field_kentriki_fotografia
Η επανάσταση της επεξεργασίας του γονιδιώματος

Της Μαίρης Βενέτη*

Από τις ηλεκτρονικές αγορές των χρηστών της Amazon, μέχρι τις αναζητήσεις του καθενός από εμάς στην Google και τις ιατρικές εξετάσεις των ασθενών ενός νοσοκομείου ή διαγνωστικού κέντρου, καθημερινά συλλέγονται και αποθηκεύονται δεδομένα ασύλληπτου όγκου.

Η ανάλυση αυτών των μεγάλων δεδομένων-Big Data- και η εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων, είναι αποτέλεσμα μεθοδολογικών τεχνικών που προέρχονται από το ραγδαία αναπτυσσόμενο ερευνητικό πεδίο, αυτό της «Επιστήμης Δεδομένων»-Data Science- ενώ είναι θέμα χρόνου η «Τεχνητή Νοημοσύνη» να δημιουργήσει  νέα ήθη και έθιμα στην επεξεργασία των data .

Όταν μιλάμε για data, το μυαλό των περισσότερων δεν πάει στον τομέα των βιοεπιστημών.

Μέσω των data όμως επιτελέστηκε η μεγαλύτερη επανάσταση στον κλάδο, που για πολλούς ξεπέρασε ακόμα και την αποκωδικοποίηση του DNA, ή την αλληλούχηση αν θέλουμε να είμαστε σωστοί με την ορολογία.

Βλέπετε, στην πραγματικότητα η αποκωδικοποίηση του DNA αφορούσε  την ανάγνωση ενός δείγματος κώδικα και όχι απαραίτητα πλήρη κατανόηση και ερμηνεία του.

Ακριβώς όμως αυτή η ανάλυση και η ερμηνεία των δεδομένων του γενετικού κώδικα αποτελεί το ιερό δισκοπότηρο της ιατρικής έρευνας και  αποδείχθηκε εξαιρετικά δύσκολη υπόθεση.

Το πρόβλημα στην ερμηνεία των γονιδιωματικών δεδομένων ήταν πρωτίστως θέμα ουσιαστικής κατανόησης του γονιδιώματος ως πολύπλοκο δυναμικό σύστημα.

Ήταν όμως και ένα πρόβλημα με τεχνικές ρίζες.

Για αυτό επιστρατεύθηκαν για την ερμηνεία του ερευνητικές ομάδες με διεπιστημονική τεχνογνωσία, συνδυάζοντας Μοριακή Βιολογία, Βιοπληροφορική, Μηχανική Μάθηση, Βιοστατιστική, Βιοαπεικονιστική κ.α.

Την τελευταία δεκαπενταετία, ο συνδυασμός τεχνολογίας και υπολογιστικών υποδομών οδήγησε σε μια άνευ προηγουμένου αύξηση όχι μόνο του ρυθμού παραγωγής βιολογικών και γονιδιωματικών δεδομένων, αλλά και της ανάπτυξης καινοτόμων εργαλείων στην κατεύθυνση της αυτοματοποιημένης ερμηνείας και εξαγωγής κρίσιμων πληροφοριών, που με τη σειρά τους προσέφεραν  νέες εξελίξεις/κατακτήσεις στην ιατρική.

Από το να αποτελεί ένα δείγμα σάλιου ή αίματος το διαβατήριο της γνώσης για την υγεία και το μέλλον μας, μέχρι την εξατομικευμένη θεραπεία νόσων που μέχρι πριν λίγα χρόνια δεν υπήρχε καν η δυνατότητα έστω και λίγων μηνών επιβίωσης.

Από τα data στις  εξατομικευμένες θεραπείες

Η γονιδιωματική ανάλυση-δηλαδή η ανάγνωση της πλήρους αλληλουχίας του DNA και των παραγώγων του- η μετατροπή τους σε ψηφιακά δεδομένα,  η επεξεργασία και η σύγκρισή τους, κατέστησε εφικτή την αξιοποίηση των δεδομένων αυτών σε μεγάλη κλίμακα, καθιστώντας εφικτή-αν και όχι ακόμα σε όλο το φάσμα ασθενειών- την ανάπτυξη μεθόδων εξατομικευμένης θεραπευτικής με βάση το γονιδίωμα. Εκατομμύρια άνθρωποι έχουν ήδη εξετάσει το γονιδίωμα τους, όπου γονιδίωμα ή γένωμα χαρακτηρίζεται το σύνολο του γενετικού υλικού που βρίσκεται σ΄ ένα κύτταρο ή φέρεται σ΄ ένα άτομο.

