In primo piano

Ginkgo Bioworks (DNA): Costruire la vita su richiesta

mm
Pubblicato il
Aggiornato il
Securities.io maintains rigorous editorial standards and may receive compensation from reviewed links. We are not a registered investment adviser and this is not investment advice. Please view our affiliate disclosure.

Una nuova era per la biotecnologia

Nel corso del tempo, la conoscenza della medicina e della biotecnologia è cambiata in fasi successive importanti. Inizialmente, si trattava principalmente di comprendere i processi biochimici naturali. Poi, i farmaci chimici sintetici hanno iniziato a modificare questi processi. Successivamente, l’ingegneria biologica ha permesso la produzione, da parte di microrganismi GMO, di insulina, ormone della crescita, ecc., a basso costo e sicuri.

Oggi, molte tecnologie stanno convergendo per aprire un’altra era delle bioscienze: Big data, IA, automazione, ingegneria genetica di precisione, analisi avanzate, ecc.

Questa fase di organismi e terapie di nuova ingegneria non si limita a correggere o replicare ciò che la natura ha prodotto, ma crea da zero capacità completamente nuove. Potrebbe rappresentare uno strumento radicale per risolvere la maggior parte dei problemi del mondo moderno: inquinamento plastico, cambiamento climatico, agricoltura sostenibile, produzione industriale non inquinante, biosicurezza, malattie incurabili, medicina rigenerativa, trattamenti per la longevità, ecc.

Affrontare questa nuova pila tecnologica, oltre alla già complessa struttura della ricerca medica, delle sperimentazioni cliniche o delle strutture industriali, può risultare difficile, anche per i leader del settore.

Per questo motivo stanno emergendo aziende specializzate che offrono la loro esperienza come servizio, con nuove forme di offerta come “Research-as-a-Service” o “organismi su richiesta”. E a guidare questo settore emergente c’è un’azienda: Ginkgo Bioworks.

(DNA )

Le origini di Ginkgo Bioworks

L’azienda è stata fondata nel 2008 da cinque scienziati del MIT, per produrre batteri GMO per applicazioni industriali. L’idea centrale era che la maggior parte dei progetti che utilizzano microrganismi modificati dovesse ripetere separatamente gli stessi passaggi prima di raggiungere un prodotto utilizzabile.

Invece, un’azienda come Ginkgo potrebbe eseguire questi passaggi una sola volta e poi concedere in licenza più prodotti da questa base tecnologica e biologica comune.

Pensa a una cellula. È una specie di piccola macchina che funziona con codice digitale, molto simile a un computer, tranne che in questo caso il codice—anziché zero e uno, è costituito da A, T, C e G.

Quindi la biologia sintetica consiste nel programmare le cellule come programmiamo i computer, modificando il codice DNA al loro interno. Siamo in un certo senso programmatori di cellule a noleggio. Il nostro lavoro è far sì che la cellula faccia ciò che i nostri clienti desiderano.

Jason Kelly – Ginkgo Bioworks CEO

Ginkgo è stata la prima azienda biotecnologica a entrare nel famoso programma di accelerazione per start‑up Y Combinator nel 2014 ed è stata, per un periodo, una delle più grandi aziende biotecnologiche private al mondo, valutata a 4,2 miliardi di dollari nel 2019.

L’azienda è diventata pubblica nel 2021 tramite una fusione SPAC e ha ottenuto il ticker NYSE DNA, precedentemente detenuto dal pioniere biotecnologico Genentech (prima della sua acquisizione da parte di Roche).

Servizi unici di Ginkgo & Infrastruttura

Automazione Ginkgo

Un punto di vendita originale per Ginkgo è stato il fatto di generare dati biologici in modo automatizzato e coerente.

Si tratta di uno sviluppo cruciale per la biotecnologia, poiché studi difficili da replicare o confrontare hanno afflitto il settore e qualsiasi tentativo di sistematizzare le scoperte scientifiche è stato incerto.

L’automazione, invece del lavoro manuale laborioso e lento da parte di ricercatori con dottorato, è necessaria anche per mantenere il controllo dei costi.

Per risolvere questi problemi, l’azienda ha sviluppato i Carrelli di Automazione Riconfigurabili (RAC), un blocco modulare per creare biolaboratori automatizzati, con bracci robotici, connessione wireless e slot modulari per dispositivi analitici.

Possono quindi essere collegati tra loro per creare una sorta di “catena di assemblaggio” per esperimenti scientifici e bioanalisi.

Questa soluzione è combinata con un’offerta software, creando una soluzione flessibile che può essere adattata e modificata in pochi giorni o ore, rispetto a infrastrutture di ricerca più rigide che richiedono mesi di costose riconfigurazioni per nuovi progetti.

