盘点|海外8家基因测序公司

路演项目征集 医疗器械项目Lab to Market路演项目征集11月4日

基因测序是通过新型的基因测序仪分析组织、细胞、血液样本等生物样本的基因组信息,目前已广泛用于用于临床医学诊断、个体化用药指导、疾病发病机理研究、生命调控机制研究、和科学研究等领域。在近30年的发展中,基因测序市场保持着快速增长。尽管基因测序市场份额长期为巨头企业所持有,这也无法阻挡新型测序公司与资本的涌入。本文将重点盘点海外8家基因测序公司产品技术及其业务规模。

Illumina是测序市场的龙头企业,成立于1998年,总部位于美国加利福尼亚圣地亚哥。1999年,Illumina仅仅是是一家拥有25人的初创公司,现在根据Illumina官方说法,“世界上90%以上的测序数据都由Illumina仪器产生”。

2007年,Illumina宣布以6亿美元收购基因测序公司Solexa,而进军基因测序市场。2013年收购了无创产前诊断公司Verinata Health。自2005年以来,Illumina在并购领域的投资已超过12亿美元。

在Illumina于2021年8月公布的最新财务数据显示,2021 年第二季度公司迎来了创纪录的收入新高,第二季度收入为11.26亿美元,比上年同期增长了78%,第二季度的毛利率高达71.2%。公司CEO Francis deSouza认为,Illumina在NGS识别以及对COVID-19的变体检测两方面发挥了关键作用,并得以在大流行病中体现了Illumina长期以来形成的核心竞争力。

今年在旧金山举行的第39届JP Morgan医疗保健会议上,Illumina 首席执行官 Francis deSouza还宣布了一系列肿瘤学合作伙伴关系,旨在扩大其强大的综合基因组分析产品系列产品TruSight Oncology的影响范围。

TruSight Oncology 500 (TSO 500) 是一种仅供研究使用的综合泛癌检测,旨在识别 523 种已知和新兴的肿瘤生物标志物。TSO 500 利用肿瘤样本中的 DNA 和 RNA 来识别对癌症发展和进展至关重要的关键体细胞变异,例如小DNA变异、融合和剪接变异。基于TSO 500的内容,Illumina将在TruSight Oncology产品系列中增加一项体外诊断(IVD)测试。这种全面的肿瘤谱分析将具有与TSO 500相似的化学分析,该产品目前正在接受监管机构的审查。预计今年将在美国和欧洲推出。

Thermo Fisher Scientific前身为成立于1956年的热电公司,总部位于美国麻省,长期以来一直在仪器行业处于领导者地位。Thermo Fisher旗下业务板块众多,涵盖了生命科学解决方案、分析仪器、专业临床诊断、实验室产品及服务。

在2021年第二季度,Thermo Fisher收入增长 34% 至 92.7 亿美元,其 2020年收入为 69.2 亿美元。营业收入增长 28%;收购增加了 2% 的收入,货币换算增加了 5% 的收入。基础业务的收入增长为 27%,对响应COVID-19而产生的收入为 19 亿美元。在四大板块业务中,生命科学解决方案部门的收入在 2021 年第二季度增长 37%,分析仪器部门的收入增长 41%,而专业诊断部门与实验室产品部门收入分别增长25%与29%。在测序领域,ThermoFisher公司的SOLiD、IonTorrent和IonProton等测序平台占市场比重约为9.9%。

数据显示,新冠疫情带来全球筛检市场需求大增,Thermo Fisher的PCR产品与其新冠检测系统在获得FDA授权后,其检测能力提升至了每周2000万次以上,为其营业收入带来了明显的增长。

在基因检测领域,Thermo Fisher在血液肿瘤、体液活检、肿瘤检测等方向都有产品布局。在今年,公司与梅奥诊所在内的领先学术医疗中心建立合作关系,以加快开发和采用更精确和个性化的血液癌症诊断方法;并于加州大学旧金山分校开展新的临床和商业 cGMP细胞疗法制造设施,以推进细胞和基因疗法的创新;以及与加州大学戴维斯分校开展一项研究合作,以支持快速扩大代谢组学的大型队列研究和临床研究。

