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从10x Genomics 收购 ReadCoor 回顾空间基因组学发展

2020-10-15| 编辑: 班木芙兰| 查看: 368| 评论: 0|来源: 牛逼的牛咚咚

摘要: 2020年10月5号,单细胞组学的领导者10x Genomics 宣布以 3.5亿美元(1 亿美元现金和 2.5亿美元股票)收购 ReadCoor,借此,我们来看看空间基因组学这个行业以及10x 收购ReadCoor 的意义。一、空间基因组学发展过去二 ...


2020年10月5号,单细胞组学的领导者10x Genomics 宣布以 3.5 亿美元(1 亿美元现金和 2.5 亿美元股票)收购 ReadCoor,借此,我们来看看空间基因组学这个行业以及 10x 收购 ReadCoor 的意义。


一、空间基因组学发展


过去二十年里,基因组学分析技术的不断进步推动改进了疾病诊断和治疗,尤其在肿瘤学和神经病学方向。

2000年初,NGS技术被广泛运用在 Bulk genomics(组织或细胞群测序),一次处理上千万细胞,而只得到大量细胞的平均表达水平,丧失掉单细胞之间的差异性信息。

2009年,Nature首次报道了单细胞水平上对 RNA 进行高通量测序和分析的新技术。在随后的几年里,单细胞组学行业取得里程碑式的发展,目前使用最为广泛的是 10x Genomics 公司推出的基于微液滴(DROP-seq) 技术的平台,保留了上千个细胞的表达分析,实现了基因表达在组织原位的可视化。基于单细胞测序能够深入挖掘细胞个体特异的基因表达信息,因而也被广泛运用于肿瘤研究,神经组学,免疫学研究等,具有巨大的应用潜力和商业价值。

空间基因组学是基于单细胞组学在近三年发展起来的新兴领域,由于允许测量组织样本中的所有基因活动,并绘制活动发生的位置,能更好了解基因表达和细胞定位组织间的关系,因此更加有助于推动肿瘤(肿瘤和微环境分析)或神经系统中(神经变性和突触通路的信号研究)等转化应用。2017年,Nature将空间转录组学列为未来8大前瞻性技术之一。科学家们对于空间组学的兴趣也远远超过了单细胞组学。


此外,科学家们认为将单细胞组学(回答是什么)和空间基因组学(回答在哪里)的结合使用,可带来更多关键性的洞见。例如2016年10月人类细胞图谱计划(The Human Cell Atlas (HCA)) 项目发起,致力于建立人体所包含的所有细胞的参考图谱。该项目始自发起,已经收到了来自71个国家的1700多名成员的捐助,横跨数千个研究所,是一项非常重要的国际合作。


2017年 10x 作为HCA试点项目的合作伙伴,提供基于 Chromium 的单细胞分析技术,完成了530,000 人类免疫细胞和 200,000 脾细胞的分析。2019年11月,Nanostring 宣布和 HCA 合作,将为1000多家 HCA 机构提供 GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP) 平台的商业获取权。

二、市场发展潜力


据Nanostring(NSTG)在2020年的 JPM 大会上演示,空间基因组学潜在市场规模(TAM)20亿美元。其中学术研究市场 10亿美元,转化研究市场 10亿美元。基于Research and Markets 报告,目前空间基因组学市场 1.6亿美元(行业渗透率8%),可见仍有一段路要走,而对于行业的两大主要玩家(10x和NSTG)来说非常利好。

三、行业竞争格局


空间基因组学仍是一个新兴发展领域,市场主要有三个商业化的参与者10x Genomics,Nanostring,Readcoor,各有各的方法学和优劣势。



10x Visium 空间转录技术由2018年收购瑞典的Spatial Transcriptomics发展而来,经过后续优化改进,于是有了现在的10x Visium,于2019年推出。

原理

对新鲜冷冻组织切片后,放置在含有与RNA结合的捕获探针的阵列上(共四个捕获区,每个捕获区域5000个条形码标记点)。随后对组织切片进行固定和透化,使RNA得到释放,并结合到相应的捕获探针,这使得该技术可以获取基因表达信息。然后以捕获的RNA为模板进行cDNA合成,进行测序文库制备。再对制备好的文库进行测序和数据可视化分析,从而确定哪些基因得到了表达,表达量,以及这些基因的空间位置信息。