Ginkgo Datapoint

Mentre l’Automazione genera i dati biologici, Datapoint li elabora in intuizioni utili.

L’elemento chiave è la rapida generazione di dati che possono guidare ulteriori ipotesi e la rapida iterazione di nuovi esperimenti per continuare ad avanzare.

Con questo servizio, Ginkgo può fornire dati che appartengono interamente al cliente, il che rappresenta un vantaggio competitivo per le partnership con altre aziende biotecnologiche o farmaceutiche.

I dati possono essere generati in appena 3 settimane, con oltre decine di migliaia di perturbazioni chimiche e genetiche in vitro per ogni tipo cellulare, e una vasta scelta di metodi analitici disponibili per studiare i risultati.

Lo stesso sistema può essere utilizzato per la rapida generazione di nuovi anticorpi, un tipo di molecola che sta rapidamente diventando un farmaco chiave in oncologia e altri settori medici. Ginkgo può analizzare fino a 2.400 diversi anticorpi in parallelo, grazie a un’infrastruttura di laboratori umidi automatizzati del valore di 1 miliardo di dollari.

Infine, questa tecnologia può anche essere utilizzata per generare e testare nuove sequenze di mRNA molto rapidamente.

Nel complesso, questi dati potrebbero anche essere usati per addestrare agenti IA specializzati nella ricerca biotecnologica, sia direttamente da Ginkgo sia dai suoi clienti se sono disposti a pagare per un accesso illimitato a tali dati. O, per quel che conta, forse aiutare l’IA a calcolare in modo più efficiente dal punto di vista energetico con gli organoidi, micro‑cervelli coltivati in laboratorio e in grado di connettersi a chip di silicio.

Segmenti di Ginkgo Bioworks

Poiché il potenziale per organismi bioingegnerizzati su misura e la biologia sintetica è così vasto, Ginkgo ha opportunità in molti mercati estremamente grandi, in particolare agricoltura, prodotti farmaceutici biologici, biosicurezza, programmi governativi e biotecnologia industriale.

Agricoltura

Poiché l’agricoltura moderna è sotto pressione dalla necessità di pratiche più sostenibili, specie invasive, suoli degradati e cambiamento climatico, le nuove varietà di colture sono molto richieste.

L’azienda gestisce una propria struttura di serre e ha accesso a oltre 387.000 ceppi di piante agronomiche, oltre a 2,7 miliardi di geni in un database metagenomico privato che praticamente non si sovrappone ai database genici pubblici.

L’attenzione di questo segmento è suddivisa tra protezione delle colture (contro parassiti e malattie), nutrizione delle colture (ottimizzazione dei fertilizzanti) e caratteristiche delle piante (tasso di crescita, rese, resistenza a stress idrici o termici, ecc.).

I prodotti di Ginkgo aiutano a creare biocontrollo per i parassiti che altrimenti richiederebbero trattamenti chimici per non distruggere le colture, come ad esempio la partnership con Vitales per controllare le malattie critiche della soia in Brasile.

“Collaborare con Ginkgo ci consente di accelerare i nostri tempi per portare sul mercato soluzioni biocontrollo vitali. L’expertise di Ginkgo nella fermentazione e nella formulazione, con team che lavorano in collaborazione sotto lo stesso tetto, accelererà lo sviluppo di concetti di prodotto economicamente sostenibili.”

Fernando Eduardo Alves de Sousa – Biological Sciences, Vitales

L’elenco dei clienti di Ginkgo nel settore agroalimentare include aziende leader come i giganti globali Bayer e Syngenta.

La partnership con Bayer sta cercando di sostituire i fertilizzanti azotati con batteri; i fertilizzanti azotati consumano il 5 % del gas naturale totale mondiale e sono responsabili del 3 % delle emissioni globali di gas serra.

Biofarmaceutica

Essendo uno dei maggiori generatori di profitto nell’industria biotecnologica, il settore biofarmaceutico è molto importante per Ginkgo. L’azienda ha consolidato relazioni con un impressionante elenco di grandi case farmaceutiche, tra cui Pfizer, Novo Nordisk, Biogen, Moderna e Boehringer Ingelheim.

Crediamo che l’unica combinazione di Ginkgo di competenza nella programmazione cellulare, strumenti proprietari e conoscenza dei sistemi biologici la renda un partner di collaborazione ideale.

