PowerPoint - Technospark

Рынок существующих технологий
Разрабатываемые технологии NGS
Владислав Трошин
vladislav.troshin@gmail.com
8-929-509-44-89
ООО «Троицкий Инженерный Центр»
Россия, 142190 г. Москва, г. Троицк, Сиреневый бульвар, д.1.
www.trdc.com
Рынок существующих технологий
Мировой рынок NGS систем
1000
916
900
800
700
Гонконг
600
500
Сингапур
400
300
200
100
233
189174
158
95 89 80 78
53 51 40 39
33 32 29 24 23 18 17
15 15 14 14 13 12 12 11 9 9 6 6 6 6 4 4 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1
United States
China
Germany
United Kingdom
South Korea
Spain
Canada
France
Australia
Italy
Netherlands
Taiwan
Japan
Brazil
Sweden
India
Belgium
Denmark
Singapore
Switzerland
Russia
Norway
South Africa
Hong Kong
Austria
Wallis and Futuna
Saudi Arabia
Hungary
Finland
Malaysia
Mexico
New Zealand
Chile
Poland
Slovenia
Qatar
Iceland
Portugal
Israel
UAE
Turkey
Ireland
Greece
Philippines
Estonia
Kenya
Uruguay
Luxembourg
Bulgaria
Romania
Vietnam
Czech Republic
Thailand
Argentina
0
Общее число устройств превышает 2500 шт. по данным из открытых источников и 10000 тысяч штук
оценочное число. Так, в Китае оценочное число NGS систем 500-700 шт. Явно большее число устройств
в Японии, Израиле, скандинавских странах.
Стоимость секвенирования
Изменение стоимости секвенирования
1
100000000
Стоимость секвенирования падает очень
быстрыми темпами:
http://www.genome.gov/sequencingcosts/
2
10000000
1.
2.
3.
1000000
100000
3
4
10000
1000
100
10
1
0.1
Стоимость секвенирования генома, $
Стоимость секвенирования Mb последовательности ДНК, $
01.2014
07.2013
01.2013
07.2012
01.2012
04.2011
10.2010
04.2010
10.2009
04.2009
10.2008
04.2008
10.2007
04.2007
10.2006
04.2006
10.2005
04.2005
10.2004
04.2004
10.2003
09.2002
09.2001
0.01
4.
Завершение проекта «Геном человека»;
Выход на рынок первых NGS систем;
Появление и распространение настольных
NGS систем, снижение стоимости
обработки данных;
? Если цена секвенирования генома
упадет ещё на 2 порядка, то данная
технология станет доступной
практически любому человеку.
Кроме научных исследований активно
начинается использование NGS систем в
медицине, начинает развиваться
персонализированная медицина.
На рынке уже представлены компании с
продуктами для персональной медицины. К
примеру, компании Myriad
http://www.myriad.com/products/ и Cardiodx
http://www.cardiodx.com , предлагающие
продукты для диагностики заболеваний,
связанных с генетикой. Их генетические тесты
уже прошли все стадии проверки, клинические
тесты и доступные на рынке.
Поколения NGS систем
Поколения NGS систем
Базовая технология
Разрешение
Точность чтения
Длина чтения (max)
Пропускная
способность
Первое поколение
Второе поколение и поколение
Третье поколение
2,5
Четвертое
поколение
Прямое чтение
Циклический процесс
Разделение по размерам ДНК с
Секвенирования
последовательности
добавления нуклеотидов,
метками на концах молекул,
синтезом, разрушением ДНК на основе
детектирования сигнала,
полученных методом обрыва
или любым другим
какого-либо
промывки. Так называемый
цепи или разрушения ДНК
способом.
физического
секвенирование синтезом.
эффекта
Усреднение данных с множества Усреднение данных с множества Данные с одной
Данные с одной
копий молекул ДНК
копий молекул ДНК
молекулы ДНК
молекулы ДНК
Высокая
Высокая
Управляемая
Управляемая
800-1000 bp
200-500 bp
1000-5000 bp
>10000
Низкая
Высокая
Высокая в пересчете на одно
основание. Низкая на запуск
чтения.
Секвенирование РНК Только по копии в ДНК
Время одного цикла Часы.
