Illumina (ILMN): Membangun Alat Penggali dan Sekop Era Genomik

Kurva Biaya Sekuensing Genom

Sepanjang sebagian besar sejarah kedokteran, dokter terbatas pada mengamati gejala dan berusaha meredakannya. Hal ini terutama berlaku untuk penyakit non-infeksius yang berasal dari disfungsi tubuh, termasuk penyakit genetik.

Dengan penemuan struktur dan fungsi DNA, menerima Nobel Kedokteran 1962, kami mulai memiliki pemahaman yang lebih baik tentang cara kerja sistem biologis secara sejati. Teknologi PCR, yang menerima Nobel Kedokteran 1993, akan membuka cara baru untuk menganalisisnya.

Hal ini semakin meluas ketika genom lengkap mulai disekuensing. Genom manusia pertama disekuensing pada tahun 2003 setelah 13 tahun kerja keras, dengan biaya $3 miliar. Dengan cepat, sekuesning genom lengkap menjadi semakin murah. Pada tahun 2007, biayanya “hanya” $1 juta untuk sekuesning satu genom. Pada 2014, hanya $1.000. Saat ini, biaya sekitar $200 dan terus menurun.

Ini meniru Hukum Moore, yang menjadikan komputer bagian dari kehidupan sehari-hari dengan memprediksi bahwa jumlah transistor per inci persegi pada sebuah mikrochip akan berlipat ganda setiap tahun sementara biaya produksi per komponen akan berkurang setengah.

Namun, penurunan biaya genomik bahkan lebih spektakuler. Hal ini dimungkinkan oleh NGS: Sekuensing Generasi Berikutnya. NGS memanfaatkan kemajuan chip silikon, tetapi alih-alih membaca kode biner, ia membaca kode genetik. Semakin maju produksi chip silikon, semakin efisien NGS menjadi.

Dalam sepuluh tahun terakhir, biaya per genom telah menurun drastis hingga menjadi tes murah di antara berbagai tes yang tersedia bagi profesional medis.

Sumber: Illumina

Di pusat revolusi ini adalah perusahaan mesin sekuesning genom terbesar: Illumina.

Gambaran Umum Illumina

Illumina dalam Angka

Sebagai produsen mesin sekuesning genom terbesar, Illumina telah menjadi pelopor di bidang ini dan mendorong teknologi sekuesning selama beberapa dekade.

Saat ini Illumina memiliki lebih dari 22.000 sekuesner terpasang di 165 negara.

Sekitar setengah dari konsumen mesin sekuesning Illumina digunakan dalam aplikasi klinis, sementara setengah lainnya digunakan di laboratorium riset publik dan swasta. Dalam aplikasi klinis, setengah permintaan berasal dari onkologi, diikuti oleh tes gen-penyakit (GDT).

Sumber: Illumina

Sebagian besar pendapatan Illumina berasal dari Amerika dan Eropa, dengan hanya 7% berasal dari China. Jadi klasifikasi terbaru Illumina dalam “daftar entitas tidak dapat diandalkan” China sebagai balasan atas tarif Trump tampaknya tidak akan berdampak signifikan. Namun, hal ini dapat menghentikan rencana perusahaan untuk memperluas produksi yang berlokasi di China termasuk instrumen dan konsumen hingga 2028.

Sumber: Illumina

Genomik Baca Pendek

Illumina berfokus pada pembacaan urutan genetik pendek. Ini berarti ia membaca segmen kecil genom satu per satu, kemudian menyusunnya menjadi satu kesatuan yang koheren.

Ini belum tentu jenis sekuesning yang digunakan untuk proyek riset kompleks, yang lebih memilih sekuesning baca panjang, namun ini adalah yang paling umum dilakukan. Sekuesning baca panjang secara bertahap menjadi niche yang dipilih oleh pesaing lama Illumina, Pacific Bioscience.

Baca pendek adalah metode yang digunakan untuk genotiping, menemukan varian nukleotida tunggal yang terkait dengan penyakit genetik (kasus paling umum), dan mendeteksi kanker secara dini dengan biopsi cair (lebih lanjut tentang teknologi dan pasar ini di bawah).

Perusahaan memperkirakan permintaan untuk NGS (Sekuensing Generasi Berikutnya) akan tumbuh 18% CAGR untuk aplikasi klinis dan 6% CAGR untuk riset, meningkatkan total pasar yang dapat dijangkau (TAM) sektor dari $100 miliar untuk klinis dan $25 miliar untuk riset pada tahun 2033.

Sumber: Illumina

Model Bisnis & Pangsa Pasar

Illumina menghasilkan sebagian uang dari penjualan mesin sekuesningnya, tetapi sebagian besar pendapatannya berasal dari konsumen yang digunakan untuk mengoperasikan mesin tersebut dan melakukan sekuesning. Konsumen ini berupa bahan kimia khusus dan untai DNA, dengan setiap mesin sekuesning biasanya hanya bekerja dengan produk yang disediakan oleh produsen asli.