Alphonse Galdes – Fmr. Head of Pharmaceutical Operations & Technology at Biogen

La partnership e i servizi sono organizzati attorno a 6 diversi argomenti principali:

  • Produzione ottimizzata di biologici e peptidi, in particolare per Novo Nordisk e Selecta Biosciences.
  • Produzione di ingredienti farmaceutici attivi (API) tramite biocatalisi e fermentazione su larga scala.
  • Soluzioni diagnostiche molecolari, tramite database proprietario di enzimi e progettisti di enzimi esperti.
  • Terapia genica, con focus su nanoparticelle lipidiche e capsule AAV (vettori virali) per la consegna del materiale genetico.
  • Terapia cellulare e editing genetico usando CAR‑T, CRISPR e un altro metodo avanzato per l’editing genetico preciso.
  • Terapie e vaccini a RNA ottimizzando sequenze di mRNA e circRNA per una maggiore durata e espressione proteica, in particolare per Moderna e Pfizer, e sfruttando modelli IA per la generazione di dati mRNA.

L’accesso alla piattaforma proprietaria di Ginkgo aiuterà Pfizer a cercare nuovi e interessanti costrutti di RNA con migliorata stabilità ed espressione, che potrebbero portare a trattamenti più efficaci.

Will Somers – Head of Biomedicine Design at Pfizer

Tra le partnership chiave in crescita recentemente, Novo Nordisk ha ampliato la sua collaborazione con Ginkgo nel 2024. Ciò che era iniziato nel 2022 con un focus ristretto sull’ottimizzazione della produzione ora mira anche a un’espansione più ampia, oltre ad aggiungere la scoperta e lo sviluppo di nuovi farmaci a base proteica.

Questo progresso è un forte indicatore del potenziale che abbiamo di ingegnerizzare sistemi biologici che espanderanno lo spazio chimico dei medicinali biologici.

Brian Vandahl – SVP, Global Research Technologie at Novo Nordisk

Altri programmi di ricerca e partnership di Ginkgo che possono essere menzionati includono:

Biosicurezza & Governo

Durante la pandemia, Ginkgo ha fornito assistenza nella produzione di test per la rilevazione del Covid‑19, con oltre 15 milioni di campioni testati in 11 aeroporti internazionali chiave.

Ora sta contribuendo al monitoraggio H5N1 (influenza aviaria) tramite sorveglianza genomica usando campioni di latte anonimizzati.

L’azienda svolge queste attività principalmente attraverso 2 strumenti: Horizon e Canopy.

Horizon

Si tratta di una suite di reporting biologico composta da software e database con biointelligenza localizzata (BIOINT) per le geografie di interesse. L’idea generale è fornire dati migliori ai decisori in ospedali, governi, compagnie aeree, ecc.

Questo avviene tramite sistemi di allerta precoce, previsione e modellazione delle infezioni, identificazione di hub ad alto rischio, valutazione della preparazione e gestione delle forniture, e può anche essere usato per addestrare IA personalizzate.

Canopy

Canopy è un sistema di sorveglianza localizzata dei patogeni che utilizza PCR rapida per la rilevazione, sequenziamento di nuova generazione e analisi potenziata da IA.

È stato creato per fornire allerta precoce, una migliore valutazione della situazione in tempo reale e colmare le lacune nei dati pubblici.

Insieme a Horizon, Ginkgo può contribuire a gestire meglio potenziali pandemie, epidemie in corso e minacce biologiche generali.

Biotecnologia industriale

Molti sistemi industriali chimici e manifatturieri dipendono da grandi forniture di materiali tossici e/o inquinanti e possono richiedere molta energia. In teoria, la maggior parte di questi potrebbe essere sostituita dalle capacità biochimiche di microrganismi, piante o enzimi isolati.

Ginkgo sta attualmente collaborando con importanti aziende del settore che producono coloranti, aromi, profumi, ecc., come Givaudan, Robertet o Solvay.

Ciò può sostituire catalizzatori chimici o metallici con biocatalizzatori, sostituire ingredienti artificiali con quelli naturali, o produrre a basso costo e in modo più affidabile proteine funzionali.

Incertezza del modello di business di Ginkgo

Nonostante i suoi notevoli risultati tecnici, Ginkgo ha avuto difficoltà dal punto di vista degli investimenti e del prezzo delle azioni.

Ciò è stato in gran parte dovuto al suo modello di business unico, che molti dubitano possa generare abbastanza denaro da giustificare la sua valutazione molto alta del 2021, ulteriormente gonfiata dalla valutazione generale elevata dell’intero settore biotecnologico durante la pandemia.

Il fatto che Ginkgo non riceva royalties per le sue scoperte è un vantaggio commerciale per la stipula di accordi, ma può anche ostacolare gravemente la sua capacità di trarne profitto a lungo termine.

