Twist Bioscience (TWST): DNA On-Demand Con Silicon Chips

Come La Tecnologia Dei Chip Di Silicio Potenzia La Biotecnologia

A prima vista, i mondi della tecnologia del silicio e della biotecnologia sembrano piuttosto lontani.

Da un lato, le tecnologie legate all’IT trattano sistemi interamente creati dall’uomo. Da una prospettiva di investimento, spesso si concentrano di più sul software (sistemi operativi, SaaS, social media e ecosistemi di app store) che sull’hardware (anche se la recente ascesa dell’AI e di Nvidia come l’azienda più preziosa del mondo ha cambiato leggermente le cose).

Nel frattempo, la biotecnologia riguarda la comprensione di un sistema naturale ultra-complesso già esistente. Quindi, svelare il mistero della biologia richiede molti esperimenti scientifici fisici, dalle cellule di laboratorio e colture, ai trial clinici che coinvolgono migliaia di persone.

Da una prospettiva di investimento, la biotecnologia è spesso sinonimo di industria farmaceutica, poiché la maggior parte dei ricavi del settore biotecnologico proviene da farmaci salvavita, come quelli contro il cancro, l’insulina e i farmaci per la pressione sanguigna.

I due settori “tech”, tuttavia, hanno una sovrapposizione nascosta: i progressi nella tecnologia hardware del silicio sono fondamentali per il recente boom nella capacità della biotecnologia. Ad esempio, le macchine di sequenziamento del genoma di Illumina (ILMN ) utilizzano laser avanzati e chip di silicio per leggere un intero genoma per meno di 200 dollari per genoma.

Più venivano prodotti chip di silicio, più la sequenziamento di nuova generazione (NGS) diventava efficiente.

Nell’ultimo decennio, il costo per genoma è diminuito al punto da diventare un test relativamente a buon mercato tra l’arsenale di test disponibili per i professionisti medici.

Fonte: Illumina

Un’altra azienda sta ora utilizzando la tecnologia dei chip di silicio per cambiare completamente ciò che è possibile ottenere con la biotecnologia, rendendo il DNA così facile da “scrivere” come il codice del computer: Twist Bioscience.

Scrivere DNA On Demand

DNA, RNA E Proteine

Le cellule viventi sono controllate attraverso un complesso sistema di istruzioni codificate nel genoma dell’organismo, sotto forma di sequenze di DNA.

Questi geni vengono “letti” e convertiti in mRNA, che viene poi utilizzato per produrre proteine (inclusi enzimi). Se le cellule fossero fabbriche, i geni sarebbero il progetto, l’mRNA sarebbe la direzione e le proteine sarebbero le macchine e gli strumenti che attrezzano la fabbrica.

Per molto tempo, i biologi potevano solo duplicare sequenze genetiche esistenti attraverso la tecnologia PCR. Quindi hanno imparato lentamente a modificare le sequenze di DNA, in modo sempre più controllato, al punto in cui potevano produrre quasi qualsiasi sequenza genetica su richiesta.

Il mercato della sintesi del DNA è cresciuto rapidamente, raggiungendo 4,5 miliardi di dollari nel 2024, e si prevede che continui a crescere con un tasso di crescita annuo composto del 17,5% tra il 2025 e il 2032.

Fonte: Fortune Business Insights

Mentre inizialmente dominato da ricercatori biologici e medici, la sintesi del DNA è ora utilizzata principalmente per scopi diagnostici e terapeutici, una tendenza che si prevede persista in futuro.

Fonte: Fortune Business Insights

Questo era, tuttavia, ancora un processo laborioso, che richiedeva molto disegno da parte di scienziati con dottorato di ricerca, lavoro manuale e sostanze chimiche costose. Quindi, anche se la capacità di generazione della sequenza è aumentata insieme alla capacità di lettura del genoma, un volume di scrittura del DNA più grande era ancora fuori portata.

Fonte: MDPI

Da Sintesi Colonna a Chip Di Silicio (9.600 Geni/Run)

Con chip di silicio miniaturizzati, è diventato progressivamente possibile gestire il DNA in quantità molto piccole e sintetizzarlo allo stesso modo.

Ciò significa che la sintesi del DNA può essere eseguita a livello nanoscale, con un livello di controllo senza precedenti, con un singolo chip di silicio in grado di produrre quasi 10.000 geni alla volta, invece di uno alla volta con i metodi classici.

Fonte: Twist Bioscience

Questo è un metodo che non solo è più produttivo, ma può e deve essere interamente automatizzato, accelerando la produzione e riducendo i costi di manodopera associati.

