बायोटेक
मल्टिओमिक्स बायोटेक्नोलॉजी में अगला कदम हैं
जेनोमिक क्रांति
पिछले दो दशकों में चिकित्सा और कृषि में हुई प्रगति ज्यादातर जेनोमिक क्रांति की पीठ पर हुई है। जीवित जीवों की जेनेटिक बनावट को जानने से वैज्ञानिक नई थेरेपी के लिए नए लक्ष्य खोज सकते हैं, मूल्यवान सामग्रियों के उत्पादन को अनुकूलित करने के नए तरीके खोज सकते हैं, और यहां तक कि जीन संपादन के माध्यम से जीनोम को स्वयं बदलने की क्षमता रखते हैं। यह अब एक बड़ा व्यवसाय बन रहा है, पहली जीन संपादन थेरेपी (कैसगेवी) को यूरोप में $2.2M की कीमत के साथ अनुमोदित किया गया है।
जो इस क्रांति को चला रहा है वह जीनोम अनुक्रमण के माध्यम से जैविक प्रक्रियाओं की बहुत गहरी समझ है। फिर भी, जीनोम एक काफी खुरदरा डेटासेट है। यह एक पूर्ण शब्दकोश की तरह है, जिसमें प्रत्येक प्रोटीन की सटीक “वर्तनी” होती है। लेकिन एक जीवित कोशिका एक पूरी किताब की तरह है, जिसमें “शब्दों” (आरएनए और प्रोटीन) की व्यवस्था बहुत अधिक प्रासंगिक है।
जेनोमिक्स से मल्टिओमिक्स तक
एक ही कोशिका, और यहां तक कि एक पूरे मानव शरीर की जटिलता के कारण, जेनोमिक्स की तुलना में अधिक उन्नत विश्लेषणात्मक विधियों की आवश्यकता है। और वे कई हैं:
- ट्रांसक्रिप्टोमिक्स: मैसेंजर आरएनए का विश्लेषण。
- प्रोटिओमिक्स: प्रोटीनों का विश्लेषण, जिसमें प्रोटीनों को चीनी (“पोस्ट-ट्रांस्लेशनल”) के साथ संशोधित करना शामिल है।
- मेटाबोलोमिक्स: रासायनिक यौगिकों और चयापचय का विश्लेषण。
- एपिजेनोमिक्स: जीनोम को संशोधित करना जेनेटिक अनुक्रम को प्रभावित किए बिना, या “एपिजेनेटिक्स”।
- माइक्रोबायोमिक्स: शरीर के अंदर या बाहर रहने वाले सभी सूक्ष्मजीवों का विश्लेषण。
- सिंगल-सेल मल्टिओमिक्स: व्यक्तिगत कोशिकाओं पर मल्टिओमिक्स विश्लेषण。
- स्पेशियल बायोलॉजी: विशिष्ट मैसेंजर आरएनए, प्रोटीन, या कोशिकाओं के स्थान का 3डी में विश्लेषण करना।
इन विश्लेषणात्मक विधियों को अक्सर एक दूसरे के साथ जोड़ा जा सकता है ताकि एक जीवित जीव की वास्तविक जटिलता का बेहतर चित्र मिल सके।
जब संयुक्त किया जाता है, तो वे “मल्टिओमिक्स” विश्लेषण की अनुमति देते हैं।
मल्टिओमिक्स डेटा विस्फोट
प्रोटिओमिक्स
प्रोटीन विश्लेषण की क्षमता एक दशक में कई गुना बढ़ गई है।
ARK Invest के इस ग्राफ में (लॉगरिदमिक स्केल के साथ), अब एक घंटे में सैकड़ों हजारों प्रोटीन का विश्लेषण किया जा सकता है, प्रोटिओमिक विधियों को एक नमूने में 10,000 प्रोटीन के बीच अंतर करने में सक्षम है। प्रति नमूने की लागत भी 2011 में $1,000 से 2023 में $100 तक स्थिर रूप से गिर गई है, या 23% की वार्षिक गिरावट।
स्रोत: ARK Invest
यह कैंसर बायोमार्कर की खोज और सटीक चिकित्सा के विकास को तेजी से तेज कर दिया है, जिस विषय पर हमने “असाध्य रोगों का इलाज सटीक चिकित्सा से – 4 ट्रिलियन डॉलर का अवसर?” में गहराई से जांच की।
ट्रांसक्रिप्टोमिक्स
मैसेंजर आरएनए जीनोम “शब्दकोश” के लिए “निर्देश मैनुअल” है। मैसेंजर आरएनए का रूप और मात्रा वास्तव में यह निर्धारित करती है कि जीन कैसे व्यक्त किया जाता है और कोशिका में इसका उपयोग कैसे किया जाता है।
