La taille du marché devrait atteindre 4,39 milliards de dollars par 2030, de 1,41 milliard de dollars en 2023, présentant un taux de croissance annuel composé (RACG) des 17,6% pendant la période de prévision. Le séquençage métagénomique fait référence à l'analyse génétique directe des génomes contenus dans un échantillon environnemental. Il s'agit d'étudier directement le matériel génétique récupéré à partir d'échantillons environnementaux comme l'eau ou le sol, sans avoir besoin de cultiver des espèces individuelles. Cette technique fournit un outil puissant pour évaluer la biodiversité des communautés microbiennes et comprendre leur rôle dans les écosystèmes. Le séquençage métagénomique permet aux chercheurs d'accéder et d'étudier la grande majorité des microbes qui ne peuvent pas être cultivés en laboratoire. Il aide à identifier de nouveaux gènes, enzymes et produits naturels qui ont diverses applications dans les domaines de la biotechnologie, de l'agriculture, de la médecine, des énergies renouvelables, de la biorestauration et bien plus encore. La croissance du marché est due à la diminution des coûts du séquençage, aux progrès des technologies de séquençage, à la croissance de la recherche en génomique et à l'augmentation du financement public et privé de la recherche en métagénomique.

Le marché du séquençage métagénomique est segmenté en technologie, produit, application, utilisateur final et région. Par technologie, le marché est segmenté en séquençage, bioinformatique, PCR, microarray, etc. Le segment du séquençage a représenté la part la plus importante en 2022. La croissance de ce segment est due à la diminution continue des coûts du séquençage et des améliorations technologiques des plateformes de séquençage de la prochaine génération (NGS).

Conducteurs mondiaux du séquençage métagénomique

• Réduction des coûts de séquençage : Le coût du séquençage a considérablement diminué au cours de la dernière décennie, rendant ainsi le séquençage métagénomique plus accessible à un plus grand nombre de chercheurs et d'utilisateurs finaux. Le séquençage d'un génome humain a coûté plus de 100 millions de dollars en 2001. Cela a été réduit à environ 600 à 1000 $US par génome avec l'avènement des technologies de séquençage de prochaine génération par des entreprises comme Illumina, une entreprise de biotechnologie, Oxford Nanopore, et d'autres. De même, le coût par Mb du séquençage microbien a aussi diminué de façon exponentielle de milliers à seulement quelques dollars. Cela élargit l'adoption du séquençage métagénomique dans la recherche et les applications cliniques. L'amélioration continue du séquençage des produits chimiques, des instruments, de la miniaturisation et des nanotechnologies réduira encore les coûts et soutiendra la croissance du marché du séquençage métagénomique.
• Progrès technologiques dans les plateformes de séquençage: De nouvelles plates-formes de séquençage de la prochaine génération (NGS) à haut débit et de pointe sont mises au point et lancées par les entreprises. Celles-ci offrent une plus grande précision, des délais d'exécution plus rapides, des longueurs de lecture plus longues et la possibilité de séquencer plus d'échantillons en une seule fois. Par exemple, en septembre 2020, Oxford Nanopore Technologies, une société basée au Royaume-Uni, a lancé le séquençage de longue lecture PromethION 2 Solo pour nanopore. Il offre un accès sur demande à 48 cellules à flux et un débit accru. De même, Illumina a lancé des séquenceurs NovaSeq X Series qui peuvent produire 6Tb de données en moins de deux jours. De tels systèmes de séquençage avancés conduisent à l'adoption de la métagénomique dans divers domaines de recherche et cliniques.
• Croissance de la recherche en métagénomique : La recherche en métagénomique pour analyser les communautés microbiennes a suscité un intérêt considérable au cours de la dernière décennie. Le nombre d'études de métagénomique publiées a augmenté de façon exponentielle, passant de moins de 100 en 2007 à plus de 2000 en 2019, selon la base de données du Centre national d'information en biotechnologie (NCBI). De plus, des projets de métagénomique à grande échelle comme le projet Earth BioGenome, MetaSUB et le projet de microbiome humain ont été mis en place ces dernières années. Cette recherche croissante est soutenue par la baisse des coûts, l'amélioration des bases de données et l'augmentation des applications dans les domaines des soins de santé, de la biotechnologie, de l'agriculture et d'autres domaines.
• Financement public et privé : Des fonds gouvernementaux et privés importants sont fournis à l'échelle mondiale pour appuyer des initiatives et des projets de recherche en métagénomique. Par exemple, le gouvernement américain a annoncé un financement de 515 millions de dollars américains pour le Projet de microbiome humain en 2019. De même, MetaSUB, une organisation internationale, a reçu un financement de 5 millions de dollars américains de Génome Canada et de l'Ontario Génomique pour le séquençage du microbiome dans les villes mondiales. De même, des entités privées comme la Fondation Gates, Wellcome Trust et la Fondation Simons offrent d'énormes subventions de recherche pour des études en métagénomique. Cette disponibilité du financement de la recherche favorisera la croissance du marché.

