Espera-se que o tamanho global do mercado de sequenciamento metagenomic chegue US$ 4.39 bilhões por 2030, de US$ 1.41 bilhões em 2023, exibindo uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 17,6% durante o período de previsão. O sequenciamento metagenômico refere-se à análise genética direta dos genomas contidos dentro de uma amostra ambiental. Envolve o estudo de material genético recuperado de amostras ambientais, como água ou solo diretamente, sem a necessidade de cultivar espécies individuais. A técnica fornece uma ferramenta poderosa para avaliar a biodiversidade das comunidades microbianas e entender seu papel nos ecossistemas. O sequenciamento metagenômico permite aos pesquisadores acessar e estudar a grande maioria dos micróbios que não podem ser cultivados em um laboratório. Ajuda na identificação de novos genes, enzimas e produtos naturais que têm diversas aplicações em biotecnologia, agricultura, medicina, energia renovável, biorremediação e muito mais. O crescimento do mercado é devido aos custos de redução de sequenciamento, avanços em tecnologias de sequenciamento, pesquisa genômica crescente, e aumento do governo e financiamento privado para pesquisa de metodologia.

O mercado de sequenciamento metódico é segmentado em tecnologia, produto, aplicação, usuário final e região. Por tecnologia, o mercado é segmentado em sequenciamento, bioinformática, PCR, microarray e outros. O segmento de sequenciamento representou a maior parte em 2022. O crescimento deste segmento deve-se aos custos de redução contínua de sequenciamento e melhorias tecnológicas nas plataformas Sequenciamento de próxima geração (NGS).

Global Metagenomic Sequencing Market Drivers

• Redução dos custos de sequenciamento: O custo do sequenciamento diminuiu substancialmente ao longo da última década, tornando o sequenciamento metodológico mais acessível a uma ampla gama de pesquisadores e usuários finais. O custo de sequenciar um genoma humano foi superior a US$ 100 milhões em 2001. Isso reduziu para cerca de US$ 600-1000 por genoma com o advento das tecnologias de sequenciamento de próxima geração por empresas como Illumina, uma empresa de biotecnologia, Oxford Nanopore, e outros. Da mesma forma, o custo por Mb de sequenciamento microbiana também caiu exponencialmente de milhares para apenas alguns dólares. Isto está expandindo a adoção de sequenciamento metodológico em pesquisa e aplicações clínicas. Melhorias contínuas no sequenciamento de químicos, instrumentos, miniaturização e nanotecnologias reduzirão ainda mais os custos e apoiarão o crescimento do mercado de sequenciamento metodológico.
• Avanços tecnológicos em plataformas de sequenciamento: Novas e avançadas plataformas de sequenciamento de próxima geração (NGS) estão sendo desenvolvidas e lançadas pelas empresas. Estes fornecem maior precisão, tempos de rotação mais rápidos, comprimentos de leitura mais longos e capacidade de sequenciar mais amostras em uma única execução. Por exemplo, em setembro de 2020, a Oxford Nanopore Technologies, uma empresa baseada no Reino Unido lançou a PromethION 2 Solo para sequenciamento de leitura longa baseada em nanopore. Oferece acesso sob demanda a 48 células de fluxo e aumento da taxa de transferência. Da mesma forma, a Illumina lançou sequenciadores da Série NovaSeq X que podem produzir 6Tb de dados em menos de dois dias. Tais sistemas de sequenciamento avançados estão impulsionando a adoção de metagenomics em várias pesquisas e campos clínicos.
• Crescimento da pesquisa de metodologia: A pesquisa de metagenomics para analisar comunidades microbianas ganhou interesse significativo ao longo da última década. O número de estudos de metagenomics publicados cresceu exponencialmente de menos de 100 em 2007 para mais de 2000 em 2019, conforme o National Center for Biotechnology Information (NCBI) banco de dados. Além disso, projetos de metagenomics de grande escala como o Projeto BioGenome da Terra, MetaSUB e o projeto de microbioma humano foram estabelecidos nos últimos anos. Esta pesquisa em crescimento é apoiada pela redução de custos, melhoria de bases de dados e aumento de aplicações em saúde, biotecnologia, agricultura e outros campos.
• Financiamento público e privado: O governo substancial e o financiamento privado estão a ser concedidos globalmente para apoiar iniciativas e projetos de pesquisa e metodologia. Por exemplo, o governo dos EUA anunciou US$ 515 milhões de financiamento para o Projeto de Microbioma Humano em 2019. Da mesma forma, MetaSUB, uma organização internacional, recebeu US$ 5 milhões em financiamento do Genome Canadá e Ontário Genomics para microbiome sequenciamento de cidades globais. Da mesma forma, entidades privadas como a Fundação Gates, a Wellcome Trust e a Simons Foundation oferecem enormes bolsas de pesquisa para estudos de metodologia. Esta disponibilidade de financiamento de pesquisa irá impulsionar o crescimento do mercado.

