Illumina (ILMN): Bygger verktøyene for den genomiske æraen

Genomsekvenseringskostnadskurve

For store deler av medisinhistorien har leger vært begrenset til å observere symptomer og forsøke å lindre dem. Dette har vært spesielt sant for ikke‑infeksjonssykdommer som stammer fra dysfunksjon i kroppen, inkludert genetiske sykdommer.

Med oppdagelsen av DNA‑struktur og funksjon, tildelt Nobelprisen i medisin 1962, begynte vi å få en bedre forståelse av hvordan det biologiske systemet virkelig fungerer. PCR‑teknologi, tildelt Nobelprisen i medisin 1993, åpnet nye måter å analysere det på.

Dette ble ytterligere utvidet da hele genomer begynte å bli sekvensert. Det første menneskelige genomet ble sekvensert i 2003 etter 13 år med hardt arbeid, til en kostnad på $3B. Raskt begynte helgenomsekvensering å bli stadig billigere. Innen 2007 ville det koste “bare” $1M å sekvensere et fullt genom. I 2014 var det kun $1 000. I dag ligger kostnaden på rundt $200 og fortsetter å falle.

Dette etterligner Moores lov, som gjorde datamaskiner til en del av vårt daglige liv ved å forutsi at antallet transistorer per kvadrattomme på en mikrochip ville dobles hvert år mens produksjonskostnaden per komponent ville halveres.

Imidlertid har nedgangen i genomkostnader vært enda mer spektakulær. Den ble muliggjort av NGS: Next Generation Sequencing. Den bruker fremskritt innen silisiumbrikker, men i stedet for å lese binær kode, leser den genetisk kode. Og jo mer silisiumbrikkeproduksjon utviklet seg, desto mer effektiv ble NGS.

I løpet av de siste ti årene har kostnaden per genom kollapset til det punktet at det blir en billig test blant arsenalet av tester tilgjengelige for medisinske fagfolk.

Kilde: Illumina

I sentrum av denne revolusjonen har vært det største selskapet for genomsekvenseringsmaskiner: Illumina.

Illumina‑oversikt

Illumina i tall

Som den klart største produsenten av genomsekvenseringsmaskiner har Illumina vært en pioner på feltet og har drevet sekvenseringsteknologi fremover i flere tiår.

Den har for tiden over 22 000 installerte sekvenserere i 165 land.

Omtrent halvparten av forbruksmaterialene til Illuminas sekvenseringsmaskiner brukes i kliniske anvendelser, mens den andre halvparten brukes i offentlige og private forskningslaboratorier. I kliniske anvendelser kommer halvparten av etterspørselen fra onkologi, etterfulgt av gen‑sykdomstester (GDT).

Kilde: Illumina

Mesteparten av Illuminas inntekt kommer fra Amerika og Europa, med kun 7% fra Kina. Så den nylige klassifiseringen av Illumina i Kinas “upålitelige enhetsliste” som gjengjeldelse for Trumps tollsatser er sannsynligvis ikke av stor betydning. Det kan imidlertid stoppe selskapets planer om å utvide sin Kina‑lokaliserte produksjon til å inkludere både instrumenter og forbruksmaterialer innen 2028.

Kilde: Illumina

Kortlesningsgenomikk

Illumina fokuserer på kort lesning av genetiske sekvenser. Dette betyr at den leser små segmenter av genomet én etter én, før de settes sammen til en sammenhengende helhet.

Dette er ikke nødvendigvis den typen sekvensering som brukes i komplekse forskningsprosjekter, som foretrekker langtlesningssekvensering, men dette er den mest vanlige. Langlesning blir gradvis en nisje valgt av en langvarig rival til Illumina, Pacific Bioscience (PACB ).

Kortlesning er metoden som brukes for genotyping, oppdagelse av enkelt‑nukleotidvarianter knyttet til genetiske sykdommer (det vanligste tilfellet), og tidlig påvisning av kreft med flytende biopsi (mer om den teknologien og markedet nedenfor).

Selskapet forventer at etterspørselen etter NGS (Next Generation Sequencing) vil vokse med 18% CAGR for kliniske anvendelser og 6% CAGR for forskning, noe som vil øke sektorens totale adresserbare marked (TAM) fra $100B for klinisk og til $25B for forskning innen 2033.