प्रारंभिक ट्रांसक्रिप्टोमिक्स के साथ समस्या यह थी कि इसे एक बार में कम से कम हजारों कोशिकाओं का विश्लेषण करना था, यदि नहीं तो लाखों। यह समय या स्थानिक रूप से बहुत स्थानीयकृत मैसेंजर आरएनए में परिवर्तन के सभी विवरण मिटा देता है।
यह एकल-कोशिका आरएनए विश्लेषण की संभावना के साथ बदल गया है, जो कैंसर की हमारी समझ को क्रांतिकारी बना रहा है। इसके साथ, हम यह समझ सकते हैं कि वास्तव में कौन सा जीन कैंसर के लिए जिम्मेदार है और कौन सा कोशिका वास्तव में ऐसा कर रही है।
स्रोत: ARK Invest
अन्य -ओमिक्स
अन्य विश्लेषणात्मक विधियां, हालांकि अधिक हाल ही, कम वादा नहीं देती हैं।
स्पेशियल बायोलॉजी एकल कोशिकाओं और विभिन्न कोशिकाओं और आरएनए या प्रोटीन के बीच परस्पर क्रिया का विश्लेषण करने की अनुमति देती है। यदि आवश्यक हो तो वास्तविक समय में। यह पूरी तरह से नए वैज्ञानिक अनुसंधान के क्षेत्र खोलता है, जिस पर हमने अपने लेख “स्पेशियल बायोलॉजी: नैनोस्ट्रिंग बनाम 10x जेनोमिक्स” में आगे चर्चा की।
माइक्रोबायोमिक्स हमें नए चिकित्सीय विधियों के लिए हमारे पेट या त्वचा पर रहने वाले बैक्टीरिया का उपयोग करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, ऑटिज्म स्पेक्ट्रम विकार को हाल ही में आंत के माइक्रोबायोम से जोड़ा गया है। जो “माइक्रोबायोम ट्रांसफर थेरेपी के माध्यम से ऑटिज्म के लक्षणों और आंत के माइक्रोबायोम पर दीर्घकालिक लाभ दिखाने वाले अध्ययनों से मेल खाता है“।
एपिजेनोमिक्स सटीक चिकित्सा का अगला चरण बन सकता है, कैंसर कोशिकाओं के जीन अभिव्यक्ति को बारीकी से ट्यून करने की संभावना के साथ।
स्रोत: नेशनल लाइब्रेरी ऑफ मेडिसिन
“एपिजेनेटिक पुनर्युवान” बूढ़ापे को उलटने की भी संभावना है, एक ऐसी विधि जिस पर हमने अपने लेख “बूढ़ापा जीवन का एक हिस्सा है – इसका मतलब यह नहीं है कि हम लड़ाई नहीं जीत सकते” में चर्चा की।
मल्टिओमिक्स डेटा को संसाधित करने में मदद के लिए एआई
मल्टिओमिक्स विश्लेषण के लिए लागत में कमी और क्षमता में वृद्धि का परिणाम पहले की तुलना में अधिक डेटा का तेजी से प्रवाह है।
सौभाग्य से, मल्टिओमिक्स क्रांति तब हो रही है जब एआई बढ़ती क्षमता प्राप्त कर रहा है।
एआई, मशीन लर्निंग (एआई/एमएल), और स्वचालन पहले से ही दवा खोज को संचालित कर रहे हैं। यह स्वयं दवा खोज की लागत को काफी कम कर देगा, धन्यवाद एआई स्क्रीनिंग लाइब्रेरी में मौजूद और संभावित दवाओं को स्क्रीन करने और “इन-सिलिको” संभावित परिणाम की भविष्यवाणी करने में। यह अकेले ही सटीक चिकित्सा स्थान को 26% की सीएजीआर दर से बढ़ा सकता है, 2023 में ~820 बिलियन डॉलर से 2030 में ~4.5 ट्रिलियन डॉलर तक।
स्रोत: ARK Invest
लेकिन दवा खोज केवल पहला कदम है। एआई का उपयोग नए अणुओं या प्रोटीन के रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए भी किया जा सकता है, जैसे कि माइक्रोसॉफ्ट का एआई टूल “डिस्ट्रीब्यूशनल ग्राफोर्मर“।