Panoramica Su Twist Bioscience

Fondata nel 2013, Twist è stata una pioniera nel dispiegamento della sintesi del DNA nei chip, un settore in crescita della biologia sintetica.

12 anni dopo, l’azienda genera quasi 100 milioni di dollari di entrate trimestrali (96,1 milioni di dollari nel terzo trimestre del 2025, con un aumento del 18% rispetto all’anno precedente), con l’obiettivo di raggiungere il segno di un miliardo di dollari di entrate annuali.

“Nel terzo trimestre dell’anno fiscale 2025, abbiamo conseguito un altro trimestre di entrate record.

Abbiamo aggiunto centinaia di nuovi clienti netti e lanciato il primo di una serie di pianificati ampliamenti del portafoglio SynBio, gettando le basi per una solida e sostenuta crescita futura.”

Emily M. Leproust – Amministratore Delegato e co-fondatrice di Twist Bioscience.

Fonte: Twist Bioscience

Twist impiega circa 1.100 persone. Ha sede a San Francisco, con altri uffici negli Stati Uniti, in Israele, in Cina, a Singapore e in Corea. La maggior parte della produzione avviene a San Francisco o presso il “Factory of the Future” dell’azienda a Wilsonville, nell’Oregon, che fornisce una superficie di 210.000 piedi quadrati.

“Dobbiamo pianificare gli spazi con 18-24 mesi di anticipo. Mentre ci concentriamo sul costruire con successo il nostro sito iniziale a Portland per consegnare i prodotti iniziali nel 2022, crediamo che sia imperativo pianificare la crescita a lungo termine che vediamo davanti a noi.”

Emily M. Leproust (nel 2021) – Amministratore Delegato e co-fondatrice di Twist Bioscience

La maggior parte dei ricavi dell’azienda proviene dai mercati nordamericani, ma le vendite europee stanno crescendo rapidamente anche lì.

Fonte: Twist Bioscience

Divisioni Di Twist Bioscience

Le suddivisioni dell’azienda sono tutte basate su una tecnologia fondamentale comune, la sua piattaforma DNA-su-silicio, ma con differenze significative nei prodotti finali e nei mercati a cui si rivolge.

Fonte: Twist Bioscience

NGS

L’attività di sequenziamento di nuova generazione è la più grande dell’azienda, responsabile di oltre la metà dei ricavi totali.

Consente l’analisi di sequenze di DNA complesse, compiti come la biopsia liquida, la rilevazione del materiale genetico delle cellule cancerose da un semplice campione di sangue.

Nel terzo trimestre del 2025, l’NGS è cresciuto del 27% rispetto all’anno precedente, diventando il principale driver di crescita dei ricavi dell’azienda. Di conseguenza, questo segmento dovrebbe diventare ancora più preminente nel prossimo futuro.

Il nuovo “Twist cfDNA Pan-Cancer Reference Standard v2” dell’azienda può rilevare 458 varianti tumorali uniche (DNA tumorale circolante, o ctDNA), coprendo 84 geni coinvolti nel cancro.

Fonte: MedLine Plus

Altri prodotti NGS prodotti da Twist includono strumenti che vanno oltre la semplice lettura delle sequenze genetiche, ad esempio:

• Exome 2.0, per rilevare malattie rare ed ereditarie.
• Twist Genotyping Panel – Human 600k, per identificare i fattori genetici delle malattie legate a più geni.
• MRD Rapid 500 Panel, per rilevare un piccolo numero di cellule cancerose maligne che rimangono nel corpo dopo una terapia contro il cancro di successo, un fattore di rischio importante per la recidiva.
• Twist Human Methylome Panel, per applicazioni che vanno dalla metastasi del cancro, allo sviluppo umano e alla genomica funzionale.

“La sequenziamento del DNA circolante ci dà la possibilità di apprendere molto di più sullo stato del cancro – che tipo di cancro è presente, è probabile che risponda alla terapia di prima linea e ci sono mutazioni emergenti che potrebbero influenzare quella risposta?”