Сложная. Требуется
Подготовка образцов
амплификация.
Стоимость чтения
Анализ данных
Рутинный.
Данные
Только последовательность.
Низкая в пересчете на одно
основание. Высокая на запуск
чтения.
Только по копии в ДНК
Дни.
Сложная. Требуется
многократная амплификация.
Сложный из-за большого
количества данных и
необходимости сопоставлять
короткие цепи.
Только последовательность.
Управляемая
Управляемая
Управляемая
Управляемая
Прямое
Часы.
Прямое
Часы.
Зависит от
Зависит от технологии.
технологии.
Сложная из-за
Слажная из-за
необходимость
необходимости
использовать новые
использовать новые
алгоритмы.
алгоритмы.
Последовательносить и Последовательносит
некоторые другие
ь и некоторые
данные.
другие данные.
За основу взято: Eric E. Schadt∗, Steve Turner and Andrew Kasarskis. A window into third-generation sequencing. Human Molecular Genetics, 2010, Vol. 19, Review Issue 2.
Распределение по платформам
Платформа
Illumina HiSeq 2000
(2500)
Illumina Genome
Analyser 2x
ABI SOLiD
Roche 454
Ion Torrent (PGM)
Ion Proton
Illumina MiSeq
Pacbio RS
Total:
Число
Стоимость, Стоимость всех
Компания
устройств
USD
устройств, USD
826
690000
569940000 Illumina
511
250000
127750000 ABI SOLID
329
367
480000
500000
248
50000
60
183
44
2568
150000
125000
700000
Число
устройств
Полная
стоимость,
USD
1520
720565000
329
157920000
157920000 Roche
367 183500000
183500000 Ion
308
21400000
Pacific
12400000
44
30800000
Bioscience
9000000 Всего:
2568 1114185000
22875000 Основано на открытых данных. Учитывается
только стоимость устройств. Стоимость
30800000 обработки данных и сервисы не учитываются
1114185000 (реагенты, чипы и т.д.)
В основном секвенаторы второго и третьего поколений. Распространение секвенаторов первого
поколения ограничивает высокая стоимость устройства, единичного анализа и время работы.
Большинство устройств для секвенирования имеет стоимость выше 150000 USD, требует доступа к
значительным вычислительным устройствам (суперкомпьютерам, облачным сервисам), имеют высокую
цену обслуживания и запуска, таким образом приобрести и использовать оптические NGS секвенаторы
могут только крупные научные центры.
3000
1200000
2500
1000000
2000
800000
1500
600000
1000
400000
500
200000
0
Thousands
Распределение по платформам
0
Illumina HiSeq
2000 (2500)
Illumina Genome
Analyser 2x
ABI SOLiD
Roche 454
Ion Torrent (PGM)
Machines by platform
Ion Proton
Illumina MiSeq
Pacbio RS
Total:
Total value, USD
Общий рынок NGS систем, расходных материалов, сервисного обслуживания и т.д. составил в 2011
году 1.6 миллиарда USD. В 2013 году уже 2-2,5 миллиарда USD. Прогнозируется рост до 5-6.6
миллиардов USD к 2016 году. Только устройств второго и третьего поколения продано за все время их
выпуска на рынок на сумму более 1 миллиарда USD.
Например, рыночная капитализация компании Illumina (NASDAQ: ILMN) более 18.6 млрд. USD, а
капитализация Pacific Bioscience (NASDAQ: PACB) более 317 млн. USD.
Общая ситуация
Основным лидером в области высокопроизводительных систем являются компания Illumina (второе
поколение секвенаторов). В области настольных систем для анализа относительно небольших
последовательностей Life Technologies (Ion PGM – второе-третье поколение) по числу установленных
секвенаторов и компания IIlumina (MiSeq) от выручки от проданных устройств. Но учитывая
относительно недавний выход Ion Torrent на рынок при очень активных продажах наиболее вероятно их
лидерство в этом сегменте рынка. Вывод в начале 2012 года нового продукта для анализа полных
геномов (Ion Proton – более производительная версия Ion PGM) по цене в 150000 USD может сместить
рынок в сторону их продуктов.