Sebagai contoh, pada Q4 2024, $698 juta dari total pendapatan $1,1 miliar berasal dari penjualan konsumen. Sebagian besar pendapatan berulang ini terkait dengan mesin sekuesning berkecepatan tinggi terbaru Illumina NovaSeq X, yang dirilis akhir 2023 dan kini sepenuhnya diterapkan, bertanggung jawab atas 2040% dari total pendapatan konsumen.

Jadi ini tidak hanya menciptakan aliran pendapatan yang stabil bagi Illumina, tetapi juga mengikat pelanggannya dalam kemitraan jangka panjang dengan perusahaan.

Pelanggan yang ada juga cenderung enggan beralih ke pemasok lain karena protokol riset atau medis mereka telah dikalibrasi dengan mesin Illumina. Selain itu, membandingkan hasil antara mesin yang berbeda untuk riset lanjutan dapat menjadi sulit.

Sehingga setiap redesign akan mahal dan memakan waktu, serta melibatkan pelatihan ulang teknisi dan peneliti yang melakukan sekuesning.

Secara historis, efek ini, mengunci pelanggan yang ada dalam ekosistem Illumina, telah menjadi keunggulan kompetitif yang kuat, secara signifikan membatasi kemampuan pesaing seperti Pacific Biosciences untuk menembus pasar.

Sebagai cerminan dominasi pasar ini, Illumina memiliki pangsa pasar lebih dari 90% dalam pengujian genomik klinis pada tahun 2024.

Jadi meskipun pasar niche dan area riset spesifik melihat lebih banyak kompetisi (seperti sekuesning baca panjang PacBio, throughput menengah Element Bioscience, atau sekuesning biaya rendah Ultima Genomics), Illumina masih mengendalikan sebagian besar pasar DNA & sekuesning genom.

Kinerja Keuangan Illumina

Meskipun ada kemajuan pesat dalam teknologi genomik, dan persetujuan obat pengeditan gen berbasis CRISPR pertama untuk CRISPR Therapeutics (ikuti tautan untuk laporan investasi terkait), beberapa tahun terakhir sulit bagi investor Illumina.

Hal ini mengikuti penurunan umum di sektor biotek, setelah pertumbuhan kuat dan ekspektasi yang lebih kuat lagi selama tahun pandemi, mencapai puncak pada 2021.

Sumber: Google Finance

Angka pasar saham ini tidak mencerminkan pertumbuhan perusahaan, dengan pertumbuhan aktivitas sekuesning sebesar 30% tahun ke tahun, terutama karena adopsi yang meningkat dari instrumen throughput tinggi dan menengah.

Dan Illumina telah menghabiskan sejumlah besar uang untuk R&D guna menyiapkan generasi berikutnya dari teknologi sekuesning, sekitar $1,2 miliar hanya pada tahun 2024.

Masa Depan Illumina

Multiomik

Munculnya sekuesning genom yang murah dan otomatis telah menghasilkan banjir data biologis seperti belum pernah terjadi sebelumnya.

Seiring dengan itu, kompleksitas sistem hidup yang luar biasa telah memunculkan multiomik, sebuah bidang yang menggabungkan semua sub-segmen -omik ilmu biologi dan dianggap sebagai langkah selanjutnya dalam bioteknologi:

• Genomik: analisis urutan DNA di inti sel.
• Transkriptomik: analisis mRNA yang membawa instruksi DNA.
• Epigenomik: modifikasi genom tanpa memengaruhi urutan genetik, atau “epigenetika”.
• Proteomik: analisis protein, termasuk modifikasi protein dengan gula (“post-translational”).
• Metabolomik: analisis senyawa kimia dan metabolisme.
• Mikrobiomik: analisis semua mikroba yang hidup di dalam atau pada tubuh.
• Multiomik sel tunggal: analisis multiomik pada sel individu.
• Biologi spasial: analisis dalam 3D lokasi mRNA, protein, atau sel spesifik.

Sumber:  Ark Research

Bidang baru muncul, misalnya, Agrigenomik (genomik untuk meningkatkan hasil pertanian), Genomik ekologi (menilai secara akurat kesehatan ekosistem dan keberagaman genetiknya), atau Biologi Sintetis (menciptakan gen, sifat, atau organisme baru dengan tujuan spesifik).