स्रोत: माइक्रोसॉफ्ट
एआई यह भी भविष्यवाणी कर सकता है कि कोई अणु जीवित कोशिकाओं या जानवरों पर परीक्षण किए बिना विषाक्त होगा या नहीं। यह स्वचालन के साथ मिलकर पैमाने पर प्रयोग चला 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 नैदानिक परीक्षण डिजाइन में सुधार कर सकता है, अधिक अनुकूल परीक्षण, अधिक बायोमार्कर ट्रैक किए जा सकते हैं, या यहां तक कि विकेंद्रीकृत परीक्षण भी हो सकते हैं।
स्रोत: ARK Invest
मल्टिओमिक्स स्टॉक
1. पैसिफिक बायोसाइंस (पैकबायो)
(PACB )
जेनोम सीक्वेंसिंग उद्योग के नेता इल्यूमिना के कुछ वर्षों बाद शुरू किया गया, पैकबायो जीनोम सीक्वेंसिंग में छोटे खिलाड़ी रहे हैं। इसके छोटे आकार के बावजूद, कंपनी के उपकरण ने प्रदर्शन के शीर्ष स्तर पर बने हुए हैं।
यह 8वां सबसे बड़ा होल्डिंग है आर्क जेनोमिक रेवोल्यूशन ईटीएफ।
पैकबायो ने हाल ही में 2021 में ओम्निओम का अधिग्रहण किया, जिससे यह लंबे या छोटे जेनेटिक अनुक्रमों को पढ़ने में सटीकता में बढ़त हासिल हुई। यह लाभ बाद में अगस्त 2023 में एप्टन के लिए $110M के अधिग्रहण के साथ मजबूत हुआ, जो छोटे पढ़ने, उच्च प्रवाह (एसआर-एचआई) में विशेषज्ञता रखता था।
स्रोत: पैकबायो
पैकबायो की ऑन्सो सिस्टम अब ग्राहकों को भेजने के लिए शुरू हो रही है, और इसके लॉन्च को कंपनी द्वारा “पैकबायो के इतिहास में सबसे अच्छी शुरुआत” के रूप में वर्णित किया गया है। यह छोटे अनुक्रमों में विशेषज्ञता रखेगा, जबकि इसकी रेवियो हाइफाई सिस्टम लंबे अनुक्रमों को पढ़ सकती है और 24/7 काम कर सकती है, जिससे यह प्रति वर्ष 1,300 पूर्ण मानव जीनोम (लगभग 4/दिन) पढ़ सकती है। बाद में, रेवियो हाइफाई को एचटी एसबीबी सिस्टम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाएगा, जो संभवतः एप्टन प्रौद्योगिकी को एकीकृत करेगा।
पैकबायो का दावा है कि लंबे अनुक्रम तेजी से बढ़ेंगे और इसके सिस्टम प्रतिस्पर्धा की तुलना में 10 गुना अधिक सटीक हैं।
स्रोत: पैकबायो
दिलचस्प बात यह है कि यह जीनोम सीक्वेंसिंग की कुल लागत को भी कम कर सकता है। बिना तकनीकी जानकारी में जाए, छोटे अनुक्रमों को एक व्यापक पूरे में फिर से इकट्ठा करने की आवश्यकता होती है। इसलिए $500 का एक छोटा पढ़ा हुआ जीनोम जल्द ही वास्तव में एक निदान उपकरण के रूप में उपयोगी होने के लिए $1,500 की अतिरिक्त विश्लेषण की आवश्यकता हो सकती है।
तो एक $950 रेवियो लंबे अनुक्रम विश्लेषण इस चरण से बचता है और निदान अनुप्रयोग के लिए सस्ता है।
पैकबायो का उच्च-सटीकता/लंबे अनुक्रम विश्लेषण पर ध्यान केंद्रित करना अगले कुछ वर्षों में निदान में इसके लिए एक बढ़त दे सकता है। पैकबायो प्रबंधन का मानना है कि यह कंपनी को मानव जेनोमिक्स में अपने बाजार हिस्सेदारी को 5% से 10% और कैंसर में 1% से 5% तक बढ़ाने में मदद कर सकता है।
हालांकि पैकबायो मुख्य रूप से अपने दशक पुराने प्रतिद्वंद्वी इल्यूमिना के साथ प्रतिस्पर्धा पर ध्यान केंद्रित कर रहा है, यह डायग्नोस्टिक/लंबे अनुक्रम बाजार में ऑक्सफोर्ड नैनोपोर के साथ भी प्रतिस्पर्धा कर सकता है।