Roche罗氏集团成立于1896年,总部位于瑞士巴塞尔。经营范围主要涉及药品、医疗诊断、维生素和精细化工、香精香料等四个领域。

根据集团2021年7月发布的半年财报显示,罗氏在2021年集团销售额增长8%,医药事业部销售额下降3%。而来自COVID-19测试的高需求和常规测试的强劲势头,为罗氏诊断部门的销售额带来了51%的增长。

在基因测序领域,罗氏具有基因测序仪、测序试剂、基因测序服务等产品,覆盖了较为完整的测序产业链。罗氏曾直接关闭了第二代测序仪产品线,在第三代测序领域投不断加码。2020年,罗氏收购了测序仪公司Stratos Genomics。在此之前,罗氏还曾收购纳米孔测序仪公司Genia Technologies,其纳米孔测序仪曾被寄予厚望。

从测序方法上来看,测序技术在三十多年内已经从第一代测序技术发展到第三代测序技术。第一代测序技术利用了脱氧核苷酸终止PCR的原理,通过终断DNA合成而获取与模板DNA互补的DNA片段,特点是准确性高,但测序时间长,成本高。第二代测序技术先将DNA切割成小片段,边合成边测序,在DNA向两端不断合成进行延伸的同时获取序列,反应结果通过荧光图像采集,特点是时间大幅缩短,但是拓增过程中可能伴随一定误差。第三代技术特点是单分子测序,通过准确捕捉碱基小分子的信号,不需要进行DNA扩增复制就可以获取序列。罗氏旗下Stratos Genomics正在研究的技术为“边扩大边测序”,该技术旨在将DNA转为更大的替身分子,从而通过替身获取序列。目前这一技术尚未成熟。

ONT源于牛津大学,拥有从微型便携式到大型高通量的多款测序设备,可实现任何人在任何地点进行遗传学分析,快速便捷,成本低廉。ONT所拥有的DNA/RNA纳米孔测序技术具有很强的实时性。纳米单分子测序是一种新型的测序方法,其技术基于电信号而非光信号。该技术设计了一个孔径略大于双链DNA的纳米孔,使得DNA分子顺利通过该孔。碱基分子在通过纳米孔的过程中,因为分子结构有所差异,不同的碱基分子能够产生带来电流的变化,从而通过电信号的变化来检测序列。纳米孔测序仪的数据可实时读取,体积可以做的很小,Oxford Nanopore的MinION大小近似于一个U盘,俗称U盘测序仪。

Oxford Nanopore的实时DNA/RNA纳米孔测序技术,使得ONT多次荣登百年科技杂志《麻省理工科技评论》“50家聪明公司”榜单,是英国估值最高的科技公司之一。其上市有助于加速第四代基因测序技术市场占有率提升、核心技术的研发突破、测序成本的稳步下降、准确率及精度的持续提升。

10x Genomics成立于2012年,总部位于美国旧金山,旨在提供完整的基因测序服务。

根据10x Genomics 2021年第二季度财报显示,其第二季度收入为1.158亿美元,比上年增长170%,比上一季度增长9%。在第二季度,10x Genomics推出了新一代单细胞分析仪器和平台 Chromium X,以支持百万数量级的细胞实验;并开始逐步交付用于FFPE的Visium空间基因表达,这是一种能够让研究人员获得完整组织块的转录组空间分析方法。

10x Genomics虽然成立时间较短,但它无疑是基因测序领域中的发展最迅猛的公司之一。2018年,公司营收相较2017年增加了一倍以上。2016年,10x Genomics的收入相较于2015年增长了800%,并且在2015年后,因为10x Genomics更高性价比的产品出现,Illumina的市场份额也因为它开始下滑。