Kilde: Illumina

Forretningsmodell og markedsandel

Illumina tjener noe penger ved salg av sine sekvenseringsmaskiner, men hoveddelen av inntektene kommer fra forbruksmaterialene som brukes til å drive disse maskinene og utføre sekvenseringen. Disse forbruksmaterialene er spesielle kjemikalier og DNA‑strenger, og hver sekvenseringsmaskin fungerer vanligvis kun med produkter levert av den opprinnelige produsenten.

For eksempel, i Q4 2024 var $698M av $1.1B totale inntekter fra salg av forbruksmaterialer. En stor del av disse tilbakevendende inntektene er knyttet til Illuminas nyeste høyhastighetssekvenseringsmaskin NovaSeq X, lansert slutten av 2023 og nå fullt utrullt, ansvarlig for 2040% av totale forbruksmaterialinntekter.

Dette skaper ikke bare en jevn inntektsstrøm for Illumina, men låser også kundene i et langsiktig partnerskap med selskapet.

Eksisterende kunder kan også være motvillige til å bytte til en annen leverandør ettersom deres nåværende forsknings‑ eller medisinske protokoller er kalibrert med Illumina‑maskiner. Det kan også være vanskelig å sammenligne resultater mellom ulike maskiner for oppfølgingsforskning.

Dermed vil enhver redesign være kostbar og tidkrevende, og også innebære omskolering av teknikere og forskere som utfører sekvenseringen.

Historisk har disse effektene, som låser eksisterende kunder i Illumina‑økosystemet, vært en sterk konkurransefordel, og har i stor grad begrenset rivalers som Pacific Biosciences evne til å trenge inn i markedet.

Et tegn på denne markedsdominansen er at Illumina hadde mer enn 90% markedsandel i klinisk genomtesting i 2024.

Så selv om nisjemarkeder og spesifikke forskningsområder ser mer konkurranse (som PacBio langtlesning, Element Bioscience middels gjennomstrømning, eller Ultima Genomics lavkostsekvensering), kontrollerer Illumina fortsatt mesteparten av DNA & genomsekvenseringsmarkedet.

Illuminas finansielle ytelse

Til tross for eksplosiv fremgang innen genomteknologi, og godkjenningen av den første CRISPR‑baserte genredigeringsmedisinen for CRISPR Therapeutics (følg lenken for den tilhørende investeringsrapporten), har de siste årene vært vanskelige for Illuminas investorer.

Dette følger en generell nedgang i bioteksektoren, etter sterk vekst og enda sterkere forventninger i pandemiperioden, med topp i 2021.

Kilde: Google Finance

Disse børsnoteringene gjenspeiler ikke selskapets vekst, med 30% år‑til‑år vekst i sekvenseringsaktivitet, spesielt på grunn av økende adopsjon av høy‑ og middels‑gjennomstrømningsinstrumenter.

Og Illumina har brukt enorme summer på FoU for å forberede neste generasjons sekvenseringsteknologi, rundt $1.2B i bare 2024.

Illuminas fremtid

Multiomics

Fremveksten av billig og automatisert genomsekvensering har generert en flom av biologiske data som aldri før.

Parallelt har den enorme kompleksiteten i levende systemer ført til fremveksten av multiomics, et felt som samler alle -omics‑undersegmentene innen biovitenskap og blir omtalt som neste steg i bioteknologi:

• Genomikk: analysen av DNA‑sekvensen i cellenes kjerne.
• Transkriptomikk: analysen av mRNA som bærer DNA‑instruksjonene.
• Epigenomikk: modifikasjonen av genomet uten å påvirke den genetiske sekvensen, eller “epigenetikk”.
• Proteomikk: analysen av proteiner, inkludert modifikasjon av proteiner med sukker (“post‑translasjonell”).
• Metabolomikk: analysen av kjemiske forbindelser og metabolismen.
• Mikrobiomikk: analysen av alle mikrober som lever inne i eller på kroppen.
• Enkeltcelle‑multiomics: multiomics‑analyse på individuelle celler.
• Romlig biologi: analyse i 3D av plasseringen av spesifikk mRNA, proteiner eller celler.

Kilde:  Ark Research

Nye felt dukker opp, som for eksempel Agrigenomikk (genomikk for å forbedre landbruksavkastning), Økologisk genomikk (nøyaktig evaluering av helsen til et økosystem og dets genetiske mangfold), eller Syntetisk biologi (skape nye gener, egenskaper eller hele organismer med et spesifikt formål).