Κάθε ανάλυση γονιδιώματος και η ερμηνεία του, προσφέρει μια συναρπαστική προοπτική για την επιστημονική κοινότητα, η οποία για πρώτη φορά αποκτά πρόσβαση σε έναν τόσο μεγάλο πλούτο γενετικών πληροφοριών και δεδομένων.

Η επεξεργασία αυτών των δεδομένων χαρίζει τεκτονικές μετακινήσεις στην ιατρική έρευνα, μετακινήσεις που στην ουσία αναδύουν ένα νέο τοπίο προσδόκιμου ζωής για τις επόμενες γενιές. 

Τεστ DNA με 100$-η αρχή της επανάστασης

Πράγματι, η πρόοδος στις μοριακές τεχνικές ανάγνωσης του DNA γίνεται πλέον με εκθετικούς ρυθμούς.

Αρκεί να αναφέρουμε ότι, η πρώτη πλήρης ανάγνωση ενός δείγματος ανθρώπινου DNA συντελέστηκε μόλις το 2001, ο «χρόνος ανάγνωσης» διήρκησε 10 χρόνια και κόστισε περίπου 100 εκατ.δολάρια.

Σήμερα το κόστος έχει πέσει στα 1000 δολάρια και «ο χρόνος ανάγνωσης» διαρκεί μόλις μερικές ώρες.

Το πιο συναρπαστικό όμως είναι ότι η εταιρεία που είναι στο προσκήνιο αυτής της επιτυχίας, η Illumina, έχει βάλει σαν στόχο το κόστος να πέσει γύρω στα 100 δολάρια.

Όπως άλλωστε δήλωσε ο Διευθύνων Σύμβουλος της, Francis deSouza στο 37Ο συνέδριο της J.P. Morgan για τους επενδυτές του κλάδου του Healthcare:

 «Είμαστε μόνο στην αρχή».

Η εταιρεία που έχει στόχο να ξεκλειδώσει τη δύναμη του γονιδιώματος

Η Illumina είναι ο παγκόσμιος ηγέτης στη γονιδιωματική, μια βιομηχανία  που αναπτύσσεται στην διασταύρωση της βιολογίας και της τεχνολογίας.

Στους πελάτες της περιλαμβάνεται ένα ευρύ φάσμα ακαδημαϊκών, κυβερνητικών, φαρμακευτικών, και βιοτεχνολογικών  ιδρυμάτων σε όλον τον κόσμο.
Είναι κορυφαίος κατασκευαστής ολοκληρωμένων συστημάτων για ανάλυση σε μεγάλη κλίμακα του ανθρώπινου γονιδιώματος, αλλά και γενικότερα της γενετικής ποικιλίας και λειτουργίας.

Τα αρχικά της προϊόντα επέτρεψαν στους ερευνητές να διερευνήσουν το DNA σε μια εντελώς νέα κλίμακα, βοηθώντας τους να δημιουργήσουν τον πρώτο χάρτη γονιδιακών παραλλαγών που σχετίζονται με την υγεία, την ασθένεια και την ανταπόκριση στα φάρμακα.

Έτσι, μέσω των συστημάτων της επιτυγχάνθηκαν μελέτες που μας έφεραν πιο κοντά στην πραγματοποίηση της εξατομικευμένης ιατρικής.

Παρόλο που βρισκόμαστε μόνο στην αρχή της κατανόησης της κλινικής σημασίας του γονιδιώματος, εντούτοις είμαστε πιο κοντά από ποτέ στην εξουδετέρωση ενός  πλήθους ασθενειών.

Μέσω των συστημάτων της Illumina δημιουργήθηκαν μόνο το 2018 ένα  εκατομμύριο gigabytes δεδομένων αλληλουχίας.