2. 10x जेनोमिक्स टेक्नोलॉजी
(TXG )
10x जेनोमिक्स स्पेशियल बायोलॉजी में एक नेता है, जो जीनोम और ट्रांसक्रिप्टोम का 3डी में अध्ययन करता है, जीन की गतिविधि को कोशिकीय या यहां तक कि अंतरकोशिकीय स्तर पर देखने की अनुमति देता है।
कंपनी की स्थापना 2012 में हुई थी, जिसके संस्थापकों में सर्ज सैक्सोनोव शामिल थे, जो व्यक्तिगत जीनोम परीक्षण कंपनी 23एंडमी के अनुसंधान और विकास के निदेशक थे।
यह 12वां सबसे बड़ा होल्डिंग है आर्क जेनोमिक रेवोल्यूशन ईटीएफ।
10x जेनोमिक्स ने अपने व्यवसाय का विस्तार करने के लिए अनुसंधान और विकास ($1B+ अनुसंधान और विकास में निवेश) और अधिग्रहण के मिश्रण का उपयोग किया है। विशेष रूप से, इसका विसियम प्लेटफॉर्म टिश्यू स्पेशियल ट्रांसक्रिप्टोमिक्स के लिए 2018 में स्पेशियल ट्रांसक्रिप्टोमिक्स के अधिग्रहण के माध्यम से प्राप्त किया गया था।
यह यही है कि 10x जेनोमिक्स ने अपने जेनियम प्लेटफॉर्म के लिए रीडकोर और कार्टाना का 2020 में अधिग्रहण किया था, जो एकल-कोशिका दृश्यीकरण के लिए है।
2020 में, यह क्रोमियम प्लेटफॉर्म लॉन्च करेगा, जिसे अगले वर्ष क्रोमियम एक्स में अपडेट किया जाएगा, जो एकल-कोशिका आरएनए अनुक्रमण के लिए है।
टेट्रामर शॉप के 2021 में अधिग्रहण के माध्यम से, 10x जेनोमिक्स ने 2022 में बीम लॉन्च किया, जो शोधकर्ताओं को प्रतिरक्षा प्रणाली के घटकों की विस्तार से पहचान करने की अनुमति देता है। यह प्रतिरक्षा और नए रोगों पर शोध में बहुत प्रभावशाली हो सकता है।
10x जेनोमिक्स अधिग्रहण समयरेखा – स्रोत: 10x जेनोमिक्स
कंपनी ने सितंबर 2023 में अपने मुख्य प्रतिद्वंद्वी नैनोस्ट्रिंग के खिलाफ एक महत्वपूर्ण जीत हासिल की. नैनोस्ट्रिंग को अब यूरोप में अपने कोसएमएक्स स्पेशियल मोलेक्युलर इमेजर (एसएमआई) उपकरणों की बिक्री पर प्रतिबंधित किया गया है क्योंकि यह 10x जेनोमिक्स के पेटेंट का उल्लंघन करता है।
यह नैनोस्ट्रिंग के फरवरी 2024 में दिवालियापन के लिए दायर करने और 10x जेनोमिक्स के साथ पेटेंट की लड़ाई के बीच संभावित बिक्री की खोज करने की घोषणा के साथ समाप्त हुआ।
नैनोस्ट्रिंग ने 10x जेनोमिक्स पर मुकदमा चलाने का आरोप लगाया “स्पष्ट रूप से स्थानिक जीव विज्ञान के लिए विभिन्न प्लेटफार्मों के लिए प्रतिस्पर्धी परिदृश्य को कम करने के उद्देश्य से”।
कुल मिलाकर, 10x जेनोमिक्स स्पेशियल बायोलॉजी बाजार में, जिसमें एकल-कोशिका ट्रांसक्रिप्टोमिक्स और एंटीजन मैपिंग शामिल है, एक ठोस बढ़त हासिल करने की स्थिति में लगता है।
कंपनी अभी भी अपने शुरुआती दिनों में, इल्यूमिना और पैसिफिक बायोसाइंस के शुरुआती दिनों की तरह है। अभी के लिए, स्पेशियल बायोलॉजी अकादमिक और मूलभूत अनुसंधान की दुनिया तक सीमित है। लेकिन जैसे कई जैव प्रौद्योगिकियां, यह एक दिन व्यापक हो सकती है, धीरे-धीरे एक चिकित्सा उपकरण बन सकती है, और फिर एक “नियमित” परीक्षण बन सकती है। किसी भी मामले में, स्थापित मशीनों का बढ़ता हुआ पूल उपभोग्य और राजस्व वृद्धि को चला सकता है।