Mark Murakami – MD & professore assistente di medicina alla Harvard Medical School

SynBio

SynBio va oltre la lettura genetica (NGS), su strumenti più specializzati per esigenze di ricerca biotecnologica o medica specifiche. Ad esempio:

• TCR Libraries, utilizzati per la terapia cellulare adottiva (ACT), utilizzano recettori T-cellulari ingegnerizzati per bersagliare antigeni tumorali specifici.
• Spread-Out Low Diversity (SOLD) libraries, per l’analisi di un database di variazioni nelle proteine.
• Oligopools, frammenti di geni, & vettori, garantendo la produzione di sequenze genetiche di alta qualità e rimuovendo la necessità per i ricercatori di generarle da soli, spesso a un costo più alto e a un livello di qualità inferiore.
• Progettazione e produzione di antigeni e anticorpi personalizzati, da 1.000 antigeni pronti all’uso a produzioni personalizzate di altri antigeni utilizzando vettori di immunizzazione proprietari per la produzione nel topo.

BioPharma Solutions

Questo segmento è il più piccolo in termini di entrate e consiste essenzialmente di strumenti sviluppati internamente per le esigenze di R&D di Twist, successivamente riproposti come servizi. Ciò include, ad esempio:

• Umanizzazione degli anticorpi in silico& Topi transgenici umanizzati (HuTg), utilizzando intelligenza artificiale per trasformare gli anticorpi sviluppati nel topo in anticorpi funzionali umani.
• Piattaforma DiversimAb™, progettata per offrire la massima diversità degli anticorpi.

Questo segmento riflette il potenziale dell’attenzione a lungo termine dell’azienda per la R&S, con molte delle altre attività che derivano da programmi di ricerca avviati molti anni fa.

Fonte: Twist Bioscience

Altre Applicazioni

AgriBio

Non tutte le applicazioni della biologia sintetica e della produzione di sequenze di DNA su chip sono biomediche. Un altro campo importante, in rapida espansione, è l’agricoltura e la produzione di alimenti.

Questi metodi possono essere utilizzati per migliorare le piante, nonché il bestiame, come la capacità delle piante e degli animali di sopravvivere o addirittura prosperare nonostante temperature estreme, siccità, salinità o pressione dei parassiti.

Gli strumenti di biologia sintetica possono anche identificare nuovi geni e quindi utilizzarli per ingegnerizzare microrganismi che fissano l’azoto in modo più efficiente, sequestrano più carbonio e crescono in condizioni avverse.

Infine, gli strumenti NGS possono essere utilizzati per la rapida rilevazione e sorveglianza dei patogeni delle piante e degli animali.

Archiviazione Dati

Un’applicazione ancora più innovativa degli strumenti di Twist Bioscience è l’archiviazione dei dati, con il DNA che potrebbe sostituire la memoria a silicio per alcune applicazioni, dimostrando ulteriormente l’interconnessione della tecnologia del silicio e della biotecnologia.

Il DNA è in realtà un mezzo di informazione straordinariamente denso, con una densità di informazione del DNA di 1,47 terabit/mm2 o 950 terabit/pollice quadrato, o più di 800 volte la densità dei dischi rigidi dei computer.

I costi in calo e i miglioramenti nell’accuratezza della sintesi del DNA sintetico, in gran parte guidati da Twist Bioscience, rendono ora possibile l’archiviazione dei dati di alta qualità.

L’archiviazione dei dati su DNA è stabile per un lungo periodo di tempo, senza richiedere materiali costosi o inquinanti. L’archiviazione non richiede energia.

Il supporto tradizionale si degrada nel tempo – anche in ambienti strettamente controllati. L’archiviazione dei dati sintetici su DNA è stabile in un ambiente di ufficio normale con un’affidabilità del 99,99999999999%.

L’Alleanza per l’Archiviazione dei Dati su DNA è stata recentemente costituita e include l’azienda di sintesi del DNA Twist Bioscience, l’azienda di sequenziamento genomico Illumina, l’azienda di archiviazione dei dati Western Digital, Microsoft, Lenovo e molti altri.

Questa tecnologia è stata scissa in una società separata nel maggio 2025, con il nome di Atlas Data Storage, che ha successivamente raccolto 155 milioni di dollari in finanziamenti iniziali.

Atlas acquisirà in licenza la tecnologia di archiviazione dei dati su DNA esistente di Twist e perseguirà la commercializzazione attraverso programmi di accesso anticipato.

“L’opportunità di creare un intero nuovo mezzo di archiviazione non si presenta spesso. In Atlas Data Storage, stiamo facendo pionieristicamente uso del DNA per l’archiviazione ad alta capacità.

Il DNA consente un’archiviazione dei dati altamente scalabile, ultra-densa, sicura e permanente e il potenziale per ridisegnare l’archiviazione è enorme. Atlas ha la giusta squadra e la giusta tecnologia per realizzare questa promessa.”

Varun Mehta, Amministratore Delegato di Atlas Data Storage.

