5대 최고의 유전체 시퀀싱 기업

유전체 및 멀티오믹 혁명

첫 번째 인간 유전체 해독은 1990년에 시작되어 2003년에 처음 완성되었습니다. 비용은 무려 30억 달러에 달했습니다.

20년이 흐른 지금, 유전체 시퀀싱 비용은 $600/유전체로 감소했습니다. 즉 비용이 5,000,000배 감소한 것입니다! 그리고 $200 수준까지 떨어질 수도 있습니다.

이는 의료 관점에서 유전체학에 접근하는 방식을 완전히 바꾸었습니다. 방대한 양의 데이터를 생성하고 분석할 수 있게 하며, 각 개인이 자신의 고유한 유전적 구성에 맞는 첨단 맞춤형 의료에 접근할 가능성을 제공합니다.

유전체학이 기본적인 의료 서비스가 되면서, 유전체 시퀀싱 기업들은 영양, 노화 방지부터 조기 암 진단에 이르는 다양한 응용 분야와 급성장하는 시장에서 혜택을 얻을 것입니다.

그리고 이것이 전부가 아닙니다. 유전체 DNA 시퀀싱에 사용된 동일한 기술은 전혀 새로운 과학 분야를 창출하는 데에도 활용될 수 있습니다:

• 메타게노믹스: 우리 장내에 서식하는 박테리아의 유전체를 시퀀싱하는 것으로, 우리의 건강에 큰 영향을 미칩니다.
• 전사체& 후생유전학: 유전체가 설계도라면, 전사체는 그 설계도가 실제로 어떻게 사용되는지를 실시간으로 보여줍니다. 이는 많은 난치성 질환 및 대사 문제 해결에 매우 중요한 역할을 할 것입니다.
• 농업유전체학: 유전체학을 활용하여 농작물 수확량과 가축 생산성을 향상시킵니다.
• 생태학 연구: 생태계의 건강을 정확히 평가하고 유전적 다양성을 측정합니다.
• 합성생물학: 특정 목적을 가진 새로운 유전자, 형질, 혹은 전체 유기체를 만드는 기술입니다: 예를 들어 플라스틱을 분해하는 박테리아나 바이오연료를 생산하는 조류 등이 있습니다.

출처: PacBio

5대 최고의 유전체 시퀀싱 기업 / 주식

이 기사에서는 상장된 5대 최고의 유전체 시퀀싱 기업을 다룹니다. Ultima Genomics나 중국의 MGI와 같이 동등하게 중요하지만 비상장 기업은 포함하지 않습니다.

1. Illumina, Inc.

Illumina는 업계에서 가장 크고 오래된 선도적인 유전체 기업으로, 매출이 12억 달러이며 지난 5년간 연평균 11% 성장했습니다.

출처: Illumina

대부분의 유전체 시퀀싱 기업과 마찬가지로 Illumina는 시퀀서를 판매할 때 수익을 올리지만, 주로 시퀀서에 사용되는 소모품을 판매할 때 더 큰 수익을 얻습니다. 기계당 매출은 시간이 지남에 따라 전체 용량을 지속적으로 활용함에 따라 증가하는 경향이 있습니다.

회사 최신 유전체 시퀀서 모델인 NovaSeqX는 큰 성공을 거두었으며, 2023년 2분기에 109대가 출하되었고 2023년 전체 출하량은 390대로 예상됩니다. 이는 Illumina 고객들 사이에서 대규모 유전체 시퀀싱 도입을 가속화했으며, 다중 오믹스 분석(여러 “-omics” 기술을 혼합)과 단일 세포 및 공간 분석 규모를 확대했습니다.

Illumina를 논할 때는 혈액 샘플에서 암을 탐지하는 새로운 유전체 응용 분야인 액체 생검에 대한 긴 설명이 필요합니다. Illumina는 이 기술을 개발한 뒤 Grail이라는 회사로 분사했습니다.

