Illumina为什么要进军药物研发？

本文翻译分享Jonathan Grinstein近期发表于GEN Biotechnology的一篇评论文章：

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有一个可以追溯到 1920 年代的轶事，甚至可以追溯到 13 世纪的(土耳其的)塞尔柱帝国讽刺作家纳斯雷丁，阐述了“路灯效应”——当人们只寻找最容易看到的东西时出现的观察偏差。故事是这样的：

一天晚上，一名警察在路灯下遇到一个醉汉，他正在寻找丢失的钱包。警察主动提供帮助。过了一会儿，警察问钱包是不是在这儿丢的。醉汉回答：“不是。是在公园里丢的，但路灯在这儿。”

可以说，这个故事能够描述药物开发和基因组学研究的大部分历史。长期以来，蒙眼的药物开发方法是最好的场景，许多偶然的发现支持了这一点——也许没有比亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）在伦敦圣玛丽医院被遗忘的葡萄球菌培养物中发现青霉素更出名的了。但随着下一代测序 (NGS) 技术的出现，那个闪烁的单一路灯已被一个复杂的远程无人机中队所取代，该中队配备了瞄准镜来绘制细胞和生物分子环境的不同特征。

因此，NGS 公司拥有工具和专业知识，了解如何以及在何处照射测序光束，将最适合在药物开发路上点燃他们选择的靶标，这并非没有道理。但我们还没有看到一家基因组学公司成功转型为药物开发巨头。一个早期的尝试在 2006 年被放弃，当时由特立独行的测序员 J. Craig Venter 于 1998 年创立的基因组学公司 Celera Genomics 跳下了药物开发列车，放弃了这家曾经著名的生物技术公司在 2000 年绘制人类基因组图谱后所采用的战略。

最近，在 2021 年，23andMe 透露了利用其庞大的数据库来进一步实现其在药物开发方面的雄心计划。作为消费者基因组学先驱，它在 2015 年聘请了前基因泰克研发主管 Richard Scheller 来推动自己的内部药物发现计划。但是Scheller已经离开了，其他人员仍然在这个立场上努力。

现在，Illumina 正在向药物开发迈出第一步。在过去的几个月里，测序巨头公布了几个合作伙伴关系，在药物发现领域扎根。在今年 1 月的摩根大通医疗保健会议上，首席执行官 Francis deSouza 谈到了与 Nashville Biosciences 的一项交易，其中一个制药合作财团将共同解锁 25万个与临床信息相结合的全基因组序列。不久之后，Illumina 宣布与杨森生物技术公司达成协议，以加速精准药物的开发。2022 年 4 月，Illumina 宣布与医疗保健投资管理公司 Deerfield Management 建立为期 5 年的合作伙伴关系，以利用基因组工具和遗传知识选择成功概率更高的项目，降低研发成本并加快尖端疗法的批准。

这就引出了一个问题：为什么现在做出如此雄心勃勃的举动？

进化或者死亡

在药物发现过程中，制药公司经常面临海量信息，从中他们艰难地获得一些洞察力和相关见解。Illumina 负责企业发展和战略规划的高级副总裁 Joydeep Goswami 博士说：“作为基因组专家，我们有独特的视角，可以就制药公司很难建立的能力提出一些建议。这不仅仅是一堆人工智能 [AI] 和深度学习。它汇集了我们数十年的经验，查看基因组数据并从噪声中解析信号，然后承担我们在灵长类动物和人工智能技术方面投入的一些工作。”

最近与 Deerfield、Janssen 和 Nashville 的公告可能会导至 Illumina 以收入分成的形式获得下游收入，Goswami 认为这是 Illumina 长期战略的一部分。“这些东西需要 10 多年才能上市并商业化，”他说。

Illumina 方法的前提是有更多有价值的靶点——需要更短的上市时间和更低的风险——从一开始就使用基因组解释。这也将导至对基因组测序和分析的更多需求。Goswami 说，“短期内，这确实是为了支持人们对测序和我们的服务的更多兴趣，这些服务可以帮助人们解读来自序列的数据，结合他们从电子病历等中拿到的数据。你在接下来的几个月中，我们将看到更多关于此问题的合作伙伴关系——任何可以帮助我们的合作伙伴提取并利用他们的信息做更多事情的东西。”

在圣地亚哥数字医疗保健公司 Seqster 的首席执行官兼联合创始人 Ardy Arianpour 看来，这一利用基因组和医学数据的动机就像动人的音乐一样。Arianpour 同意重测序和重新检测的需求，但不确定这可以使 Illumina 走多远。“重测序会在某一时刻逐渐减少，”Arianpour 告诉我。“你必须弄清楚如何为新的收入渠道创造一个新的行业。真正的收入在数据中，将基因组 DNA 数据与其他不同类型的数据相结合。这是 Illumina 尚未意识到的。”

