे में हमारी समझ में क्रांतिकारी बदलाव आया है। इससे हम ठीक-ठीक समझ सकते हैं कि कौन सा जीन कैंसर के लिए ज़िम्मेदार है और कौन सी उप-प्रकार की कोशिका वास्तव में ऐसा कर रही है।
स्रोत: ARK निवेश
अन्य-ओमिक्स
हाल ही में, अन्य विश्लेषणात्मक तरीके भी कम आशाजनक नहीं हैं।
स्थानिक जीव विज्ञान एकल कोशिकाओं के विश्लेषण की अनुमति देता है और विभिन्न कोशिकाएं और आरएनए या प्रोटीन एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं। यदि आवश्यक हो तो वास्तविक समय में। यह वैज्ञानिक अनुसंधान के पूरी तरह से नए क्षेत्रों को खोलता है, जिसके बारे में हमने अपने लेख में आगे चर्चा की है।स्थानिक जीवविज्ञान: नैनोस्ट्रिंग बनाम 10x जीनोमिक्स".
माइक्रोबायोमिक्स नई चिकित्सीय विधियों के लिए हमारी आंत में या हमारी त्वचा पर बैक्टीरिया का उपयोग करना संभव बनाता है। उदाहरण के लिए, ऑटिज्म स्पेक्ट्रम विकार को हाल ही में आंत माइक्रोबायोम से जोड़ा गया है। जो “से सम्बंधित है”माइक्रोबायोटा ट्रांसफर थेरेपी के माध्यम से ऑटिज्म के लक्षणों और आंत माइक्रोबायोटा पर दीर्घकालिक लाभ प्रदर्शित करने वाले अध्ययन".
एपिजेनोमिक्स उदाहरण के लिए, कैंसर कोशिकाओं की जीन अभिव्यक्ति को ठीक करने की संभावना के साथ, सटीक उपचारों का अगला चरण बन सकता है।
"एपिजेनेटिक कायाकल्प" भी उम्र बढ़ने को उलटने की एक संभावना है, जो हमारे लेख में चर्चा की गई विधियों में से एक है।बुढ़ापा जीवन का एक हिस्सा है - इसका मतलब यह नहीं है कि हम संघर्ष नहीं कर सकते".
मल्टीओमिक्स डेटा को संसाधित करने में सहायता के लिए एआई
मल्टीओमिक्स विश्लेषण की घटती लागत और बढ़ती क्षमता का नतीजा यह है कि डेटा की इतनी अधिक बाढ़ आ गई है जितनी पहले कभी नहीं आई। इन डेटा को छानकर मैन्युअल रूप से प्रासंगिक बिंदु ढूँढ़ना किसी भी शोधकर्ता की क्षमता से बाहर होता जा रहा है।
सौभाग्य से, मल्टीओमिक्स क्रांति घटित हो रही है जबकि एआई तेजी से अधिक सक्षम होता जा रहा है।
एआई, मशीन लर्निंग (एआई/एमएल), और ऑटोमेशन पहले से ही दवा खोज को शक्ति प्रदान कर रहे हैं। मौजूदा और संभावित दवाओं की एआई स्क्रीनिंग लाइब्रेरी और संभावित परिणाम "इन-सिलिको" की भविष्यवाणी के लिए धन्यवाद, इससे अपने आप में दवा की खोज की लागत को काफी कम करने में मदद मिलनी चाहिए। यह अकेले ही अगले सात वर्षों के दौरान परिशुद्ध चिकित्सा क्षेत्र को 26% सीएजीआर दर से बढ़ा सकता है,
820 में ~$2023 बिलियन से 4.5 में ~$2030 ट्रिलियन तक।
स्रोत: ARK निवेश
लेकिन दवा की खोज सिर्फ पहला कदम है। एआई का उपयोग नए अणुओं या प्रोटीनों के रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए भी किया जा सकता है एआई उपकरण "डिस्ट्रीब्यूशनल ग्राफ़ोर्मर“माइक्रोसॉफ्ट से.