Meskipun ini tampak luar biasa (dan memang begitu bagi para peneliti di bidang ini), dua elemen perlu dipahami untuk memahami revolusi multiomik:

• Genomik tetap berada di pusat multiomik sebagai kumpulan data yang paling dipahami, dan “set instruksi” mengatur semua fenomena biologis lainnya dalam organisme hidup. Ini sering menjadi elemen penghubung antara data multiomik yang berbeda.
• Kemajuan bersamaan dalam analisis data dan AI sangat membantu menjadikan banjir data ini berguna, terutama dengan mengkorelasikannya dengan data genomik.

Sebagai respons terhadap ledakan kompleksitas data biologis ini, Illumina dengan cepat berkembang menjadi perusahaan perangkat lunak, berupaya menyediakan solusi terintegrasi secara native pada berbagai titik analisis multiomik.

Sumber: Illumina

Hal ini juga dicapai melalui kemitraan erat dengan banyak pihak untuk mengintegrasikan data dan alat genomik: program genomik nasional, Nvidia (NVDA ), Broad Clinical Labs, dll.

Sumber: Illumina

Transkriptomik

Bidang yang berkembang selain genomik adalah transkriptomik, ilmu yang menganalisis mRNA, molekul yang membawa informasi DNA, dan membentuk protein yang berguna. Jika DNA adalah cetak biru bagi bagian mesin biologis (protein), mRNA adalah set instruksi yang merinci berapa banyak yang harus dibuat dan ke mana bagian-bagian tersebut ditempatkan.

Jadi, transkriptom memberi kita berapa banyak, kapan, dan di mana gen aktif. Sejauh ini, analisis tersebut sebagian besar dilakukan pada gen target, dengan sekuesning transkriptom lengkap menjadi proposal yang cukup mahal, serta tantangan teknis.

Illumina telah mengumumkan untuk tahun 2026 sebuah mesin transkriptom lengkap yang menggabungkan transkriptomik dengan biologi spasial, sebuah sektor yang hingga kini sebagian besar dikendalikan oleh 10x Genomics.

Teknologi spasial Illumina akan memungkinkan peneliti untuk memeriksa kedekatan spasial jutaan sel per eksperimen, didukung oleh area penangkapan yang sembilan kali lebih besar daripada teknologi yang ada, dan dengan resolusi empat kali lebih tinggi.

Sebagai solusi lengkap end-to-end, teknologi ini juga akan memberikan nilai tertinggi bagi peneliti sel tunggal dan spasial dengan harga yang lebih terjangkau. Solusi spasial ini melampaui standar industri dalam skala dan akurasi.

Sumber: PR News Wire.

Solusi ini akan kompatibel dengan sekuesner NextSeq dan NovaSeq milik Illumina, yang akan membantu mengurangi biaya program berskala besar.

Langkah agresif ini ke dalam transkriptomik dan biologi spasial akan melengkapi peluncuran Illumina pada paruh pertama 2025 dari solusi proteomiknya (analisis protein) untuk lebih meningkatkan perannya dalam analisis multiomik.

Biopsi Cair

Selain pengobatan individual melalui genom lengkap, dan riset multiomik kompleks, aplikasi sekuesning yang berkembang cepat adalah dalam terapi kanker.

Saat ini, sekuesning genom lengkap sel kanker yang dikumpulkan melalui biopsi telah menjadi komponen kunci terapi kanker, membantu ahli onkologi menentukan perawatan terbaik untuk pasien tertentu, mendorong penjualan Illumina di pasar klinis.

Namun, pasar baru yang lebih besar sedang terbuka dalam deteksi kanker dini, metode yang disebut biopsi cair. Metode ini mendeteksi urutan genetik abnormal kanker, atau ctDNA (DNA tumor yang beredar).

Keunikannya terletak pada fakta bahwa ia tidak bergantung pada radiografi atau biopsi spesifik organ, melainkan pada sampel darah sederhana.

Juga disebut Deteksi Dini Multi-Kanker (MCED), metode ini diketahui efektif, namun hingga kini terlalu mahal dan tidak dapat diandalkan untuk digunakan dalam setting klinis, apalagi untuk skrining kanker pada populasi umum.

Berkat alat sekuesning yang lebih kuat, hal ini berubah dengan cepat.

Sumber: Ark Invest

Saga Grail

Di sinilah situasinya menjadi sedikit rumit bagi Illumina. Perusahaan ini menjadi pelopor dalam biopsi cair dan mengembangkan secara internal departemen sendiri, mendorong teknologi dengan memanfaatkan keahlian mendalamnya dalam deteksi materi genetik, sebagai perusahaan bernama Grail.

Kemudian perusahaan ini dipisahkan dari Illumina, kemudian diakuisisi kembali dengan harga jauh lebih tinggi daripada harga IPO, dan kini dipaksa kembali dipisahkan oleh otoritas persaingan di AS dan UE.

Jadi Grail kini menjadi perusahaan mandiri yang sepenuhnya independen dari Illumina, dan terdaftar di NASDAQ.