10X Genomics研发的产品包括测序芯片、化学试剂和软件系统。2015年10X Genomics发售其GemCode测序平台,该平台能够短读取测序仪互补,产生长片段信息,实现结构变异与单体型等分析。GemCod采用了Linked–Reads基因阅读法,能够为基因分析提供更加全面的数据信息,其中包括:基因定相、结构变异、阶段性的基因点突变和复杂的基因结构分析。这些数据是之前二代测序技术所不能够提供的。10x Genomics旗下业务还包括The Chromi Single Cell 3′ Solution(单细胞转录组测序),The Chromium Exome Solution(外显子组测序),The Chromium de novo Assembly Solution(基因从头合成)。

Genapsys成立于2010年,是一家开发高度精确和可扩展电子测序平台的公司。GenapSys公司专注于提供价格合理、可扩展且准确的基因组测序生态系统,为学术和临床研究应用提供支持,从而促进对基因组信息的普遍使用。其系统利用专有的电子微流体测序芯片,具有可扩展的检测器数量,可广泛用于各种应用。GenapSys总部位于加利福尼亚州雷德伍德市。

Genapsys的核心测序技术为电信号测序技术,通过检测模板链上的阻抗变化来识别不同的碱基,这与光学检测方法以及电化学检测方法有所不同。电子信号检测基于芯片中的传感器,来检测每个碱基进入后电阻的变化。目前这一技术在准确性上具备优势。除了较高质量的测序结果,GenapSys仪器在价格与运行成本上也具有优势。

Foundation Medicine成立于2010年,是一家总部设在马萨诸塞州剑桥市的上市公司,负责开发,生产和销售癌症的基因组分析诊断产品。

2013年,比尔盖茨作为Foundation Medicine的B轮投资者,拥有公司4%的股权。比尔盖茨曾采访中评价,人类基因组的理解正在剧烈影响几乎所有的医学领域。Foundation Medicine正在利用基因组数据的力量来改善对癌症的治疗,这将是十分重要的一步。

Foundation Medicine的主要产品之一包括FoundationOne CD的伴随诊断技术。该产品能够运用于临床随诊,用于实体肿瘤的检测,包括的肿瘤类型有非小细胞肺癌、结直肠癌、乳腺癌、卵巢癌、以及黑色素瘤。FoundationOne CDx能向医生和患者个性化推荐已获美国FDA批准的靶向疗法。在2018年,罗氏(Roche)宣布与Foundation Medicine达成协议,以24亿美元的价格完成了对Foundation Medicine的收购。

Myriad Genetics成立于1991年,总部位于美国犹他州的盐湖城。1995年公司上市。

在2021年8月,Myriad Genetics2021年第二季度财报数据显示,本季度公司总收入为1.894亿美元,同比增长103%,环比增长9%。其中,遗传性癌症业务的营业收入为8600万美元,比上一年的3990万美元增长了116%。而药物基因组学检测GeneSight带来了2260万美元的收入,增长了166%。

其中Endoredit面向早期乳腺癌患者。Endoredit可帮助准确确定患者10年复发风险,帮助医生确定哪些患者可以考虑安全放弃化疗;Foresightcarrier屏幕可以帮助确定是否携带可能遗传给孩子的健康状况。在怀孕前或怀孕早期知道这些信息,会对家庭健康产生影响。GeneSight是一种药物基因组学测试,临床证明,可以改善药物选择。GeneSight分析个人的基因变异如何影响他对药物的反应,并提供一个可操作、易于解释的报告。Myriad myRisk遗传性癌症是一个多基因小组,通过评估许多遗传性癌症综合征来帮助确定患者的风险,重点放在8个原发性癌症部位。riskScore是一种经临床验证的算法,预测女性终生患乳腺癌的风险。BRACAnalysis测试通过检测BRCA1和BRCA2基因的突变来评估一个人患遗传性乳腺癌或卵巢癌的风险。COLARIS检测通过检测MLH1、MSH2、MSH6和PMS2基因的致病突变来评估人患遗传性结直肠癌的风险和妇女患遗传性子宫/子宫内膜癌的风险。Myriad myPath黑色素瘤检测23个基因,恶性黑色素瘤和良性痣的表达模式不同。这些基因参与细胞分化、细胞信号和免疫应答信号。

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