Η πρόοδος της τεχνητής νοημοσύνης επιτρέπει πλέον την ταχύτατη και λεπτομερή επεξεργασία τους, η οποία οδηγεί σε ανακαλύψεις που ήταν αδιανόητες ακόμα και πριν από λίγα χρόνια.

Σε συλλογικό επίπεδο, η εταιρεία αυτή έχει προσφέρει πολλά στη βαθύτερη κατανόηση της γενετικής και έχει βάλει τα θεμέλια στο να γίνει η ιατρική επιστήμη πιο ακριβής στην πρόληψη και πιο αποτελεσματική στην αντιμετώπιση θανατηφόρων ασθενειών.

Δημιουργεί με λίγα λόγια  τις συνισταμένες ώστε οι επόμενες γενιές να είναι πιο υγιείς και για περισσότερο χρονικό διάστημα.

To υψηλό growth δίνει στην Illumina μια θέση στα χαρτοφυλάκια της επόμενης μέρας

Μήπως όμως η συγκεκριμένη εταιρεία  δημιουργεί και τις συνισταμένες να ζήσει αυτή η γενιά με καλύτερο διαθέσιμο εισόδημα για τα γηρατειά της;

Η εταιρεία έχει πετύχει 20 συνεχή έτη αύξησης των εσόδων της και τέλη Ιανουαρίου ανακοίνωσε έσοδα 3,333 δισ. για το 2018, αυξημένα κατά 21% από το 2017 και κέρδη ανά μετοχή της τάξης των 5,72 δολαρίων.

Οι λειτουργικές ταμειακές ροές ήταν 1,1 δισ. δολάρια έναντι 875 εκατ δολαρίων το 2017 και οι ελεύθερες ταμειακές ροές (λειτουργικές ταμειακές ροές –κεφαλαιουχικές δαπάνες) ανήλθαν στα 846 εκατ.δολάρια, έναντι 565 εκατ. δολαρίων για το οικονομικό έτος 2017.

Το ακαθάριστο περιθώριο (gross margin) για το οικονομικό έτος 2018 ήταν 69% από 66,4% το προηγούμενο έτος.

Τα έξοδα έρευνας και ανάπτυξης (R&D) όπως είναι λογικό –και ζητούμενο- παρέμειναν  υψηλά και  για το 2018. 

Έφτασαν τα  623 εκατ. δολάρια από 546 εκατ. το 2017 και εξαιρουμένων των δαπανών αναδιάρθρωσης, τα έξοδα R&D  ως ποσοστό των εσόδων ήταν 18,7% συμπεριλαμβανομένου του 0,9% που αναλογεί στην Ηelix.

Για το 2019 η εταιρεία εκτιμά έσοδα  μεταξύ των 3,79-3,81 δισ. δολαρίων αυξημένα κατά 13%-14% από το 2018 και κέρδη ανά μετοχή μεταξύ των 6,07-6,17 δολαρίων.

Όλα αυτά φαίνεται να έχουν συμπεριληφθεί στην κεφαλοποίηση της που είναι πέριξ των  44,3 δισ. δολάριων,  γι'αυτό και μια διόρθωση της τιμής της  θα ήταν ευχής έργον.

Για τους μακροπρόθεσμους όμως, η πιο ουσιαστική ερώτηση δεν είναι πόσο μπορεί να διορθώσει η Illumina, αλλά  πού θα μπορούσε να είναι σε 10 χρόνια από σήμερα.

Όλες οι ενδείξεις συγκλίνουν ότι τα επόμενα δέκα χρόνια, η αγορά της αλληλουχίας του γονιδιώματος  θα είναι πολύ μεγαλύτερη.

Ένα κλειδί για την επέκταση του μεγέθους της αγοράς είναι ακριβώς η μείωση του μέσου  κόστους του τεστ DNA, η οποία σύμφωνα με την εμπειρία της εταιρείας θα ανοίξει σημαντικά την αγορά, επιτρέποντας την αύξηση των συνολικών εσόδων της.

Η εταιρεία στοχεύει ότι η πλατφόρμα NovaSeq- η οποία ήδη στα δύο χρόνια λειτουργίας της  συνεισφέρει το 1 δισ. στο σύνολο του τζίρου της Illumina-θα της επιτρέψει να μειώσει το κόστος από τα 1000 δολάρια στα 100 δολάρια τα επόμενα χρόνια.