Alcuni elementi che mostrano questo probabilmente stanno iniziando a cambiare. Il primo è la consegna di una pietra miliare importante in un progetto con Merck, che porta a un pagamento di 9 milioni di dollari nel Q4 2024, e l’inizio della fase 2 del progetto con ulteriori pagamenti più consistenti previsti.

Poiché ciò dovrebbe portare a un miglioramento del processo di bioproduzione di Merck, è anche probabile che generi ulteriori entrate per Ginkgo in futuro. L’espansione precedentemente menzionata della collaborazione con il gigante dell’insulina e di Ozempic, Novo Nordisk, sarà anch’essa importante.

In totale, l’azienda dispone di circa 1,7 miliardi di dollari di potenziali ricavi futuri aggregati nel pool di milestone a valle.

L’azienda sta inoltre ora vendendo direttamente i suoi strumenti a ricercatori sia in laboratori pubblici che privati, creando un altro flusso di entrate (inclusi futuri servizi di manutenzione, aggiornamenti e vendite di consumabili) che potrebbe essere più stabile rispetto ai pagamenti di milestone irregolari dai partner.

Nel complesso, i ricavi della biosicurezza stanno diminuendo nell’era post‑pandemica, ma vengono sostituiti da contratti di ingegneria cellulare.

Ristrutturazione

Un altro elemento per migliorare la situazione finanziaria dell’azienda è ridurre i costi generali. Nel 2024, l’azienda ha ridotto aggressivamente i costi non legati a personale e spazi ufficio/laboratorio, diminuendo la spesa trimestrale di quasi 150 milioni di dollari.

Sta inoltre consolidando i suoi molteplici siti accumulati durante l’espansione e diverse acquisizioni, con un solo sito rimasto in Europa e 3 negli Stati Uniti. La consolidazione dell’attività distribuita tra più edifici avverrà presto.

Il futuro modello di business di Ginkgo

A un certo livello, l’azienda dovrà probabilmente effettuare ulteriori transizioni del suo modello di business per convincere gli investitori a tornare.

Una possibilità è un passaggio verso una direzione più incentrata sull’hardware, già avviata dalla vendita di laboratori automatizzati ai ricercatori, dopo essere stata per lo più operante solo tramite queste strutture.

Un’altra opzione potrebbe essere che Ginkgo inizi più produzioni contrattuali su larga scala. La sua esperienza in bioscienze, progettazione di hardware per laboratori e ottimizzazione della produzione per giganti come Merck le conferisce credenziali solide per avere successo in questo percorso.

Infine, va notato che gli asset dell’azienda, come ad esempio miliardi di dollari in laboratori umidi automatizzati, sono fortemente scontati rispetto alla capitalizzazione di mercato attuale, che si attesta al di sotto di 0,5 miliardi di dollari.

Lontano dall’essere solo un’azienda basata su IP, Ginkgo possiede anche solidi asset fisici a sostegno della sua attività e sarebbe difficile da replicare per qualsiasi concorrente.

Conclusione

Ginkgo Bioworks è un pioniere nella biologia sintetica, avendo fatto una mossa nel settore fin dall’inizio, quasi due decenni fa.

Dal punto di vista tecnico, ha rivoluzionato e continua a rivoluzionare il modo in cui i dati biologici vengono generati, analizzati e trasformati in applicazioni utili. Questo ha ripercussioni di vasta portata in agricoltura, medicina, biotecnologia e uso industriale dei bioprodotti.

È anche un’azienda che potrebbe essere stata troppo ambiziosa per il proprio bene, e per gli investitori che hanno acquistato le azioni dell’azienda al suo picco nel 2021. La difficoltà nel far generare all’azienda abbastanza liquidità rapidamente ha causato preoccupazioni e scatenato una crisi duratura, riflessa dal crollo dei prezzi delle azioni.

Tuttavia, Ginkgo Bioworks è diventata un partner chiave per molte delle più grandi aziende farmaceutiche, nessuna delle quali ha interesse a una potenziale bancarotta che probabilmente la vedrebbe acquisita da uno dei suoi concorrenti.

Questo semplice fatto, combinato con cambiamenti al modello di business e alle strutture dei costi, dovrebbe dare all’azienda una nuova traiettoria di crescita e aiutarla a diventare una pietra angolare centrale di un nuovo secolo più sostenibile incentrato sulla biologia.

Ultime notizie su Ginkgo Bioworks

mm

Jonathan è un ex ricercatore di biochimica che ha lavorato nell'analisi genetica e nei trial clinici. Ora è un analista di mercato e scrittore di finanza con un focus su innovazione, cicli di mercato e geopolitica nella sua pubblicazione The Eurasian Century.