Происходит вывод на рынок устройств 3-го поколения. Несколько компаний разрабатывает устройства
4-го поколения.
Происходит разделение рынка на два направления – секвенаторы с высокой производительностью,
высокой стоимостью для научных центров (более 150000 USD) и секвенаторы с низкой
производительностью (настольные системы) для отдельных лабораторий (устройства Ion Torrent PGM,
Illumina MiSeq и Roche 454 GS Junior – стоимостью до 150000 USD).
Разделение линеек продукции основных производителей на два направления. Производительные
системы для научных центров и настольные системы для лабораторий и малых компаний. Цены
устройств делятся аналогично 300-900 тыс. USD за большие системы, менее 150 тыс. USD за
настольные системы. Появляются «промежуточные системы» - Next Seq 500.
Устойчивый рост отрасли. Потребность в устройствах для диагностики с низкими затратами на
обслуживание. Цена самого устройства влияет пока незначительно. Основная масса проданных
устройств относится к верхнему ценовому диапазону.
Разрабатываемые технологии
Нанопоры
Для секвенирования с использованием пор предлагают различные технологии. В общем виде
технологии основаны на том, что при прохождении ДНК через пору регистрируется какой-либо сигнал.
Это может быть ионный ток, туннельный ток, изменение ёмкости, флюоресценция и т.д.
Genia Technologies, Inc.
http://www.geniachip.com/
Регистрируется
изменение
тока
при
прохождении отдельных
нуклеотидов
через
нанопоры.
OxfordNanoporeTechnologies
IBM
https://www.nanoporetech.com
Регистрируется
изменение
тока
при
прохождении
цепочки
ДНК
через
сформированное
методами
литографии
устройство.
Регистрируется изменение тока при прохождении
отдельных нуклеотидов через нанопоры или
прохождения цепочки ДНК через пору.
Предполагается использовать различные варианты
пор (биологические, изготовленные методом
литографии, из графена и т.д.)
Нанопоры
Nabsys
http://nabsys.com/
Регистрируется изменение
тока
при
прохождении
цепочки ДНК с метками
через поры.
Noblegen Biosciences, Inc.
http://www.noblegenbio.com/Technology.html
Регистрируется
изменение
тока
при
прохождении цепочки ДНК с метками через
поры.
Другой метод предполагает
флуоресценции
меток
при
цепочек ДНК через поры.
регистрацию
прохождении
Нанопоры
Two Pore Guys
http://twoporeguys.com/
Дополнительно
к
регистрирующей
поре
добавляются ещё два слоя для фиксации
цепочки ДНК.
HEWLETT PACKARD
US 2006/0275911 A1
ДНК протаскивают между частицами серебра в фокусе
лазерного излучения для получения SERS.
Электронный микроскоп
ZS Genetics
http://www.zsgenetics.com/
Секвенирование с помощью электронного
микроскопа. Цепочки ДНК допируют атомами
тяжёлых металлов.
Electron Optica
http://www.electronoptica.com/
Секвенирование с помощью электронного
микроскопа. Цепочки ДНК допируют атомами
тяжёлых металлов.
Чипы
GenapSys
http://genapsys.com/
Секвенирование на чипах. Предположительно в
основе технологии лежит изменение силы тока
при присоединении новых нуклеотидов.
Существует ещё около 30 компаний с различными проектами на стадии R&D.
Троицкий инженерный центр
ООО «Троицкий инженерный центр» - частная коммерческая
организация, созданная для проведения научноисследовательских и опытно-конструкторских работ, производство
и продажи наукоёмкой продукции, оказания консалтинговых и
маркетинговых услуг в области высоких технологий.
Мы предлагаем услуги по инженерному, маркетинговому и
технологическому сопровождению разработок в области
оптической спектроскопии, электроники и связанных областях.
Пример задачи: создание считывающего устройства для
микрофлюидных чипов. Цена коммерческих устройств около 2
млн. руб. Отечественного пока не представлено.
Спасибо за внимание!
Владислав Трошин
vladislav.troshin@gmail.com
8-929-509-44-89
ООО «Троицкий Инженерный Центр»
Россия, 142190 г. Москва, г. Троицк, Сиреневый бульвар, д.1.
www.trdc.com