Oportunidades globais de mercado de sequenciamento metagenomic

• Biologia sintética e engenharia genética: Metagenomics está descobrindo novas enzimas, bioativos e vias em micróbios que têm enorme potencial para a biologia sintética e aplicações de engenharia metabólica. As empresas são dados de sequência metodológica de mineração para identificar novos antimicrobianos, biopolímeros, biosurfactantes, biocatalisadores e outros que podem ser heterologamente expressos e produzidos comercialmente através de abordagens de biologia sintética. Por exemplo, em junho de 2021, Ginkgo Bioworks, uma empresa biotecnológica, utilizou metagenomics para produzir canabinóides novos. Tais aplicações criam oportunidades significativas para o crescimento do mercado.
• Biotecnologia Agrícola: A metagenomics permite a identificação do crescimento da planta promovendo micróbios, agentes biocontrole, inoculantes microbianas e outros que podem transformar a produtividade agrícola de forma sustentável. As empresas como AgBiome, Indigo, e outros estão aproveitando a metodômica para bioprospecção de microbiomas agrícolas e desenvolvendo produtos de proteção de culturas microbianas e aprimoramento de crescimento. As aplicações agro-biotécnicas da metodologia irão estimular a sua adopção num futuro próximo.
• Bioremediação: Metagenomics permite uma rápida avaliação das comunidades microbianas em locais contaminados e ajudas em abordagens de bioaugmentação ou bioremediação baseadas em bioestimulação. Ajuda a monitorar mudanças durante a biorremediação e identificar novos micróbios degradantes e genes catabólicos. A análise de Metagenomics está sendo amplamente utilizada para biorremediação de solos contaminados com hidrocarbonetos, metais pesados, corantes e outros. O papel central da metodologia na biotecnologia ambiental cria oportunidades significativas.
• Metodologia de células únicas: As tecnologias de sequenciamento de células únicas estão permitindo a metodômica na resolução de células individuais, revelando ampla heterogeneidade mesmo dentro da mesma espécie. A metodômica de células únicas fornece uma classificação taxonômica mais fina, melhora a detecção de taxa rara e permite a reconstrução do genoma. Por exemplo, em março de 2022, 10x Genomics, Biotechnology Company oferece fluxos de trabalho de metodologia de células únicas que podem perfilar milhares de micróbios não cultivados em paralelo. A metodômica de células únicas fornece novos insights e será uma área de oportunidade de crescimento rápido.

Global Metagenomic Sequencing Market Restraints

• Complexidade da análise de dados: Análise metagenômica envolve fluxos de trabalho bioinformaticamente intensivos para controle de qualidade, classificação taxonômica, anotação funcional, análise comparativa e outros. Falta de bases de dados de referência completas também análise de dificultadores. A integração multiómica representa desafios adicionais. A especialização em microbiologia, estatística e biologia de computação é necessária para gerar insights significativos. Esta complexidade limita uma adoção mais ampla.

Contrapeso: bancos de dados de referência completos devem ser disponibilizados pelos jogadores de mercado para fazer a análise correta do mesmo.

• Precisa de protocolos padronizados: A falta de protocolos padronizados para coleta de amostras, gravação de metadados, extração de DNA/RNA, preparação de biblioteca e análise de dados afeta a comparabilidade inter-estudo. Variações nestas etapas podem viés resultados. Estabelecer padrões experimentais e analíticos robustos é essencial para estudos de alta qualidade e tradução em aplicações clínicas.
• Preocupações éticas e legais: A análise metagenômica das amostras humanas aumenta as preocupações de privacidade devido à extração potencial do Ácido Deoxiribonucleico (DNA). A acessibilidade dos dados de microbioma humano requer cuidadoso manuseio conforme regulamentos como a Lei de Portabilidade e Responsabilidade de Seguros de Saúde (HIPAA). A mineração metodômica ambiental para uso comercial também levanta questões como compartilhamento de benefícios, consentimento prévio e informado, e outros Dirigir estas questões éticas e legais é importante para o campo.