Illumina 似乎处于一个令人羡慕的位置，因为它长期控制着测序市场。Illumina 曾经并且可能仍然有机会在基因组学驱动的药物开发领域分得一杯羹。但 Arianpour 认为 Illumina 有几次没有达到目标，因为他们一直过分专注于研究。“如果你看看他们所有的收购，大多数都只是在研究领域，”Arianpour 说。“GRAIL 是个例外，它是一家由 Illumina 资助的公司。那次 [收购] 花了一点时间，但他们需要摆脱测序。”

机不可失，时不再来

尽管 Goswami 表示，这些以制药为重点的交易的时机很大程度上取决于这些公司何时准备就绪，但一些分析师对此持怀疑态度。ARK Investments 负责 NGS 领域的分析师 Simon Barnett观察到：“与许多上市公司一样，Illumina 可能会感受到来自利益相关者的压力，以保持其增长率。在过去的三年中，Illumina 一直在努力在测序工具之外寻求业务多元化来应对任何潜在的份额丢失。我不会说他们作为一家工具公司的道路有多曲折，但他们已经开始进入应用市场。”

事实上，Illumina 最近通过与其他工具公司建立合作关系，扩大了其业务发展方面。通过与 NanoString 和 10 ×Genomics 的合作，他们试图为这些实验室工具（如空间单细胞测序和适配体计数）提供通用NGS读取。借助 SomaLogic，Illumina 希望将蛋白质组学加速开发到 NGS 上，并将规模扩大到蛋白质组学市场中增长最快的领域。

在与 Verinata Health 和无创产前检测 (NIPT) 的交易中存在这样的阴影，Barnett 认为其动机可能还是刺激对其核心业务的需求。尽管 Verinata 取得了成功，但 Illumina 仍然不是 NIPT 的领导者（那是 Natera 和 Invitae）。Illumina 更进一步，deSouza 在 JP Morgan 2022 上公布了两个新的肿瘤学合作伙伴关系：一个与 Agendia 合作开发用于癌症诊断的基于panel的检测，另一个与 Boehringer Ingelheim 确定哪些患者最适合公司的新药，基于他们癌症的分子图谱。

但是，也许 Illumina 业务发展最重要的例子是 GRAIL 及其细胞外游离 DNA 多癌筛查，这可能成为整体测序强度和需求的巨大贡献者，考虑到检测的工作方式和这一检测市场的规模。但 Barnett 认为 GRAIL 将与 Illumina 大约一半或大部分的大客户竞争。

他说，挑战在于“由于可用替代品，您的大客户可能存在流失的风险”。如果测序或诊断提供商感觉他们正在帮助竞争对手支付或补贴，那么则会有更多的动力转换。” 根据 Barnett 的说法，这种情况已经发生在一些案例中。一个例子是 Veracyte 购买 Nanostring 的 nCounter FLEX 平台的权利并切换到该平台，或者 Invitae 直接投资 PacBio 以将其测序集群从 Illumina 转移。

尽管今年推出了一些潜在强大的 NGS 竞争对手，例如 Element Bio 和 Singular Genomics等，但这并不是说 Illumina 的核心业务正在崩塌。巴内特说，“Illumina 具有全球分销点和网络效应，这使其在未来 100 年的基因组学中根深蒂固。” Barnett 认为 Illumina 的核心业务并非是天在塌下来，而是“在过去的 2 到 3 年里，Illumina 的故事主题一直是如何保持其增长率。”

而做到这一点的其中一种方法就是使以基因组学为主导的业务向药物开发方向发展。因此，尽管 Illumina 并没有完全在路灯下匆匆忙忙，但似乎他们正在将泛光灯照射到生物医学领域，以加速更广泛地使用基因组学。

为此，Illumina 负责开发、产品集成和客户合作的副总裁 Ashley Van Zeeland 表示：“Illumina 肯定已经投资了构建靶标发现平台的能力。” 作为Cypher Genomics（一家于 2015 年被 Human Longevity 收购的基因组解读公司）的前 CEO 和联合创始人，她表示，尽管 Illumina 一直都有自己的测序平台，但这涉及公司信息学能力的延伸——例如 DRAGEN、BaseSpace、Illumina Connected Analytics和 SpliceAI——这些能力可以驻留在靶标发现平台中，而该平台可以破解并生成大型多组学多模态数据集。“从那里，我们正在努力突出和确定基因组可验证的靶标，然后在之后建立合作。”