Kegagalan keseluruhan ini menyebabkan investor mempertanyakan kejujuran dewan Illumina dan menjadi kontributor lain terhadap kinerja buruk harga saham Illumina dalam 2 tahun terakhir. Terutama karena investor aktivis Carl Icahn yang secara aktif mengguncang situasi, akhirnya menyebabkan kepergian CEO Illumina.

Namun, hal ini kini menjadi masa lalu, dan Grail telah tampil kuat sejak IPO, dengan asuransi kesehatan baru menambahkan tes deteksi dini multi-kanker Grail dalam cakupannya, termasuk TRICARE, yang merupakan salah satu rencana kesehatan terbesar di AS.

Perusahaan menjual hampir 3 kali lebih banyak tes pada 2024 dibandingkan 2022, dan memperkirakan pertumbuhan akan terus berlanjut dalam beberapa tahun mendatang, bahkan sebelum memulai di negara lain selain AS.

Grail hanyalah satu dari banyak perusahaan biopsi cair, dan kini Illumina tidak langsung memilikinya, perusahaan biopsi cair lain (seperti Exact Sciences Corporation, Guardant Health, atau Natera) kurang mungkin memilih teknologi sekuesning kompetitor dibanding Illumina. Pasar biopsi cair diperkirakan tumbuh 13,9% CAGR hingga 2034.

Sumber: Precedence Research

Jadi, meskipun menjadi gangguan yang tidak diinginkan, pada akhirnya, pemisahan Grail dapat membantu Illumina tetap menjadi penyedia utama sekuesner genetik yang digunakan dalam teknologi biopsi cair, terlepas dari penyedia tes yang digunakan.

Perspektif Jangka Panjang

Illumina telah menjadi kontributor utama dalam revolusi genomik yang sedang berlangsung di biotek dan kedokteran. Hal ini baru mulai mencapai kesadaran arus utama, dengan terapi pengeditan gen untuk penyakit langka dan skrining kanker menjadi pasar multi-miliar pertama yang muncul dari pendekatan medis baru ini.

Ini juga merupakan bidang dengan penetrasi pasar masih rendah untuk teknik Sekuensing Generasi Berikutnya (NGS), memberi mereka ruang untuk tumbuh 10-20 kali lipat dengan menggantikan teknologi yang lebih lama, kurang sensitif, lebih mahal, atau lebih invasif.

Sumber: Ark Research

Dalam jangka panjang, kemungkinan besar teknologi genomik dan multiomik akan menjadi bagian dari kehidupan sehari-hari kita. Misalnya, setiap bayi baru lahir mungkin ditawarkan oleh asuransi kesehatan analisis genom lengkap sejak hari pertama mereka.

Data ini kemudian dapat digunakan untuk menyesuaikan pilihan obat dan dosisnya, mengevaluasi risiko kanker spesifik atau risiko kesehatan lainnya, bahkan memberikan saran gaya hidup terbaik yang harus diadopsi.

Hal ini kemungkinan akan terjadi bersamaan dengan teknologi AI yang mempercepat pengembangan obat dan terapi baru, serta menangani sejumlah besar data yang dihasilkan ilmu multiomik.

Sumber: Ark Research

Kesimpulan

Illumina adalah salah satu saham “alat dan sekop” terkemuka di sektor biotek, memimpin upaya menurunkan biaya analisis genomik. Saat ini perusahaan berkembang menjadi perusahaan multiomik lengkap, memanfaatkan reputasi luar biasa yang ada serta jaringan sekuesner terpasang untuk memperluas ke sektor -omik baru yang penting seperti transkriptomik dan proteomik.

Ia juga akan menjadi alat analitis kunci bagi klinisi, dengan pentingnya yang semakin meningkat seiring waktu, dimulai dengan skrining biopsi cair untuk kanker yang tidak terlihat dan tidak terdeteksi menggunakan hanya sampel darah.

Dalam jangka panjang, penanda baru dan wawasan tentang tubuh kita kemungkinan akan menciptakan permintaan lebih lanjut untuk analisis genomik dan multiomik, menjadi bagian dari alat pencegahan untuk menjaga kesehatan dan mendeteksi masalah kesehatan bahkan sebelum gejala muncul.

Namun, pergerakan saham perusahaan telah menjadi tantangan bagi investor, dengan sektor biotek yang sedang menurun serta keputusan yang kurang ideal terkait Grail oleh manajemen perusahaan.

Dengan orang baru yang memegang kendali dan Grail yang dijual kembali, jalur kembali ke keunggulan teknis dalam analisis biologis kini jelas, begitu pula rangkaian perangkat lunak, proteomik, biologi spasial, dan alat transkriptomik untuk dua tahun ke depan.

Berita Terbaru tentang Illumina