Selv om dette kan virke overveldende (og det er det delvis også for forskerne på feltet), må to elementer forstås for å få mening i multiomics‑revolusjonen:

• Genomikk forblir i sentrum av multiomics som det best forståtte datasettet, og “instruksjonssettet” organiserer alle andre biologiske fenomener i levende organismer. Det er ofte det forbindende elementet mellom ellers disparate multiomics‑data.
• Samtidig fremgang i dataanalyse og AI er en enorm hjelp for å gjøre denne datamengden nyttig, spesielt ved å korrelere den med genomdata.

Som svar på denne eksplosjonen i kompleksiteten av biologiske data, vokser Illumina raskt også inn i en programvareselskap, og ser etter å tilby nativt integrerte løsninger på flere punkter i multiomics‑analysen.

Kilde: Illumina

Dette oppnås også gjennom tette partnerskap med mange aktører for å integrere genomdata og verktøy: nasjonale genomprogrammer, Nvidia (NVDA ), Broad Clinical Labs, osv.

Kilde: Illumina

Transkriptomikk

Et voksende felt ved siden av genomikk er transkriptomikk, vitenskapen om å analysere mRNA, molekylene som bærer DNA‑informasjonen og danner nyttige proteiner. Hvis DNA er blåkopien for de biologiske maskindelene (proteiner), er mRNA instruksjonssettet som beskriver hvor mange som skal lages og hvor delene skal plasseres.

Dermed gir transkriptomet oss hvor mye, når og hvor et gen er aktivt. Så langt har slike analyser for det meste blitt gjort på målrettede gener, med full transkriptomsekvensering som et relativt dyrt forslag, og med tekniske utfordringer.

Illumina har kunngjort for 2026 en ny full transkriptommaskin som kombinerer transkriptomikk med romlig biologi, en sektor som hittil hovedsakelig har vært kontrollert av 10x Genomics (TXG ).

Illuminas romlige teknologi vil tillate forskere å undersøke den romlige nærheten av millioner av celler per eksperiment, muliggjort av et fangstområde som er ni ganger større enn eksisterende teknologier, og med fire ganger høyere oppløsning.

Som en komplett ende‑til‑ende‑løsning vil den også levere høyest verdi for enkeltcelle‑ og romlige forskere til en mer overkommelig pris.

Den romlige løsningen overgår bransjestandardene for skala og nøyaktighet.

Kilde: PR News Wire.

Denne løsningen vil være kompatibel med Illuminas NextSeq og NovaSeq sekvenserere, noe som vil bidra til å redusere kostnadene for storskalaprogrammer.

Dette aggressive steget inn i transkriptomikk og romlig biologi vil komplementere Illuminas lansering i første halvdel av 2025 av sin proteomikk‑løsning (proteinanalyse) for ytterligere å styrke sin rolle i multiomics‑analyse.

Flytende biopsi

Bortsett fra individuell medisin gjennom fullstendig genom, og kompleks multiomics‑forskning, er en raskt voksende anvendelse av sekvensering innen kreftbehandling.

For øyeblikket har full genomsekvensering av kreftceller samlet via biopsi blitt en nøkkelkomponent i kreftbehandling, som hjelper onkologer med å bestemme hvilken behandling som vil fungere best for en gitt pasient, og driver Illuminas salg i det kliniske markedet.

Imidlertid åpnes et nytt og enda større marked innen tidlig kreftdeteksjon, en metode kalt flytende biopsi. Den oppdager unormale genetiske sekvenser fra kreft, eller ctDNA (sirkulerende tumor‑DNA).

Det som gjør den unik er at den ikke er avhengig av organspesifikk radiografi eller biopsi, men av et enkelt blodprøve.

Også kalt Multi‑Cancer Earlier Detection (MCED), er denne metoden kjent for å fungere, men har hittil vært for dyr og upålitelig til å brukes i en klinisk setting, og enda mindre for å oppdage kreft i befolkningsscreening.

Takket være kraftigere sekvenseringsverktøy endrer dette seg raskt.

Kilde: Ark Invest

Grail‑sagaen

Dette er hvor det blir litt komplisert for Illumina. Selskapet var en pioner innen flytende biopsi og utviklet internt sin egen avdeling, som drev teknologien ved å utnytte sin dype ekspertise i påvisning av genetisk materiale, som et selskap kalt Grail.

Det ble deretter spin‑off fra Illumina, senere gjenkjøpt til en mye høyere pris enn IPO‑prisen, og er nå tvunget tilbake til en spin‑off av konkurransemyndighetene i USA og EU.

