Illumina (ILMN): Bygga hackor och spadar för den genomiska eran

Genomsekvenseringskostnadskurva

Under större delen av medicinens historia har läkare varit begränsade till att observera symtom och försöka lindra dem. Detta har särskilt varit fallet för icke‑infektiösa sjukdomar som härrör från dysfunktion i kroppen, inklusive genetiska sjukdomar.

Med upptäckten av DNA:s struktur och funktion, tilldelades Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1962, började vi få en bättre förståelse för hur det biologiska systemet verkligen fungerar. PCR‑tekniken, som tilldelades Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1993, öppnade nya sätt att analysera det.

Detta utvecklades ytterligare när hela genom började sekvenseras. Det första mänskliga genomet sekvenserades 2003 efter 13 års hårt arbete, för en kostnad på 3 miljarder dollar. Snabbt började helgenomsekvensering bli billigare och billigare. År 2007 skulle det kosta “endast” 1 miljon dollar att sekvensera ett helt genom. År 2014, bara 1 000 dollar. Idag ligger kostnaden på omkring 200 dollar och fortsätter att sjunka.

Detta efterliknar Moores lag, som gjorde datorer till en del av vårt dagliga liv genom att förutsäga att antalet transistorer per kvadrattum på ett mikrochip skulle fördubblas varje år medan tillverkningskostnaden per komponent halveras.

Dock har minskningen av genomkostnader varit ännu mer spektakulär. Den möjliggjordes av NGS: Next Generation Sequencing. Den använder framstegen inom kiselchip, men istället för att läsa binärkod läser den genetisk kod. Och ju mer tillverkningen av kiselchip fortskred, desto mer effektiv blev NGS.

Under de senaste tio åren har kostnaden per genom kollapsat till den grad att det blir ett billigt test bland den arsenal av tester som är tillgängliga för medicinska yrkesverksamma.

Källa: Illumina

I centrum av denna revolution har det största företaget för genomsekvenseringsmaskiner varit: Illumina.

Illumina Översikt

Illumina i siffror

Som vida största producent av genomsekvenseringsmaskiner har Illumina varit en pionjär inom området och drivit fram sekvenseringsteknik i årtionden.

Företaget har för närvarande över 22 000 installerade sekvenserare i 165 länder.

Ungefär hälften av Illuminas förbrukningsmaterial för sekvenseringsmaskiner används i kliniska tillämpningar, medan den andra hälften används i offentliga och privata forskningslaboratorier. Inom kliniska tillämpningar kommer hälften av efterfrågan från onkologi, följt av gen‑sjukdomstester (GDT).

Källa: Illumina

Störst del av Illuminas intäkter kommer från Amerika och Europa, med endast 7 % från Kina. Så den senaste klassificeringen av Illumina på Kinas “opålitliga enhetslista” som vedergällning för Trumps tullar är sannolikt utan stora konsekvenser. Det kan dock stoppa företagets planer på att expandera sin Kina‑lokaliserade produktion för att inkludera både instrument och förbrukningsmaterial till 2028.

Källa: Illumina

Kortläst genomik

Illumina fokuserar på kort läsning av genetiska sekvenser. Detta innebär att den läser små segment av genomet ett i taget, innan de sätts ihop till ett sammanhängande helhet.

Detta är inte nödvändigtvis den typ av sekvensering som används för komplexa forskningsprojekt, som föredrar långläst sekvensering, men detta är den mest vanliga. Långläst sekvensering blir gradvis den nisch som en långvarig rival till Illumina, Pacific Bioscience, har valt.

Kortläst sekvensering är metoden som används för genotypning, upptäckt av enstaka nukleotidvarianter kopplade till genetiska sjukdomar (vanligaste fallet), och för tidig upptäckt av cancer med vätskebiopsi (mer om den teknologin och marknaden nedan).

Företaget förväntar sig att efterfrågan på NGS (Next Generation Sequencing) ska växa med 18 % CAGR för kliniska tillämpningar och 6 % CAGR för forskning, vilket ökar sektorns totala adresserbara marknad (TAM) från 100 miljarder dollar för kliniska till 25 miljarder dollar för forskning år 2033.