Grail은 기술적·상업적으로 매우 성공적이며, 2023년 2분기에 7,500개의 의료기관이 Grail 검사를 처방했으며 100,000건 검사를 수행하는 이정표를 달성했습니다. 또한 6가지 혈액암에 대해 92%의 재발 암을 탐지했습니다.

몇 년 후 Illumina는 훨씬 높은 가격에 이 회사를 다시 인수하려 했습니다.

이로 인해 여러 문제가 발생했습니다. 먼저 미국과 EU 양쪽의 규제 당국이 독점 위험에 대해 우려를 표명했으며, Illumina가 Grail 경쟁사의 많은 유전체 시퀀서 공급업체이기 때문입니다.

그 결과 EU로부터 4억 3,200만 유로의 벌금을 부과받았습니다. 이 인수 금지 판결이 해결되지 않으면 “Illumina는 EU 법원에서 소송에 승소하지 못하면 1년 이내에 Grail을 매각해야 합니다.”.

출처: Illumina

비싼 Grail 분사, 자금 조달 및 Illumina로의 재흡수 과정에서도 또 다른 문제가 발생했습니다.

활동가 투자자 Carl Icahn이 회사 이사회에 공격을 가했고 내부자에게 유리하게 부정하거나 악의적인 거래가 이루어졌다고 암시했습니다. SEC도 이 사안을 조사하고 있습니다.

현재까지 CEO가 교체되었고, 또 다른 이사회 멤버가 떠났으며, 4명의 새로운 이사회 멤버가 임명되었습니다. Illumina는 “Stewardship-Focused 업데이트”를 발표했습니다. 이와 관련된 의혹과 비난에 대해서는 Non-GAAP 투자 시리즈 기사에서도 확인할 수 있습니다.

주가가 2021년 7월 최고점에서 거의 80% 하락하여 2013년 수준으로 돌아왔습니다.

Illumina와 같은 대형·오래된 기업에게는 충격적인 상황이며, 이러한 비난이 사실이든 아니든 Grail을 매각한 초기 결정 자체가 경영 판단에 부정적인 영향을 미쳤습니다. 최소한 이는 비용이 많이 드는 실수임이 입증되었습니다.

투자자들은 전설적이면서도 논란이 많은 활동가 투자자 Carl Icahn과 함께 할 준비가 되었는지, 그리고 지난 몇 년간의 열악한 거버넌스가 이미 충분히 가격에 반영되었는지, 혹은 2023년 3분기에 현금 소모를 50% 줄인 점을 고려했을 때 2025년 수익성 달성 계획이 기회가 될 수 있는지 평가하고자 할 것입니다.

2. 10x Genomics, Inc.

10x Genomics는 3차원에서 유전체와 전사체를 연구하는 공간 생물학 분야의 선두주자로, 세포 수준은 물론 세포 내부 수준까지 유전자의 활동을 시각화할 수 있게 합니다.

이 회사는 2012년에 설립되었으며, 23andMe의 개인 유전체 검사 부문 R&D 책임자였던 Serge Saxonov가 공동 설립자 중 한 명입니다.

10x Genomics는 10억 달러 이상을 투자한 R&D와 인수를 통해 성장했습니다. 특히 2018년에 Spatial Transcriptomics를 인수하면서 Visium 플랫폼을 확보했습니다.

출처: 10x Genomics: 10x Genomics 인수 연표

이와 같은 방식으로 10x Genomics는 2020년에 Readcoor와 Cartana를 인수해 Xenium 플랫폼을 확보했습니다.

2020년에는 Chromium 플랫폼을 출시했으며, 1년 뒤 Chromium X로 업데이트했습니다.

2021년 Tetramer Shop 인수를 통해 2022년에 BEAM(Barcode Enabled Antigen Mapping)를 출시했습니다. 이는 연구자들이 면역 시스템의 구성 요소를 상세히 식별할 수 있게 하며, 면역 및 신질환 연구에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

2023년 2분기 매출은 전년 대비 17% 성장했으며, Xenium 판매가 주도했으며, 2023년 8월에 100대 판매 이정표를 달성했습니다.