Η πλατφόρμα ανέλυσε περισσότερα από 600.000 ολόκληρα γονιδιώματα μέσα σε ένα μόνο έτος, ενώ η στόχευση είναι ακόμα μεγαλύτερη για τη συνέχεια.

Επίσης οι διεθνείς αγορές ανοίγουν για την τεχνολογία VeriSeq NIPT που καλύπτει την  ανάγκη διαγνωστικών εξετάσεων αλληλουχίας κατά την διάρκεια της εγκυμοσύνης, ενώ η γονιδιωματική του πληθυσμού είναι ένας πρόσθετος σημαντικός παράγοντας ανάπτυξης, με μεγάλες πρωτοβουλίες να βρίσκονται σε εξέλιξη σε πολλές χώρες, συμπεριλαμβανομένων των ΗΠΑ, του Ηνωμένου Βασιλείου, της Γαλλίας ,αλλά και αναπτυσσόμενων χωρών όπως για παράδειγμα το Μπαγκλαντές.

Το ιερό δισκοπότηρο στην έρευνα για τον καρκίνο ανήκει στην Ιllumina

Αρκετές εταιρείες αγωνίζονται για να αναπτύξουν υγρές βιοψίες ώστε να ανιχνεύουν το καρκίνο σε πολύ πρώιμο στάδιο. Αν οι προσπάθειες αυτές επιτύχουν, η αγορά γονιδιωματικής αλληλουχίας θα μπορούσε στην κυριολεξία να εκραγεί.

Στις 10 Ιανουαρίου του 2016 η Illumina ανακοίνωσε  τη δημιουργία μιας νέας εταιρείας, με το συμβολικό όνομα Grail, η οποία έχει στόχο να αναπτύξει το τεστ αίματος που θα μπορεί να ανιχνεύει όλες τις μορφές καρκίνου σε πρώιμα στάδια.

Βάση της νέας μεθόδου θα είναι οι ελεύθερες ρίζες (CTDNA) που κυκλοφορούν στο αίμα κάθε ανθρώπου.

Δεδομένου ότι η Grail ανήκει στην Illumina-άρα έχει πρόσβαση στα data της- πιστεύω ότι έχει μεγάλο ανταγωνιστικό πλεονέκτημα έναντι ομοειδών εταιρειών και αυξημένες πιθανότητες να αναπτύξει πρώτη το πολυπόθητο τεστ αίματος.

Σύμφωνα με παράγοντες της αγοράς, ανάλογα με τα στάδια διάγνωσης του καρκίνου, η αγοραστική αξία του τεστ- αν πετύχει τον στόχο του- θα φτάσει από τα 20 δισ. έως τα 100 δισ. δολάρια, ενώ στους μετόχους της νέας εταιρείας έχουν συνωτιστεί ονόματα όπως οι Jeff Bezos, Bill Gates,  Sutter Hill Ventures κ.α.

Οι διεθνείς συνεργασίες δίνουν προβάδισμα

Οι συνεργασίες της Illumina με τις εταιρείες Bristol-Μyers Squibb και Loxo Οncology στον τομέα των εφαρμογών κλινικής ογκολογίας αναμένεται να συγκεντρώσουν θετικά αποτελέσματα.

Η συμμαχία θα χρησιμοποιήσει την τεχνολογία NGS  της Illumina για να αναπτύξει και να εμπορευτεί παγκοσμίως ανιχνεύσεις in vitro (IVD) για την υποστήριξη του χαρτοφυλακίου ογκολογίας.

Τι είναι όμως η τεχνολογία NGS;

Πρόκειται για τις λεγόμενες τεχνολογίες αλληλούχισης νέας γενιάς που στο σύνολο τους στηρίζονται σ'έναν αξιοθαύμαστο συνδυασμό διατάξεων νανοτεχνολογίας μοριακής τεχνολογίας και οπτικής, με την ταυτόχρονη ανάπτυξη υπολογιστικών μεθοδολογιών για την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων.

