Biotecnologia

Twist Bioscience (TWST): DNA su richiesta con chip di silicio

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Come la tecnologia dei chip di silicio potenzia la biotecnologia

A prima vista, i mondi della tecnologia al silicio e della biotecnologia sembrano piuttosto distanti.

Da un lato, le tecnologie legate all’IT si occupano di sistemi interamente artificiali. Dal punto di vista degli investimenti, sono spesso più concentrate sul software (sistemi operativi, SaaS, social media e ecosistemi di app store) che sull’hardware (sebbene il recente boom dell’IA e di Nvidia come azienda più preziosa al mondo abbia in parte cambiato questa situazione).

Nel frattempo, la biotecnologia riguarda la comprensione di un sistema naturale già esistente e ultra‑complesso. Pertanto, svelare il mistero della biologia richiede numerosi esperimenti scientifici fisici, dai laboratori e colture cellulari alle sperimentazioni cliniche che coinvolgono migliaia di persone.

Dal punto di vista degli investimenti, la biotecnologia è spesso sinonimo dell’industria farmaceutica, poiché la maggior parte dei ricavi del settore biotech proviene da farmaci salvavita, come i farmaci oncologici, l’insulina e i medicinali per la pressione sanguigna.

Tuttavia, i due settori “tech” hanno una sovrapposizione nascosta: i progressi nell’hardware della tecnologia al silicio sono fondamentali per il recente boom della capacità biotecnologica. Per esempio, le macchine di sequenziamento del genoma di Illumina (ILMN ) utilizzano laser avanzati e chip di silicio per leggere un intero genoma a meno di $200 per genoma.

Più chip di silicio venivano prodotti, più il Next Generation Sequencing (NGS) diventava efficiente.

Negli ultimi dieci anni, il costo per genoma è diminuito al punto da diventare un test relativamente economico tra l’arsenale di esami 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 realizzare con la biotecnologia, rendendo il DNA facile da “scrivere” come il codice informatico: Twist Bioscience.

(TWST )

Scrivere DNA su richiesta

DNA, RNA e proteine

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

Questi geni vengono “letti” e convertiti in mRNA, che a sua volta è utilizzato per produrre proteine (incluse le enzimi). Se le cellule fossero fabbriche, i geni sarebbero il progetto, l’mRNA le istruzioni della direzione e le proteine le macchine e gli strumenti che equipaggiano la fabbrica.

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

Il mercato della sintesi del DNA è cresciuto rapidamente, raggiungendo $4.5B in 2024, e si prevede continui crescita con un CAGR del 17.5% tra il 2025 e il 2032 reaching $4.5B in 2024, and is expected to keep growing by a 17.5% CAGR between 2025 and 2032.

Sebbene inizialmente dominato da ricercatori di biologia e medicina, la sintesi del DNA è ora principalmente utilizzata per scopi diagnostici e terapeutici, una tendenza che dovrebbe persistere in futuro.

Tuttavia, questo rimaneva comunque un processo laborioso, che richiedeva molta progettazione da parte di scienziati con dottorato, lavoro manuale e costosi reagenti. Così, mentre la capacità di generazione di sequenze aumentava insieme alla capacità di lettura del genoma, il volume di scrittura del DNA rimaneva fuori portata.

Fonte: MDPI

Dalla sintesi su colonna ai chip di silicio (9,600 Genes/Run)

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

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

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

Panoramica di Twist Bioscience

Fondata nel 2013, Twist è stata una pioniera nell’impiego della sintesi del DNA su chip, una parte del crescente campo della biologia sintetica.

12 anni dopo, l’azienda genera quasi $100M in ricavi trimestrali ($96.1M nel Q3 2025, in crescita del 18% su base annua), con l’obiettivo di raggiungere il traguardo di un miliardo di dollari di fatturato annuo.

“Nel terzo trimestre del FY 2025, abbiamo consegnato un altro trimestre di fatturato record.

Abbiamo aggiunto centinaia di nuovi clienti netti e lanciato il primo di una serie di espansioni pianificate del portafoglio SynBio, ponendo le basi per una crescita robusta e sostenuta in futuro.”

Emily M. Leproust – CEO e co‑fondatrice di Twist Bioscience.