Källa: Illumina

Affärsmodell & Marknadsandel

Illumina tjänar en del pengar på försäljning av sina sekvenseringsmaskiner, men majoriteten av intäkterna kommer från förbrukningsmaterial som används för att driva dessa maskiner och utföra sekvenseringen. Dessa förbrukningsmaterial är speciella kemikalier och DNA‑strängar, och varje sekvenseringsmaskin fungerar vanligtvis endast med produkter som levereras av den ursprungliga tillverkaren.

Till exempel, under Q4 2024 kom 698 miljoner dollar av totalt 1,1 miljarder dollar i intäkter från försäljning av förbrukningsmaterial. En stor del av dessa återkommande intäkter är knutna till Illuminas senaste högpresterande sekvenseringsmaskin NovaSeq X, som släpptes i slutet av 2023 och nu är fullt utrullad, och står för 2040 % av de totala förbrukningsintäkterna.

Detta skapar alltså inte bara en stadig intäktsström för Illumina, utan låser även dess kunder i ett långsiktigt partnerskap med företaget.

Existerande kunder kan också vara ovilliga att byta till en annan leverantör eftersom deras befintliga forsknings‑ eller medicinska protokoll är kalibrerade med Illumina‑maskiner. Det kan också vara svårt att jämföra resultat mellan olika maskiner för uppföljningsforskning.

Så varje omdesign skulle vara kostsam och tidskrävande, och även innebära omskolning av tekniker och forskare som utför sekvenseringen.

Historiskt har dessa effekter, att låsa befintliga kunder i Illuminas ekosystem, varit ett starkt konkurrensfördel som kraftigt begränsat rivaler som Pacific Biosciences möjlighet att tränga in på marknaden.

En reflektion av detta marknadsdominans är att Illumina hade mer än 90 % marknadsandel av kliniska genomiktester år 2024.

Så även om nischmarknader och specifika forskningsområden ser mer konkurrens (som PacBio långläst, Element Bioscience medelhastighet, eller Ultima Genomics lågkostnadssekvensering), kontrollerar Illumina fortfarande majoriteten av DNA‑ och genomsekvenseringsmarknaden.

Illuminas finansiella resultat

Trots explosiv utveckling inom genomteknik och godkännandet av den första CRISPR‑baserade genredigeringsmedicinen för CRISPR Therapeutics (CRSP ) (följ länken för den tillhörande investeringsrapporten), har de senaste åren varit svåra för Illuminas investerare.

Detta följer en allmän nedgång i biotekniksektorn, efter stark tillväxt och ännu starkare förväntningar under pandemiperioden, med en topp 2021.

Källa: Google Finance

Dessa börsnoteringar speglar inte företagets tillväxt, med en 30 % år‑till‑år‑ökning i sekvenseringsaktivitet, särskilt på grund av den ökande adoptionen av hög‑ och medelhastighetsinstrument.

Och Illumina har spenderat enorma summor på FoU för att förbereda nästa generation av sekvenseringsteknik, omkring 1,2 miljarder dollar enbart år 2024.

Illuminas framtid

Multiomics

Framväxten av billig och automatiserad genomsekvensering har genererat en flod av biologiska data som aldrig tidigare.

Parallellt har den rena komplexiteten i levande system lett till framväxten av multiomics, ett område som sammanslår alla -omics delsegment inom biologisk vetenskap och framhålls som nästa steg inom bioteknik:

• Genomik: analysen av DNA‑sekvensen i cellens kärna.
• Transcriptomik: analysen av mRNA som bär DNA:s instruktioner.
• Epigenomik: modifieringen av genomet utan att påverka den genetiska sekvensen, eller “epigenetik”.
• Proteomik: analysen av proteiner, inklusive modifiering av proteiner med sockerarter (“post‑translationell”).
• Metabolomik: analysen av kemiska föreningar och metabolismen.
• Mikrobiomik: analysen av alla mikrober som lever i eller på kroppen.
• Enkelcells‑multiomics: multiomics‑analys på individuella celler.
• Spatial biologi: analys i 3D av platsen för specifik mRNA, proteiner eller celler.

Källa:  Ark Research

Nya fält dyker upp, till exempel Agrigenomics (genomik för att förbättra jordbruksavkastning), Ekologisk genomik (noggrann utvärdering av ett ekosystems hälsa och dess genetiska mångfald), eller Syntetisk biologi (skapa nya gener, egenskaper eller hela organismer med ett specifikt syfte).