Séquençage macroéconomique mondial

• Biologie synthétique et génie génétique: La métagénomique découvre de nouvelles enzymes, bioactifs et voies dans les microbes qui ont un énorme potentiel pour la biologie synthétique et les applications de génie métabolique. Les entreprises exploitent des données de séquences métagénomiques pour identifier de nouveaux antimicrobiens, biopolymères, biosurfactants, biocatalyseurs et autres qui peuvent être exprimés de façon hétérologue et produits commercialement par des approches de biologie synthétique. Par exemple, en juin 2021, Ginkgo Bioworks, une entreprise de biotechnologie, a exploité la métagénomique pour produire de nouveaux cannabinoïdes. Ces applications créent d'importantes possibilités de croissance du marché.
• Agribiotechnologie: La métagénomique permet d'identifier les microbes, les agents de biocontrôle, les inoculants microbiens et autres qui peuvent transformer durablement la productivité agricole. Les entreprises comme AgBiome, Indigo et d'autres tirent parti de la métagénomique pour la bioprospection des microbiomes agricoles et le développement de produits microbiens de protection et d'amélioration de la croissance. Les applications agro-biotech de la métagénomique stimuleront son adoption dans un proche avenir.
• Biorestauration: La métagénomique permet une évaluation rapide des communautés microbiennes dans les sites contaminés et aide à la bioaugmentation ou à la biostimulation. Il aide à surveiller les changements durant la biorestauration et à identifier les nouveaux microbes dégradants et les gènes cataboliques. L'analyse métagénomique est largement utilisée pour la biorestauration des sols contaminés par les hydrocarbures, les métaux lourds, les colorants, etc. Le rôle central de la métagénomique dans la biotechnologie environnementale crée d'importantes possibilités.
• Métagénomique unicellulaire: Les technologies de séquençage de cellules uniques permettent la métagénomique à la résolution de cellules individuelles, révélant une hétérogénéité étendue même au sein de la même espèce. La métagénomique unicellulaire fournit une classification taxonomique plus fine, améliore la détection des taxons rares et permet la reconstruction du génome. Par exemple, en mars 2022, 10x Genomics, Biotechnology Company offre des flux de travail en metagénomique monocellulaire qui peuvent profiler des milliers de microbes non cultivés en parallèle. La métagénomique à cellules uniques fournit de nouvelles perspectives et sera un secteur d'opportunité en croissance rapide.

Séquences macroéconomiques mondiales

• Complexité de l'analyse des données: L'analyse métagénomique implique des workflows de contrôle de la qualité, de classification taxonomique, d'annotation fonctionnelle, d'analyse comparative, etc. L'absence de bases de données de référence complètes entrave également l'analyse. L'intégration multiomique pose d'autres défis. Une expertise en microbiologie, en statistique et en biologie de calcul est nécessaire pour obtenir des renseignements significatifs. Cette complexité limite l'adoption plus large.

Contrepoids des bases de données de référence complètes devraient être mises à la disposition des acteurs du marché afin de procéder à une analyse correcte des mêmes données.

• Nécessité de protocoles normalisés: L'absence de protocoles normalisés pour la collecte d'échantillons, l'enregistrement des métadonnées, l'extraction de l'ADN/ARN, la préparation de la bibliothèque et l'analyse des données affecte la comparabilité entre les études. Les variations dans ces étapes peuvent biaiser les résultats. L'établissement de normes expérimentales et analytiques robustes est essentiel pour les études de métagénomique de haute qualité et la traduction en applications cliniques.
• Préoccupations éthiques et juridiques : L'analyse métagénomique des échantillons humains soulève des préoccupations en matière de protection de la vie privée en raison de l'extraction potentielle de l'acide désoxyribonucléique (ADN) hôte. L'accessibilité des données sur le microbiome humain exige une manipulation soigneuse conformément à des règlements comme la Loi sur la transférabilité et la responsabilisation de l'assurance-maladie. L'exploitation minière métagénomique environnementale à des fins commerciales soulève également des questions comme le partage des avantages, le consentement préalable éclairé et d'autres. Il est important de régler ces questions éthiques et juridiques sur le terrain.