Visão do analista sobre Metagenomic Global Mercado de Sequenciamento:

Espera-se que o mercado global de sequenciamento metodológico testemunhe o crescimento constante ao longo do período de previsão devido ao aumento da adoção de software de gerenciamento de força de trabalho e plataformas baseadas em nuvem. Apresenta uma oportunidade para que as partes interessadas otimizem o planejamento e a alocação de recursos em tempo real e a crescente demanda por enfermeiros causados por idosos em todo o mundo e aumentando a prevalência de doenças crônicas. Os mercados desenvolvidos na América do Norte e na Europa Ocidental dominam devido a uma maior alocação de recursos para o setor de saúde em comparação com outras regiões

• Foco na coleta e padrões de metadados: Há um foco crescente na coleta sistemática de metadados como localização amostral, parâmetros físico-químicos e outros. juntamente com dados de sequência metodológica para permitir uma análise mais contextual. Iniciativas como o Consórcio de Normas Genômicas fornecem padrões para coleta consistente de dados meta e fenotípico. Além disso, bancos de dados públicos como MG-RAST aplicaram padrões mínimos de metadados para todos os conjuntos de dados enviados. Metadados completos e padronizados auxilia a interpretação biológica e análise de tendência.
• Sequenciamento de leitura longa: Tecnologias de sequenciamento de leitura longa como nanopore e PacBio permitem sequenciamento de genes de rRNA de 16S de comprimento total e até mesmo genomas bacterianos e arqueais completos de amostras metodológicas. Isso fornece resolução mais fina e classificação taxonômica precisa em comparação com leituras curtas. Leituras longas também ajudam melhor montagem do genoma e anotação de metagenomes complexos. Com a melhoria da precisão e do rendimento, o uso de sequenciamento de leitura longa está aumentando para a metagenomics.
• Soluções de bioinformática: Avanços em ferramentas e fluxos de trabalho de bioinformática para análise metodológica, como metaSPAdes, MEGARes, HUMAnN, e outros estão melhorando o perfil taxonômico e funcional de dados de sequência. Soluções baseadas em nuvem como CosmosID, One Codex e outros fornecem análises metodológicas fáceis e rápidas para não-especialistas. As soluções integradas de amostra para relatório estão melhorando a adoção entre biólogos e clínicos. A análise automatizada por ferramentas AI/ML também é uma tendência emergente.
• Expansão de banco de dados: Bancos de dados de genoma de referência que são necessários para a classificação taxonômica e a anotação funcional estão continuamente expandindo. Iniciativas como o projeto Uncultivated Bacteria and Archaea e Hungate Collection estão focadas em seqüenciar tipos de micróbios novos para preencher bases de dados. Bancos de dados como IMG, SILVA, GreenGenes, KEGG são frequentemente atualizados com novos genomas microbianos, vias funcionais e outros Bancos de dados mais ricos permitem uma análise metodológica mais precisa.

Global Metagenomic Sequencing Market Regional Insights

• América do Norte Espera-se que seja o maior mercado para o mercado de sequenciamento metódico durante o período de previsão, representando mais de 41,3% da quota de mercado em 2022. O crescimento do mercado na América do Norte é devido às altas despesas de pesquisa e desenvolvimento (R&D), presença de grandes empresas e adoção rápida de tecnologias avançadas de sequenciamento na região.
• O Europa Espera-se que o mercado seja o segundo maior mercado para o mercado de sequenciamento metódico, representando mais de 28,7% da quota de mercado em 2022. O crescimento do mercado na Europa deve-se à disponibilidade de financiamento da investigação e à presença das principais organizações de investigação metodológica da região.
• O Ásia Pacífico Espera-se que o mercado seja o mercado de maior crescimento para o mercado de sequenciamento metodológico, com um CAGR de mais de 22,6% durante o período de previsão. O crescimento do mercado na Ásia-Pacífico é devido à crescente pesquisa de genômica, aumento da conscientização e melhoria da infraestrutura de saúde na região.

Figura 1. Global Metagenomic Sequencing Market Share (%), Por Região, 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 e CosmosID