Även om detta kan verka överväldigande (och det är det delvis även för forskarna inom området), måste två element förstås för att greppa multiomics‑revolutionen:

• Genomik förblir i centrum av multiomics som det bäst förstådda datasetet, och “instruktionsuppsättningen” organiserar alla andra biologiska fenomen i levande organismer. Det är ofta den kopplande faktorn mellan annars disparata multiomics‑data.
• Samtidig utveckling inom dataanalys och AI är en enorm hjälp för att göra denna dataflod användbar, särskilt genom att korrelera den med genomdata.

Källa: Illumina

Detta uppnås också genom täta partnerskap med många aktörer för att integrera genomikdata och verktyg: nationella genomikprogram, Nvidia (NVDA ) , Broad Clinical Labs, etc.

Källa: Illumina

Transcriptomik

Ett växande område bredvid genomik är transcriptomik, vetenskapen om att analysera mRNA, de molekyler som bär DNA‑informationen och bildar användbara proteiner. Om DNA är ritningen för de biologiska maskindelarna (proteiner), är mRNA instruktionsuppsättningen som beskriver hur många som ska tillverkas och var delarna placeras.

Så ger transkriptomet oss hur mycket, när och var en gen är aktiv. Hittills har sådana analyser mest gjorts på riktade gener, medan fullständig transkriptomsekvensering är ett ganska dyrt förslag och med tekniska utmaningar.

Illumina har tillkännagivit för 2026 en ny fullständig transkriptommaskin som kombinerar transcriptomik med spatial biologi, ett område som hittills mest kontrollerats av 10x Genomics (TXG ) .

Illumina spatial‑teknik kommer att låta forskare undersöka den rumsliga närheten av miljontals celler per experiment, möjliggjort av ett fångstområde som är nio gånger större än befintliga teknologier, och med fyra gånger högre upplösning.

Som en komplett end‑to‑end‑lösning kommer den också att leverera högsta värde för enskilda cell‑ och spatialforskare till ett mer prisvärt pris. Den spatiala lösningen överträffar branschstandarder för skala och noggrannhet.

Källa: PR News Wire.

Denna lösning kommer att vara kompatibel med Illuminas NextSeq‑ och NovaSeq‑sekvenserare, vilket kommer att bidra till att minska kostnaden för storskaliga program.

Detta aggressiva steg in i transcriptomik och spatial biologi kommer att komplettera Illuminas lansering under första halvan av 2025 av sin proteomiklösning (proteinanalys) för att ytterligare stärka dess roll i multiomics‑analys.

Vätskebiopsi

Förutom individbaserad medicin genom hela genomet och komplex multiomics‑forskning, är en snabbt växande tillämpning av sekvensering inom cancerterapi.

För närvarande har fullständig genomsekvensering av cancerceller insamlade via biopsi blivit en nyckelkomponent i cancerterapi, vilket hjälper onkologer att avgöra vilken behandling som fungerar bäst för en given patient, och driver Illuminas försäljning på den kliniska marknaden.

Dock öppnas en ny och ännu större marknad för tidig cancerupptäckt, en metod som kallas vätskebiopsi. Den upptäcker onormala genetiska sekvenser i cancer, eller ctDNA (cirkulerande tumör‑DNA).

Det som gör den unik är att den inte förlitar sig på organspecifik radiografi eller biopsi utan på ett enkelt blodprov.

Också kallad Multi‑Cancer Earlier Detection (MCED), är metoden känd för att fungera, men har hittills varit för dyr och opålitlig för att användas i kliniska sammanhang, och ännu mindre för att upptäcka cancer i allmän befolkningsscreening.

Tack vare kraftfullare sekvenseringsverktyg förändras detta snabbt.

Källa: Ark Invest

Grail‑sagan

Det är här det blir lite komplicerat för Illumina. Företaget var en pionjär inom vätskebiopsi och utvecklade internt sin egen avdelning, som drev teknologin genom att utnyttja sin djupa expertis i detektering av genetiskt material, under namnet Grail.

Det spinade sedan av företaget från Illumina, som senare återköptes till ett mycket högre pris än börsintroduktionspriset, och tvingas nu återigen till en avknoppning av konkurrensmyndigheter i USA och EU.