또한 2023년 9월에 주요 경쟁사인 Nanostring에 대한 중요한 승리를 거두었습니다. 현재 Nanostring은 특허 침해 이유로 EU 대부분 지역에서 CosMx Spatial Molecular Imager(SMI) 기기 판매가 금지되었습니다.

이 회사는 아직 초기 단계에 있으며, Illumina 초창기와 다소 비슷합니다. 현재는 학술·기초 연구 분야에 국한되어 있지만, 많은 바이오테크와 마찬가지로 언젠가 의료 도구로 보편화되고 “일상적인” 검사로 전환될 가능성이 있습니다. 설치된 기계 수가 늘어남에 따라 소모품 판매와 매출 성장도 촉진될 것입니다.

3. Oxford Nanopore Technologies plc (ONT.L)

Oxford Nanopore는 플로우 셀을 활용한 독특한 유전체 시퀀싱 기술을 사용합니다. 이 기술은 DNA가 나노포어를 통과할 때 전류 변화를 측정해 DNA를 “읽어”냅니다. 즉, 화학적 방법이 아니라 전기적 측정을 통해 실시간으로 유전 서열을 읽을 수 있는 최초의 사례입니다.

출처: Oxford Nanopore

이 회사 기술의 또 다른 독특한 장점은 기존 시퀀싱 방식보다 더 긴 유전 서열을 읽을 수 있다는 점입니다. 긴 서열과 실시간 판독은 암 분석이나 항생제 내성 박테리아와 같은 감염성 질환 분석에 있어 더 빠르고 정확한 결과를 제공하는 데 중요합니다.

또한 전기 측정 방식 덕분에 기존의 거대한 기계 대신 작고 휴대 가능한 시퀀서를 만들 수 있습니다. 이는 $1,000부터 시작하는 저렴하고 소형화된 기기들을 생산할 수 있게 하여, 이전에는 불가능했던 모바일·저비용 시퀀싱 시장을 크게 확장시킬 잠재력을 가지고 있습니다.

Oxford Nanopore의 매출은 지난 4년간 연평균 46% 성장했으며, 2023년 2분기에는 7,300명의 고객이 있었으며 그 중 640명은 최근 12개월 내에 신규 고객이었습니다.

출처: Oxford Nanopore

혁신적인 기술 덕분에 Oxford가 보다 성숙한 유전체 시퀀싱 생태계에서 어떤 위치를 차지할지는 아직 불투명합니다.

이 기술이 기존의 화학·광학 기반 유전체 판독 기술을 완전히 대체할 수도 있습니다.

또는 저용량·모바일 시퀀싱 혹은 긴 서열을 고정밀로 읽어야 하는 특수 분야에 국한된 틈새 시장에 머물 수도 있습니다.

회사는 또한 단백질, 단백질의 번역 후 변형, 소분자 등을 판독하는 분야로 사업을 확장할 계획을 발표했습니다.

4. Pacific Biosciences of California, Inc.

Illumina가 설립된 몇 년 뒤에 시작된 PacBio는 규모가 작지만 유전체 시퀀싱 분야에서 꾸준히 존재해 왔습니다. 규모는 작지만 장비 성능은 최고 수준을 유지하고 있습니다.

PacBio는 2021년에 Omniome을 인수해 매우 긴 서열이나 짧은 서열을 읽는 정확도를 높였으며, 2023년 8월에 Apton을 1억 1천만 달러에 인수해 단일 읽기·고처리량(SR‑HI) 분야에서도 경쟁력을 강화했습니다.

출처: PacBio

PacBio의 Onso 시스템이 현재 고객에게 출하되기 시작했으며, 회사는 이를 “PacBio 역사상 최고의 시작”이라고 설명했습니다. Onso는 짧은 서열에 특화된 반면, Revio HiFi 시스템은 긴 서열을 연중무휴 24시간 읽어 연간 1,300개의 인간 전체 유전체를 처리할 수 있습니다(하루 약 4개). 추후 Revio HiFi는 Apton 기술을 통합한 HT SBB 시스템으로 대체될 예정입니다.