Dermed er Grail nå sitt eget selskap, helt uavhengig av Illumina, og notert på NASDAQ (GRAL ).

Hele debakten fikk investorer til å stille spørsmål ved Illuminas styrets ærlighet og har vært en annen bidragsyter til Illuminas dårlige aksjekursutvikling de siste to årene. Spesielt ettersom aktivistinvestor Carl Icahn aktivt ryster opp ting, noe som til slutt førte til Illuminas administrerende direktørs avgang.

Dette er imidlertid nå i fortiden, og Grail har gjort det sterkt siden sin IPO, med ny helseforsikring som legger Grails multi‑cancer tidlig‑deteksjonstester inn i sin dekning, inkludert TRICARE, som er en av de største helseplanene i USA.

Selskapet solgte nesten tre ganger så mange tester i 2024 som i 2022, og forventer at veksten vil fortsette i de kommende årene, selv før oppstart i andre land enn USA.

Grail er bare ett av mange flytende biopsi‑selskaper, og nå som Illumina ikke eier det direkte, er andre flytende biopsi‑selskaper (som Exact Sciences Corporation (EXAS ), Guardant Health (GH ), eller Natera (NTRA )) mindre sannsynlige til å velge en konkurrerende sekvenseringsteknologi enn Illumina. Markedet for flytende biopsi forventes å vokse med 13,9% CAGR frem til 2034.

Kilde: Precedence Research

Så, selv om det var en uønsket distraksjon, kan spin‑offen av Grail til slutt hjelpe Illumina med å forbli hovedleverandør av genetiske sekvenseringsmaskiner som brukes i flytende biopsi‑teknologier, uavhengig av hvilken testleverandør som brukes.

Langsiktig perspektiv

Illumina har vært en viktig bidragsyter til den pågående genomrevolusjonen innen bioteknologi og medisin. Dette begynner nå først å nå den brede bevisstheten, med genredigeringsterapier for sjeldne sykdommer og kreftscreening som det første fler‑milliard‑markedet som oppstår fra denne nye tilnærmingen til medisin.

Dette er også felt med fortsatt lav markedsinntrengning for Next‑Generation Sequencing (NGS)-teknikker, noe som gir dem rom til å vokse 10‑20 ganger ved å erstatte eldre, mindre følsomme, dyrere eller mer invasive teknologier.

Kilde: Ark Research

På lang sikt er det sannsynlig at genomikk og multiomics‑teknologi vil bli en del av vårt daglige liv. For eksempel kan hvert nyfødt bli tilbudt av helseforsikringen en full genomisk analyse fra første dag.

Disse dataene kan deretter brukes til å finjustere valg av medikamenter og dosering, vurdere risikoen for spesifikk kreft eller andre helserisikoer, og til og med gi de beste livsstilsrådene som bør følges.

Dette vil sannsynligvis skje parallelt med AI‑teknologi som akselererer utviklingen av nye legemidler og terapier, samt håndterer den enorme mengden data som multiomics‑vitenskapen genererer.

Kilde: Ark Research

Konklusjon

Illumina er en av de ledende «pick‑and‑shovel»-aksjene i bioteksektoren, som leder an i å redusere kostnadene for genomanalyse. Den utvikler seg nå til et fullverdig multiomics‑selskap, og utnytter sitt eksisterende strålende rykte og installerte park av sekvenserere for å ekspandere inn i de viktigste nye -omics‑sektorene som transkriptomikk og proteomikk.

Den vil også bli et viktig analytisk verktøy for klinikere, med økende betydning over tid, og starter med flytende biopsi‑screening for usynlig og stille kreft ved kun bruk av blodprøver.

På lang sikt vil nye markører og innsikter i kroppen vår sannsynligvis skape ytterligere etterspørsel etter genom‑ og multiomics‑analyser, og bli en del av forebyggende verktøy for å holde oss sunne og oppdage helseproblemer før symptomer oppstår.

Aksjeutviklingen til selskapet har imidlertid vært utfordrende for investorer, med en bioteksektor i nedgang kombinert med mindre enn ideelle beslutninger angående Grail fra selskapets ledelse.

Med nye personer i ledelsen og Grail solgt (igjen), er veien tilbake til teknisk dyktighet i biologisk analyse nå klar, og det samme gjelder porteføljen av programvare, proteomikk, romlig biologi og transkriptomikk‑verktøy for de neste to årene.

Siste om Illumina