Så Grail är nu ett eget företag helt oberoende av Illumina, och noterat på NASDAQ.

Hela debatten fick investerare att ifrågasätta Illuminas styrelses ärlighet och har varit en ytterligare bidragande faktor till Illuminas dåliga aktiekursutveckling de senaste två åren. Speciellt eftersom aktivistinvesteraren Carl Icahn aktivt skakade om situationen, vilket slutligen ledde till Illuminas VD:s avgång.

Detta är dock nu förbi, och Grail har presterat starkt sedan sin börsintroduktion, med nya sjukförsäkringar som inkluderar Grails multi‑cancer tidiga upptäcktstester i sitt skydd, inklusive TRICARE, som är en av de största sjukförsäkringsplanerna i USA.

Företaget sålde nästan tre gånger fler tester 2024 än 2022, och förväntar sig att tillväxten fortsätter under de kommande åren, även innan de expanderar till andra länder än USA.

Grail är bara ett av många företag inom vätskebiopsi, och nu när Illumina inte äger det direkt, är andra vätskebiopsiföretag (som Exact Sciences Corporation , Guardant Health (GH ) eller Natera) mindre benägna att välja en konkurrerande sekvenseringsteknologi än Illumina. Marknaden för vätskebiopsi förväntas växa med 13,9 % CAGR fram till 2034.

Källa: Precedence Research

Så, även om det var en oönskad distraktion, kan avknoppningen av Grail i slutändan hjälpa Illumina att förbli den främsta leverantören av genetiska sekvenserare som används i vätskebiopsiteknologier, oberoende av vilken testleverantör som används.

Långsiktigt perspektiv

Illumina har varit en viktig bidragsgivare till den pågående genomrevolutionen inom bioteknik och medicin. Detta börjar först nu nå den breda medvetenheten, med genredigeringsterapier för sällsynta sjukdomar och cancerscreening som den första multi‑miljardmarknaden som uppstår ur detta nya medicinska tillvägagångssätt.

Detta är också områden med fortfarande låg marknadspenetration för Next‑Generation Sequencing (NGS)‑tekniker, vilket ger dem utrymme att växa 10‑20 gånger genom att ersätta äldre, mindre känsliga, dyrare eller mer invasiva teknologier.

Källa: Ark Research

På lång sikt är det sannolikt att genomik och multiomics‑teknik blir en del av vårt dagliga liv. Till exempel kan varje nyfödd erbjudas av sjukförsäkringen en fullständig genomanalys från sin allra första dag.

Dessa data kan sedan användas för att finjustera valet av medicin och dosering, utvärdera riskerna för specifik cancer eller andra hälsorisker, och till och med ge de bästa livsstilsråden att följa.

Detta kommer sannolikt att ske parallellt med AI‑teknik som påskyndar utvecklingen av nya läkemedel och terapier, samt hanterar den enorma mängden data som multiomics‑vetenskap genererar.

Källa: Ark Research

Slutsats

Illumina är en av de ledande ”pick and shovel”‑aktierna inom biotekniksektorn, som driver på minskningen av kostnaden för genomikanalys. Företaget utvecklas nu till ett fullfjädrat multiomics‑företag, som utnyttjar sitt befintliga lysande rykte och sin installerade sekvenseringspark för att expandera in i de viktiga nya -omiks‑sektorerna, såsom transcriptomik och proteomik.

Det kommer också att bli ett nyckelanalysverktyg för kliniker, med växande betydelse över tid, med början i vätskebiopsi‑screening för osynlig och tyst cancer med endast blodprover.

På lång sikt kommer nya markörer och insikter i våra kroppar sannolikt att skapa ytterligare efterfrågan på genomik‑ och multiomics‑analyser, vilket blir en del av de preventiva verktygen för att hålla oss friska och upptäcka hälsoproblem redan innan symtomen uppträder.

Aktieutvecklingen för företaget har dock varit utmanande för investerare, med en biotekniksektor i nedgång kombinerat med mindre än ideala beslut kring Grail från företagets ledning.

Med nya personer i ledningen och Grail avyttrat (igen) är vägen tillbaka till teknisk excellens i biologisk analys nu klar, liksom uppsättningen av mjukvara, proteomik, spatial biologi och transcriptomik‑verktyg för de kommande två åren.

Senaste om Illumina