优点
  • 组织兼容性强,无偏性捕获所有mRNA;
  • 易与其他病理分析的方法和工具整合,也易和NGS流程整合,平台具有较强的扩展性,容易被接受整合进现有的实验室。
缺点
  • 目前仅适用OCT的新鲜冷冻组织,仅进行H&E染色,仍在积极研究IHC染色整合到实验步骤中;
  • 实验过程中需要人工操作,限制了使用通量,在商业中的广泛使用受限。
 



NanoString于2019年推出GeoMx DSP,用于组织切片空间原位高通量蛋白和基因的表达检测。

原理

采用独家专利技术在抗体或者 RNA 上偶联 DNA Oligo。每个 DNA Oligo 对应一个靶标,最高可达 96 个蛋白靶标或>1000 个 RNA 靶标。当抗体或 RNA 与组织上的靶标结合后,GeoMx Digital Spatial Profiler 利用激光切断 DNA oligo 与抗体或 RNA 之间的连接物,从而释放出 DNA Oligo 以进行下一步定量。


优点
  • 与10x Visium相比,工作流程更加自动化,一天可以处理10-20张切片;
  • 对于样本质量要求低,无需高质量的RNA,同时适用于FFPE;
  • 可以一次性测定多达 96 个蛋白,而且还可以同时进行多过 1000 个 RNA 靶物的测定,实现多组学研究。

缺点
灵活性较低的专用平台,抗体和探针的设计明确针对肿瘤免疫和神经科学的具体应用。




ReadCoor最早在今年的AGBT大会上推出,初次崭露头角被认为是空间基因组学领域的潜在竞争玩家,非常受 KOL 认可。

 




原理

ReadCoor RC2是一个一体化的空间组学平台,以纳米级3D分辨率可同时检测成千成千上万RNA,DNA和蛋白质。基于荧光原位测序技术(FISSEQ),形成完全集成的工作流,包括样品准备,测序及分析和可视化软件。


优点
  • 独特地将成像和测序结合在一个平台上,所以不需要像GeoMx和Visium那样需要单独的测序仪来读取数据;
  • 无与伦比的细胞分辨率;
  • 同时检测多组学标记(DNA、RNA和蛋白质),同时简化了工作流程。

缺点
  • 由于系统中内置了两个载玻片(一次最多可以分析四个样本),因此通量有限,一次运行可能需要一天到几天时间;
  • 系统昂贵 (40万美元一台),可能会限制研究人员的早期采用,尽管耗材价格与其他空间基因组产品(如Visium)相当。

三家公司综合比较




Nanostring
GeoMx DSP
10x Genomics
Visium
Readcoor
RC2
菜单
RNA & protein (靶向)
RNA (全转录组)
100-1,000 RNA, DNA & Protein
(靶向)
样本类型
FFPE & 新鲜组织
新鲜组织
FFPE & 新鲜组织&混合组织
分析区域
Select regions of interest 
(while tissue up to 40 x 17 mm)
Entire tissue
(up to 6.5 x 6.5 mm)
Entire tissue
(up to 10 x 20 mm)
分辨
55 microns
100 microns
250-300 nanometers 
(subcellular)
工作流
自动化
非自动化
未知
通量
10-20 slides/天
~1 slides/天
4 slides/次(1-几天)
读取平台
nCounter或者外接NGS
外接 NGS
集成化 (NGS)
应用
转化医学
研究发现
研究发现
成本
平台: $220K ASP
耗材: $500/slide
平台: N/A
耗材: $4,000/slide
平台: $400K
耗材: $4,000/slide(预估)

四、收购意义


上述一番复盘论述后,相信基本已经看明白这个收购的意义,我想主要还是基于10x 对于空间组学领域的重视(最早从收购Spatial Transcriptomics开始),而ReadCoor 表现出了与10x很强的互补性(换句话说,在10x的Visium还不咋的情况下,也受不了行业有这么一家潜在威胁)。而 ReadCoor 出身并不平凡,是由美国哈佛大学 George Church 的实验室成立的公司出来,George Church 同时担任ReadCoor的科学顾问委员会主席。虽然 Readcoor 仍在商业推广的早期阶段,还未有实质收入,但其平台和技术已展现出无与伦比的商业潜力。总体而言,Readcoor 和 10x 现有的空间组学平台互补,通过收购能获得更多空间组学方向的专利和技术,相信未来在 10x 的整合和持续投资改进优化下,将更加有利推动空间组学的商业发展。



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