स्रोत: माइक्रोसॉफ्ट
जीवित कोशिकाओं या जानवरों पर परीक्षण किए बिना एआई यह भी अनुमान लगा सकता है कि कोई अणु जहरीला होगा या नहीं। इसे बड़े पैमाने पर प्रयोगों को चलाने के लिए स्वचालन के साथ मिलाया जा सकता है, जिसमें "ऑर्गन-ऑन-ए-चिप" सिमुलेशन या स्वचालित प्रयोग (स्वचालित तरल हैंडलिंग, "इनविवोमिक्स", या माइक्रोसिंथेसिस) शामिल हैं।
अंत में, एआई और आईटी एकीकरण अधिक अनुकूली परीक्षणों, अधिक बायोमार्कर ट्रैक किए गए, या यहां तक कि विकेंद्रीकृत परीक्षणों के साथ नैदानिक परीक्षण डिजाइन में सुधार कर सकता है।
स्रोत: ARK निवेश
मल्टीओमिक्स स्टॉक्स
1. पैसिफ़िक बायोसाइंस (PacBio)
पैसिफिक बायोसाइंसेज ऑफ कैलिफोर्निया, इंक। (PACB -1.85%)
जीनोम अनुक्रमण उद्योग की अग्रणी कंपनी इल्लुमिना के कुछ साल बाद शुरू हुई पैकबायो, तब से जीनोम अनुक्रमण में एक छोटी कंपनी रही है। अपने छोटे आकार के बावजूद, कंपनी के उपकरण प्रदर्शन के शीर्ष स्तर पर बने हुए हैं।
यह भी है 8th ARK जीनोमिक रिवोल्यूशन ETF की सबसे बड़ी होल्डिंग.
पैकबियो हाल ही में 2021 में ओम्निओम का अधिग्रहण किया गया, जिससे इसे बहुत लंबे या छोटे आनुवंशिक अनुक्रमों को पढ़ने के लिए सटीकता में लाभ मिला। यह लाभ बाद में और भी मजबूत हुआ अगस्त 110 में $2023M में एप्टन का अधिग्रहण, जो शॉर्ट रीड, हाई थ्रूपुट (एसआर-एचआई) में भी विशेषज्ञता रखता है।
स्रोत: पैकबियो
पैकबायो के ओन्सो सिस्टम अब ग्राहकों को भेजना शुरू कर रहे हैं, और इसके लॉन्च को कंपनी ने "" के रूप में वर्णित किया है।PacBio के इतिहास में सबसे अच्छी शुरुआत”। यह छोटे अनुक्रमों में विशेषज्ञ होगा, जबकि इसका रेवियो हाईफाई सिस्टम लंबे अनुक्रमों को पढ़ने और 24/7 काम करने में सक्षम होगा, जिससे यह प्रति वर्ष 1,300 पूर्ण मानव जीनोम पढ़ सकेगा (लगभग 4/दिन)। बाद में, रेवियो HiFi को HT SBB सिस्टम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाएगा, जो संभवतः Apton प्रौद्योगिकी को एकीकृत करेगा।
पैकबियो को उम्मीद है कि व्यापक एनजीएस (नेक्स्ट-जेनेरेशन सीक्वेंसिंग) बाजार की तुलना में लंबे अनुक्रम बहुत तेजी से बढ़ेंगे और दावा करते हैं कि इसके सिस्टम प्रतिस्पर्धा की तुलना में 10 गुना अधिक सटीक हैं।
स्रोत: पैकबियो
दिलचस्प बात यह है कि इससे जीनोम अनुक्रमण की कुल लागत में भी कमी आ सकती है। बहुत अधिक तकनीकी हुए बिना, छोटे अनुक्रमों को एक व्यापक संपूर्णता में पुनः संयोजित करने की आवश्यकता है। तो $500 के अल्प-पठित जीनोम को वास्तव में एक निदान उपकरण के रूप में उपयोगी होने के लिए तुरंत $1,500 की लागत वाले अतिरिक्त विश्लेषण की आवश्यकता हो सकती है।
इसलिए $950 का रेवियो लंबा अनुक्रम विश्लेषण इस चरण से बचता है और नैदानिक अनुप्रयोग के लिए सस्ता पड़ता है।
उच्च-परिशुद्धता/दीर्घ-अनुक्रम विश्लेषण पर PacBio का ध्यान अगले कुछ वर्षों में निदान के क्षेत्र में इसे बढ़त दिलाएगा। PacBio प्रबंधन का मानना है कि इससे मानव जीनोमिक्स में कंपनी की बाजार पैठ मौजूदा 5% से बढ़कर 10% और ऑन्कोलॉजी (कैंसर) में 1% से बढ़कर 5% हो सकती है।
जबकि PacBio ज्यादातर इलुमिना के साथ अपनी दशकों पुरानी प्रतिस्पर्धा पर केंद्रित है, उसे डायग्नोस्टिक/लॉन्ग-सीक्वेंस बाजार में ऑक्सफोर्ड नैनोपोर के साथ भी प्रतिस्पर्धा करनी पड़ सकती है।
2. 10x जीनोमिक्स प्रौद्योगिकी
10x जीनोमिक्स, इंक. (TXG -0.52%)
10x जीनोमिक्स स्थानिक जीव विज्ञान में अग्रणी है, जो 3डी में जीनोम और ट्रांसक्रिप्टोम का अध्ययन करता है, जिससे सेलुलर या यहां तक कि इंट्रासेल्युलर स्तर पर जीन की गतिविधि के दृश्य की अनुमति मिलती है।
कंपनी की स्थापना 2012 में हुई थी, इसके संस्थापकों में सर्ज सैक्सोनोव शामिल थे, जो वैयक्तिकृत जीनोम परीक्षण कंपनी 23andMe के अनुसंधान एवं विकास के निदेशक थे।
यह भी है 12th ARK जीनोमिक रिवोल्यूशन ETF की सबसे बड़ी होल्डिंग.