Twist impiega circa 1.100+ persone. Ha sede a San Francisco, con altre filiali negli USA, in Israele, Cina, Singapore e Corea. La maggior parte della produzione avviene sia a San Francisco sia presso il “Factory of the Future” da $100M dell’azienda a Wilsonville, Oregon, che offre una superficie di 210,000‑square‑foot surface.

“Dobbiamo pianificare lo spazio per circa 18‑24 mesi nel futuro. Mentre ci concentriamo sul completare con successo la nostra sede iniziale di Portland per fornire i prodotti iniziali nel 2022, riteniamo imperativo pianificare la crescita a lungo termine che prevediamo.”

Emily M. Leproust (In 2021)- CEO e co‑fondatrice di Twist Bioscience

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

Divisioni di Twist Bioscience

Le suddivisioni dell’azienda si basano tutte su un’unica tecnologia fondamentale, la sua piattaforma DNA‑on‑silicon, ma presentano differenze significative nei prodotti finali e nei mercati di riferimento.

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, includendo attività come la biopsia liquida, la rilevazione del materiale genetico delle cellule tumorali da un semplice campione di sangue.

Nel Q3 2025, l’NGS è cresciuto del 27 % su base annua, diventando di gran lunga il principale motore 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 è in grado di rilevare 458 varianti tumorali uniche di origine naturale (DNA tumorale circolante, o ctDNA), coprendo 84 diversi geni coinvolti nel cancro.

Altri prodotti NGS prodotti da Twist includono strumenti che vanno oltre la semplice lettura della sequenza genetica, per esempio:

  • Exome 2.0, per rilevare malattie rare ed ereditarie.
  • Twist Genotyping Panel – Human 600k, per identificare il driver genetico di malattie legate a più geni.
  • MRD Rapid 500 Panel, rilevando un piccolo numero di cellule tumorali maligne che rimangono nel corpo dopo una terapia oncologica di successo, un fattore di rischio importante per la recidiva.
  • Twist Human Methylome Panel, per applicazioni dalla metastasi tumorale allo sviluppo umano e alla genomica funzionale.

“Il sequenziamento del cfDNA ci offre la possibilità di apprendere molto di più sullo stato del cancro — quale tipo di cancro è presente, se è probabile che risponda alla terapia di prima linea, e se ci sono mutazioni emergenti che potrebbero influenzare tale risposta?”

Mark Murakami – MD e professore assistente di medicina presso la Harvard Medical School

SynBio

SynBio va oltre la lettura genetica (NGS), offrendo strumenti più specializzati per specifiche ricerche biotecnologiche o esigenze mediche. Per esempio:

  • TCR Libraries, utilizzate per la terapia cellulare adottiva (ACT), impiegano recettori T‑cellulari ingegnerizzati per colpire antigeni specifici del tumore.
  • Spread‑Out Low Diversity (SOLD) libraries, per analizzare un database di variazioni nelle proteine.
  • Oligopools, gene fragments, & vectors, garantendo la produzione di sequenze genetiche di alta qualità e eliminando la necessità per i ricercatori di generarli autonomamente, spesso a costi più elevati e con qualità inferiore.
  • Custom Antigen and Antibody Design and Production, da 1,000 antigeni pronti disponibili a produzione su misura di altri antigeni usando vettori di immunizzazione proprietari per la produzione nei topi.

Soluzioni BioPharma

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

Questo segmento riflette il potenziale dell’attenzione a lungo termine dell’azienda sulla R&D, con molte delle altre attività derivanti da programmi di ricerca avviati molti anni fa.

Altre applicazioni

AgriBio

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

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

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

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

Archiviazione dei dati

Un’applicazione ancora più innovativa degli strumenti di Twist Bioscience è l’archiviazione dei dati, con il DNA potenzialmente in grado di sostituire la memoria basata su silicio per alcune applicazioni, dimostrando ulteriormente l’interconnessione tra tecnologia al silicio e biotecnologia.

Il DNA è in realtà un mezzo straordinariamente denso per l’informazione, con una densità informativa di 1,47 terabit/mm² o 950 terabit/in², ovvero più di 800 volte la densità degli HDD dei computer.