Οι διαθέσιμες τεχνολογίες αλληλούχησης του DNA νέας γενιάς προσφέρουν υψηλής αποδοσης  αλληλούχηση (από 0.5 εκατομμύριο ως 400 εκατομμύρια  αλληλουχήσεις (reads) και από 10 εκατομμύρια ως 100 δισεκατομμύρια βάσεις), επιτρέποντας την αλληλούχιση πολλών διαφορετικών στόχων.

Η ανάγνωση  αλληλουχιών θα συνοδευτεί και από νέες τεχνολογίες μέσω της ολοκλήρωσης της εξαγοράς της Pacific Biosciences ύψους 1,2 δισ. δολαρίων στα μέσα του 2019. Μια εξαγορά που υπογραμμίζει ότι οι ταμειακές ροές της Illumina της επιτρέπουν να προχωράει σε εξαγορές που συμβάλλουν στην διατήρηση του προβαδίσματος της  στον κλάδο της γονιδιωματικής ακολουθίας.

Τα επαναλαμβανόμενα άλλωστε  έσοδα της Illumina από αναλώσιμα θα επιτρέψουν στην εταιρεία να επενδύσει ακόμα περισσότερο στην έρευνα και την ανάπτυξη ή ακόμα και σε άλλες στρατηγικές εξαγορές.

Επαρκής γεωγραφική επέκταση αλλά και αυξανόμενος ανταγωνισμός

Εκτός από την Αμερική, η Ιllumina εμπορεύεται και διανέμει προϊόντα απευθείας σε πελάτες της Ευρώπης, της Λατινικής Αμερικής και της περιοχής Ασίας- Ειρηνικού (APAC), είτε μέσω άμεσης πώλησης, είτε μέσω διανομέων.

Τον τελευταίο καιρό, η διοίκηση έχει παρατηρήσει σημαντική αύξηση της ζήτησης, καθώς οι πελάτες της προσπαθούν να δημιουργήσουν επιχειρήσεις NIPT στην Κίνα.

Από την Κίνα όμως προέρχεται και ένα μεγάλο μέρος του ανταγωνισμού.

Η εταιρεία BGI ανακοίνωσε ότι μέχρι το 2020 σχεδιάζει να προσφέρει αλληλουχία δειγμάτων ανθρώπινου ολόκληρου γονιδιώματος σε λιγότερο από 24 ώρες και με κόστος λιγότερο από 300 δολάρια. Να σημειώσουμε ότι η BGI  μπορεί ήδη να εκτελέσει σειριακή ανάλυση υψηλής απόδοσης για περίπου 600 δολάρια.

Η Oxford Nanopore Technologies, η Roche και η Thermo Fisher Scientific, προσφέρουν επίσης προϊόντα και υπηρεσίες μοριακής διάγνωσης. Η πρώτη μάλιστα έχει προσελκύσει την προσοχή της Amgen.

Μήπως ο αυξανόμενος ανταγωνισμός απειλεί την Illumina;

Όχι απαραίτητα. Η «μακρά ανάγνωση» αλληλουχίας που επικεντρώνονται οι παραπάνω εταιρείες είναι συχνά μια συμπληρωματική αγορά για τη «σύντομη ανάγνωση» της Illumina. Αυτό σημαίνει ότι οι πελάτες μπορούν να εκτελέσουν αρχική γονιδιωματική αλληλουχία χρησιμοποιώντας «μακρές αναγνώσεις», αλλά στη συνέχεια να στραφούν στα προϊόντα και τις υπηρεσίες της Illumina για παραγωγή αλληλουχιών μεγαλύτερης κλίμακας.

Περί κεφαλοποίησης

Η τρέχουσα κεφαλοποίηση έχει χαρακτηριστικά  «δίκαιης αποτίμησης» δεδομένης της τρέχουσας χρηματοοικονομικής εικόνας.

Όμως όπως περιγράψαμε και στην αρχή είναι μια εταιρεία υψηλού growth σε μια αγορά που μόλις έχει αρχίσει να μορφοποιείται.

Στην αγορά αυτή η Illumina έχει τα εξής  πλεονεκτήματα:

  • Προηγείται στην επεξεργασία των data.
  • Έχει συνεργασία με τις κορυφαίες ερευνητικές/φαρμακευτικές εταιρείες.