10x जीनोमिक ने R&D (अभी तक R&D में $1B+ निवेश) और कई अलग-अलग -ओमिक्स क्षेत्रों में शाखा लगाने के लिए अधिग्रहण के मिश्रण का उपयोग करके विकास किया है। विशेष रूप से, ऊतक स्थानिक ट्रांसक्रिप्टोमिक्स के लिए इसका विसियम प्लेटफॉर्म 2018 में स्थानिक ट्रांसक्रिप्टोमिक्स का अधिग्रहण करके प्राप्त किया गया था।
इसी तरह 10x जीनोमिक्स इसका अधिग्रहण करेगा ज़ेनियम 2020 में रीडकूर और कार्टाना का अधिग्रहण करके एकल-सेल विज़ुअलाइज़ेशन के लिए मंच।
2020 में ये भी लॉन्च हो जाएगा क्रोमियम प्लेटफ़ॉर्म, एकल-कोशिका आरएनए अनुक्रमण के लिए, अगले वर्ष क्रोमियम एक्स में अद्यतन किया गया।
2021 में टेट्रामर शॉप के अधिग्रहण के माध्यम से, 10x जीनोमिक्स भी लॉन्च किया जाएगा बीम (बारकोड सक्षम एंटीजन मैपिंग) 2022 में। यह शोधकर्ताओं को प्रतिरक्षा प्रणाली के घटकों की विस्तार से पहचान करने की अनुमति देता है। यह इम्युनिटी और नई बीमारियों पर शोध में काफी प्रभावशाली हो सकता है।
10x जीनोमिक्स अधिग्रहण समयरेखा- स्रोत: 10x जीनोमिक्स
कंपनी ने यह भी सितंबर 2023 में अपने मुख्य प्रतिद्वंद्वी, नैनोस्ट्रिंग के खिलाफ महत्वपूर्ण जीत हासिल की. नैनोस्ट्रिंग को 10x जीनोमिक पेटेंट का उल्लंघन करने के लिए यूरोपीय संघ के अधिकांश हिस्सों में अपने CosMx स्थानिक आणविक इमेजर (SMI) उपकरणों को बेचने से प्रतिबंधित कर दिया गया है।
इससे यह घोषणा हुई कि नैनोस्ट्रिंग दिवालियापन के लिए आवेदन कर रही है और फरवरी 2024 में संभावित बिक्री की खोज कर रही है.
नैनोस्ट्रिंग ने 10x जीनोमिक्स पर "सार्वजनिक भलाई की हानि के लिए विभिन्न स्थानिक जीव विज्ञान प्लेटफार्मों के लिए प्रतिस्पर्धी परिदृश्य को छोटा करने के स्पष्ट लक्ष्य के साथ" मुकदमा चलाने का आरोप लगाया।
कुल मिलाकर, 10x जीनोमिक्स एकल-कोशिका ट्रांसक्रिपटॉमिक्स और एंटीजन मैपिंग सहित स्थानिक जीवविज्ञान बाजार में एक ठोस नेतृत्व स्थापित करने की स्थिति में प्रतीत होता है।
कंपनी अभी भी अपने शुरुआती चरण में है, कुछ हद तक इलुमिना और पैसिफिक बायोसाइंसेज के शुरुआती दिनों के समान। अभी के लिए, स्थानिक जीव विज्ञान अकादमिक और मौलिक अनुसंधान की दुनिया तक ही सीमित है। लेकिन कई जैव प्रौद्योगिकी की तरह, यह एक दिन व्यापक हो सकता है, धीरे-धीरे एक चिकित्सा उपकरण बन सकता है, और फिर एक "नियमित" परीक्षण बन सकता है। किसी भी स्थिति में, स्थापित मशीनों के बढ़ते पूल से उपभोग्य सामग्रियों की बिक्री और राजस्व में वृद्धि होनी चाहिए।