La diminuzione dei costi e i miglioramenti nella precisione della sintesi del DNA sintetico, in gran parte guidati da Twist Bioscience, rendono ora possibile l’archiviazione di dati su DNA di alta qualità.

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

“I media tradizionali si degradano nel tempo — anche in ambienti strettamente controllati. L’archiviazione su DNA sintetico è stabile in un normale ambiente d’ufficio con una affidabilità del 99,99999999999 %.”

The DNA Data Storage Alliance è stata recentemente costituita e include la società di sintesi di DNA Twist Bioscience, la società di sequenziamento genomico Illumina, la società di archiviazione dati Western Digital, Microsoft, Lenovo e many others.

This technology was spun off into a separate company in maggio 2025, under the name Atlas Data Storage, which consequently raised $155M in seed financing.

Atlas licenserà la tecnologia di archiviazione dati su DNA esistente di Twist e perseguirà la commercializzazione tramite programmi di accesso anticipato.

“L’opportunità di creare un nuovo supporto di archiviazione non si presenta spesso. In Atlas Data Storage, stiamo aprendo la strada all’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 rimodellare l’archiviazione è enorme. Atlas ha il team e la tecnologia giusti per realizzare questa promessa.”

Varun Mehta, CEO di Atlas Data Storage.

Sebbene più stabile ed efficiente dal punto di vista energetico, leggere il DNA è ancora molto più complesso rispetto alla lettura di un disco rigido. Pertanto, l’archiviazione dei dati su DNA è probabilmente più adatta per dati di archivio e altri dati a cui si accede raramente nel prossimo futuro.

Canale di vendita innovativo

Se l’innovazione tecnologica è al centro di Twist Bioscience, l’azienda è altrettanto innovativa per quanto riguarda il suo canale di vendita.

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

Al contrario, Twist offre un servizio online con stima istantanea della possibilità di produrre la sequenza, preventivi automatizzati e tracciamento automatico degli ordini.

Poiché scienziati e professionisti medici raramente devono affrontare ulteriori passaggi burocratici che ostacolano la loro ricerca, o interazioni con venditori, ciò si traduce in un forte vantaggio competitivo per l’azienda.

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

Ecco perché continuiamo a usare Twist, perché abbiamo davvero apprezzato la copertura costante sul lato chimico, e lavorare con il team di design è stato un vero piacere. Questo conta molto per me.

Mark Murakami – MD e assistente professore di medicina presso la Harvard Medical School

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

La facilità d’uso aiuta anche l’onboarding di nuovi clienti, con l’azienda che osserva una crescita della spesa dei clienti nel tempo, “da un gene da $100 a un progetto di scoperta da $250.000”.

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

Biotecnologia verde

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

Ad esempio, gli oligopannelli NGS dell’azienda emettono quasi 3,000 volte meno CO₂ rispetto ai metodi più vecchi.

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

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

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

Scorri per scorrere →

Metrica Sintesi legacy a 96 pozzetti Sintesi su chip di silicio Twist Note / Fonte
Genes per run ~1 ~9,600 Panoramica della tecnologia aziendale. :contentReference[oaicite:23]{index=23}
Oligos per chip ~96 >1,000,000 Pagine blog/tech aziendali. :contentReference[oaicite:24]{index=24}
Reagent use per gene Baseline ≈-99.8% Rapporto ESG / note di sostenibilità. :contentReference[oaicite:25]{index=25}
NGS panel CO₂ vs legacy Higher Up to ~3,000× lower Diapositive per investitori (profilo ambientale). :contentReference[oaicite:26]{index=26}

Conclusione

La stampa su richiesta di sequenze di DNA per migliaia di copie 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 scanner e biopsie.

Allo stesso modo, la possibilità di scrivere interi genomi di sequenze genetiche cambia radicalmente il potenziale per l’ingegneria genetica di piante, animali o, forse un giorno, persone, soprattutto se combinata con metodi di ingegneria genetica come CRISPR per inserire le sequenze artificiali negli organismi viventi.

Potrebbe persino diventare un modo per archiviare dati per la posterità.

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

Ultime notizie e sviluppi sul titolo Twist Bioscience (TWST)

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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.