Δεν πρόκειται για  μια φαρμακοβιομηχανία που αναπτύσσει καινοτόμα φάρμακα, αλλά μια βιοτεχνολογική εταιρεία που την «ανάγνωση» της στο γονιδίωμα χρειάζεται το σύνολο του  φαρμακευτικού/βιοτεχνολογικού κλάδου.

  • Έχει ελεύθερες ταμειακές ροές που της επιτρέπουν να προβεί σε στρατηγικές εξαγορές, αν κρίνει ότι θα της δώσουν προβάδισμα, όπως έκανε με την Grail ή την Pacific Biosciences.

Ως εκ τούτου, ακόμα και μικρές διορθώσεις είναι καλοδεχούμενες-πόσο μάλλον μια μεγαλύτερη- και ζητούμενο είναι η επαγρύπνηση όσον αφορά θετική ειδησιογραφία πάνω σε νέες κατακτήσεις που συνεπάγονται αύξηση τζίρου και κερδοφορίας.

Παντού υπάρχει και ένας Έλληνας

Η χώρα μας έχει τους καλύτερους επιστήμονες και επομένως δεν θα μπορούσε να λείπει η ελληνική συμμετοχή  απο την επανάσταση του γονιδιώματος.

Η εταιρεία  e-NIOS ιδρύθηκε από ερευνητές του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών (Αριστοτέλης Χατζηιωάννου, Ελευθέριος Πιλάλης, Ιωάννης Βαλαβάνης) μετά από πολυετή έρευνα στα πλαίσια του προγράμματος Μεταβολικής Μηχανικής και Bιοπληροφορικής.

Ο σκοπός της εταιρείας είναι η ανάπτυξη εφαρμογών που να αξιοποιούν μεθόδους πληροφορικής για την ανάλυση πολύπλοκων γονιδιακών δεδομένων.

Το προϊόν της εταιρείας είναι λογισμικό σε περιβάλλον νέφους (cloud) και απευθύνεται σε μεγάλες εταιρείες Βιοτεχνολογίας, ερευνητικά κέντρα και παρόχους υπηρεσιών υγείας, για την έρευνα και την ανάπτυξη νέων διαγνωστικών και θεραπευτικών μεθόδων.

Η ίδρυση της εταιρείας αποτέλεσε επιτυχημένο παράδειγμα σύμπραξης ενός ακαδημαϊκού οργανισμού με τον ιδιωτικό τομέα, καθώς στη μετοχική σύνθεση συμμετέχει ο όμιλος Quest, μέσω της κοιτίδας νεοφυών επιχειρήσεων πληροφορικής IQbility και η Τράπεζα Πειραιώς μέσω του Venture Capital fund PJ Tech Catalyst.

Στη συνέχεια και μέσα σε 3 χρόνια η e-NIOS κατάφερε να εξασφαλίσει τη συμμετοχή της σε μεγάλο αριθμό διεθνών ερευνητικών προγραμμάτων με συνεργάτες πανεπιστήμια, ερευνητικά κέντρα και επιχειρήσεις από Γαλλία, Ιρλανδία, Ελβετία, Γερμανία, ΗΠΑ, Ισπανία μεταξύ πολλών άλλων, καθιστώντας την μια καθαρά ελληνική αλλά εξωστρεφή εταιρεία με διεθνή παρουσία. 

Αποποίηση Ευθύνης

Το υλικό αυτό παρέχεται για πληροφοριακούς και μόνο σκοπούς. Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να εκληφθεί ως προσφορά, συμβουλή, ή προτροπή για αγορά ή πώληση των αναφερομένων προϊόντων.

Παρόλο που οι πληροφορίες που περιέχονται, βασίζονται σε πηγές που θεωρούνται αξιόπιστες, καμία διασφάλιση δεν δίνεται ότι είναι ακριβείς ή πλήρεις και δεν θα πρέπει να εκλαμβάνονται ως τέτοιες

*Η κ. Μαίρη Βενέτη είναι Πιστοποιημένη Διαχειριστής από την Επιτροπή Κεφαλαιαγοράς

Αναδημοσίευση από τον Φιλελεύθερο Παρασκευής 15 Φεβρουαρίου