Mentre più stabile ed efficiente dal punto di vista energetico, leggere il DNA è ancora molto più complesso che leggere un hard disk. Quindi, l’archiviazione dei dati su DNA è probabilmente più adatta ai dati d’archivio e ad altri dati che non vengono consultati spesso per il prossimo futuro.

Fonte: Atlas Data Storage

Canale Di Vendita Innovativo

Se l’innovazione tecnologica è al cuore di Twist Bioscience, l’azienda è anche molto innovativa quando si tratta del suo canale di vendita.

Tradizionalmente, ordinare sequenze di DNA o RNA personalizzate è un processo piuttosto lento e complesso, che richiede tempo e professionisti esperti, ed è molto difficile stimare i costi finali.

Al posto di questo, Twist offre un servizio online con stima istantanea di whether la sequenza può essere prodotta, preventivi automatizzati e tracciamento degli ordini automatizzato.

Fonte: Twist Bioscience

Fonte: Twist Bioscience

Poiché gli scienziati e i professionisti medici raramente apprezzano ulteriori passaggi burocratici che ostacolano la loro ricerca, o in realtà qualsiasi interazione con i rappresentanti delle vendite, questo si traduce in un forte vantaggio competitivo per l’azienda.

Twist ha alcuni strumenti interni molto validi che il team di design utilizza per aiutarci a migliorare l’efficienza dello sviluppo iniziale dei pannelli.

È per questo che continuiamo a utilizzare Twist, perché abbiamo realmente apprezzato la copertura costante sul lato chimico e lavorare con il team di design è stato un vero piacere. Ciò conta molto per me.

Mark Murakami – MD & professore assistente di medicina alla Harvard Medical School

L’azienda fornisce anche strumenti online per l’ottimizzazione della sequenza genetica ordinata, con funzionalità ergonomiche raramente disponibili negli strumenti sviluppati nell’ambito accademico.

Fonte: Twist Bioscience

La facilità d’uso aiuta anche l’onboarding di nuovi clienti, con l’azienda che vede aumentare la spesa dei clienti nel tempo, “da un gene da 100 dollari a un progetto di scoperta da 250.000 dollari”.

Per volumi di ordine più grandi, è anche possibile integrarsi con l’API dell’azienda per l’integrazione degli acquisti, l’elenco degli indirizzi IP sicuri e le previsioni di budget.

Biotecnologia Verde

Grazie al volume molto più piccolo di composti chimici utilizzato sui suoi chip di silicio rispetto ai metodi tradizionali, la sintesi del DNA di Twist è anche molto più verde.

Ad esempio, i pannelli NGS di oligopanelli dell’azienda emettono quasi 3.000 volte meno CO2 dei metodi più vecchi.

Fonte: Twist Bioscience

Lo stesso vale per la capacità di scrittura del DNA SynBio, che è sorprendentemente inquinante per l’approccio convenzionale, equivalente a 59 miglia percorse in auto per produrre un gene, rispetto a 0,092 miglia con Twist Bioscience.

Fonte: Twist Bioscience

Poiché l’industria sta passando da una domanda di basso volume e focalizzata sulla R&S a un consumo molto più massiccio per la diagnostica, la terapia e il monitoraggio ambientale, le emissioni di carbonio e l’inquinamento associati saranno una preoccupazione crescente.

Ciò potrebbe influenzare la scelta del partner di produzione quando si considerano opzioni per la sintesi del DNA, soprattutto per quanto riguarda l’impatto sul profilo ESG di un’azienda.

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Conclusione

La stampa su richiesta di sequenze di DNA a migliaia a basso costo sta rivoluzionando ciò che la biotecnologia può fare.

Ad esempio, la rilevazione del cancro potrebbe presto richiedere solo un campione di sangue, invece di metodi di screening costosi, sgradevoli e spesso inaffidabili come i scanner e le biopsie.

Allo stesso modo, la possibilità di scrivere interi genomi in termini di sequenza genetica cambia radicalmente il potenziale per l’ingegneria genetica di piante, animali o forse un giorno di esseri umani, specialmente quando combinata con metodi di ingegneria genetica come CRISPR per inserire le sequenze artificiali negli organismi viventi.

Potrebbe anche diventare un modo per archiviare i dati per la posterità.

Ciò rende Twist Bioscience un potenziale fornitore chiave per la maggior parte delle aziende farmaceutiche del mondo, che si affideranno a società come Twist per fornire loro un’abbondanza di sequenze di DNA e RNA sintetiche a buon mercato e affidabili.

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