PacBio는 긴 서열이 전체 NGS 시장보다 훨씬 빠르게 성장할 것으로 예상하며, 자사 시스템이 경쟁사 대비 10배 더 정확하다고 주장합니다.

출처: PacBio

흥미롭게도 PacBio는 전체 유전체 시퀀싱 비용을 낮출 가능성도 있습니다. 짧은 읽기 서열은 전체 유전체를 재조합해야 하는데, 기술적으로 복잡합니다. 따라서 $500짜리 짧은 읽기 유전체는 실제 진단용으로 활용하려면 추가 분석에 $1,000이 더 들어갑니다.

반면 $950짜리 Revio 긴 서열 분석은 더 높은 정확도로 이러한 추가 단계가 필요 없으며, 진단용으로는 더 저렴하게 제공됩니다.

PacBio는 고정밀·긴 서열 분석에 집중함으로써 향후 몇 년간 진단 분야에서 경쟁 우위를 확보할 것으로 보고 있습니다. 경영진은 이를 통해 인간 유전체 시장 점유율을 5%에서 10%로, 암 분야는 1%에서 5%로 확대할 수 있다고 전망합니다.

PacBio는 주로 Illumina와의 수십 년 간 경쟁에 집중해 왔지만, 진단·긴 서열 시장에서는 Oxford Nanopore와도 경쟁해야 할 수도 있습니다.

Illumina보다 작은 경쟁자로서 PacBio는 분야의 언더독에 가깝지만, 새로운 “흥미로운” 스타트업은 아닙니다. 이는 경쟁력이 없다는 의미는 아니며, 현재 집중하고 있는 틈새 시장을 장악한다면 역사적 경쟁자를 뛰어넘는 긍정적인 서프라이즈를 시장에 제공할 가능성이 있습니다.

5. NanoString Technologies, Inc.

NanoString은 2003년에 시애틀 시스템 생물학 연구소에서 개발한 디지털 분자 바코딩 기술을 활용해 설립되었습니다.

출처: NanoString

2008년에는 첫 제품인 nCounter를 출시했으며, 이는 전사체(mRNA) 연구에 큰 진전을 가져왔습니다. nCounter는 이후 다양한 제품 라인으로 확장되었습니다. 2019년에는 GeoMx를, 이어 CosMx와 디지털 플랫폼 AtoMX를 출시했습니다.

GeoMx는 전체 조직에서 RNA 발현을 분석하고 150개 이상의 단백질도 동시에 측정할 수 있어 10x의 Xenium보다 더 많은 타깃을 다룹니다. CosMx Single Molecular Imager(SMI)는 단일 세포 수준에서 RNA와 최대 64개의 단백질(2024년에는 120개까지) 타깃을 동시에 분석할 수 있습니다.

출처: NanoString

NanoString은 공간 생물학을 활용한 과학 논문 급증에 핵심적인 역할을 했습니다. 7,117편 이상의 논문이 NanoString 기기를 사용했으며, 암, 감염성 질환(코로나19 포함), 면역학, 농업, 신경학 등 다양한 분야에서 연구가 진행되었습니다.

NanoString은 10x Genomics와의 격렬한 법적 분쟁에 휘말려 있습니다. EU 특허 규제기관의 최근 법원 명령에 따르면, NanoString이 항소에 실패하면 매출의 10%가 영향을 받을 수 있습니다. 이는 치명적인 타격은 아니지만, 현금 흐름이 마이너스인 젊은 기업에게는 여전히 나쁜 소식입니다.

시장은 NanoString의 장기적인 생존 가능성에 우려를 표하고 있습니다. 현재 주가는 주당 $2 이하이며, 2021년 최고점 $79에서 크게 하락했고, 2013년 IPO 가격 $9.1보다도 낮은 수준입니다.

투자자들은 2025년까지 수익성을 달성하려는 회사 계획을 평가하고, 2023년 3분기에 현금 소모를 50% 줄인 점을 고려해 가격 하락이 과도한지, 그리고 이것이 투자 기회가 되는지를 판단하고자 할 것입니다.