Aperçu de l'analyste sur la métagénomique mondiale Marché du séquençage :

Le marché mondial du séquençage métagénomique devrait connaître une croissance régulière au cours de la période de prévision en raison de l'adoption accrue de logiciels de gestion de la main-d'oeuvre et de plateformes cloud. Il offre aux intervenants l'occasion d'optimiser la planification et l'allocation des ressources en temps réel et la demande croissante d'infirmières causée par le vieillissement de la population mondiale et la prévalence croissante des maladies chroniques. Les marchés développés en Amérique du Nord et en Europe occidentale dominent en raison de l'allocation plus importante de ressources au secteur des soins de santé que dans d'autres régions.

• Mettre l'accent sur la collecte de métadonnées et les normes : On s'intéresse de plus en plus à la collecte systématique de métadonnées comme l'emplacement de l'échantillonnage, les paramètres physicochimiques et d'autres. avec les données de séquences métagénomiques pour permettre une analyse plus contextuelle. Des initiatives comme le Consortium pour les normes génomiques fournissent des normes pour la collecte uniforme de données méta et phénotypiques. De plus, des bases de données publiques comme MG-RAST ont appliqué des normes minimales de métadonnées pour tous les ensembles de données soumis. Des métadonnées complètes et normalisées facilitent l'interprétation biologique et l'analyse des tendances.
• Séquence longue lecture: Les technologies de séquençage à lecture longue comme le nanopore et le PacBio permettent le séquençage de gènes d'ARNr 16S de pleine longueur et même des génomes bactériens et archéaux complets à partir d'échantillons métagénomiques. Cela fournit une résolution plus fine et une classification taxonomique précise par rapport aux lectures courtes. De longues lectures aident également à mieux assembler le génome et à l'annotation à partir de métagénomes complexes. Avec l'amélioration de la précision et du débit, l'utilisation du séquençage de la lecture longue augmente pour la métagénomique.
• Solutions bioinformatiques : Des progrès dans les outils et les flux de travail en bioinformatique pour l'analyse métagénomique comme les métaSPades, MEGARes, HUMANN et d'autres améliorent le profilage taxonomique et fonctionnel à partir de données séquentielles. Les solutions basées sur le cloud comme CosmosID, One Codex et d'autres fournissent une analyse métagénomique conviviale et rapide pour les non-experts. Des solutions intégrées d'échantillonnage à rapport favorisent l'adoption chez les biologistes et les cliniciens. L'analyse automatisée par les outils AI/ML est également une tendance émergente.
• Extension de la base de données : Les bases de données génomiques de référence nécessaires à la classification taxonomique et à l'annotation fonctionnelle sont en constante expansion. Des initiatives comme le projet des bactéries non cultivées et Archaea et la collection Hungate sont axées sur les souches de type séquençage de microbes nouveaux pour peupler les bases de données. Les bases de données comme IMG, SILVA, GreenGenes, KEGG sont fréquemment mises à jour avec de nouveaux génomes microbiens, des voies fonctionnelles et d'autres. Des bases de données plus riches permettent une analyse métagénomique plus précise.

Séquençage macroéconomique mondial Perspectives régionales

• Amérique du Nord devrait être le plus grand marché pour le séquençage métagénomique au cours de la période de prévision, représentant plus de 41,3 % de la part de marché en 2022. La croissance du marché en Amérique du Nord est attribuable aux dépenses élevées en recherche et développement (R-D), à la présence de grandes entreprises et à l'adoption rapide de technologies de séquençage avancées dans la région.
• Les Europe Le marché devrait être le deuxième marché en importance pour le séquençage métagénomique, représentant plus de 28,7 % de la part de marché en 2022. La croissance du marché en Europe est due à la disponibilité de fonds de recherche et à la présence d'organismes de recherche en métagénomique de premier plan dans la région.
• Les Asie-Pacifique Le marché devrait connaître la croissance la plus rapide pour le séquençage métagénomique, avec un TCAC de plus de 22,6 % au cours de la période de prévision. La croissance du marché en Asie-Pacifique est due à la croissance de la recherche en génomique, à la sensibilisation accrue et à l'amélioration des infrastructures de soins de santé dans la région.

Graphique 1. Part du marché mondial du séquençage métagénomique (%), par région, 2023

Illumina, QIAGEN, Thermo Fisher Scientific, Oxford Nanopore Technologies, BGI Group, PerkinElmer, GENEWIZ, Macrogen, Zymo Research, Diversigen, Microsynth AG, BaseClear, MR DNA (Molecular Research), Eurofins Scientific, Novogene Corporation, NuGEN Technologies, Takara Bio, Swift Biosciences, New England Biolabs et CosmosID