Global Metagenomic Sequencing Market Analysis

Ожидается, что объем мирового рынка метагеномного секвенирования достигнет US$ 4,39 млрд. через 2030 годиз US$ 1,41 млрд. в 2023 год, демонстрируя совокупный годовой темп роста (КАГР из 17,6% в течение прогнозируемого периода. Метагеномное секвенирование относится к прямому генетическому анализу геномов, которые содержатся в образце окружающей среды. Он включает в себя изучение генетического материала, извлеченного из образцов окружающей среды, таких как вода или почва, без необходимости культивирования отдельных видов. Этот метод является мощным инструментом для оценки биоразнообразия микробных сообществ и понимания их роли в экосистемах. Метагеномное секвенирование позволяет исследователям получить доступ и изучить подавляющее большинство микробов, которые не могут быть культивированы в лаборатории. Это помогает в выявлении новых генов, ферментов и натуральных продуктов, которые имеют различные применения в биотехнологии, сельском хозяйстве, медицине, возобновляемой энергии, биоремедиации и многом другом. Рост рынка обусловлен снижением затрат на секвенирование, достижениями в технологиях секвенирования, растущими исследованиями в области геномики и ростом государственного и частного финансирования исследований в области метагеномики.

Рынок метагеномного секвенирования сегментирован на технологии, продукты, приложения, конечных пользователей и регионы. По технологии рынок сегментируется на секвенирование, биоинформатику, ПЦР, микрочипы и другие. Наибольшую долю в 2022 году составил сегмент секвенирования. Рост этого сегмента обусловлен постоянно снижающимися затратами на секвенирование и технологическими усовершенствованиями в платформах секвенирования следующего поколения (NGS).

Глобальные драйверы рынка метагеномного секвенирования

• Снижение затрат на секвенирование: За последнее десятилетие стоимость секвенирования значительно снизилась, что делает метагеномное секвенирование более доступным для широкого круга исследователей и конечных пользователей. Стоимость секвенирования генома человека в 2001 году составила более 100 миллионов долларов США. Это сократилось примерно до 600-1000 долларов США за геном с появлением технологий секвенирования следующего поколения такими компаниями, как Illumina, биотехнологическая компания Oxford Nanopore и другие. Аналогичным образом, стоимость Mb секвенирования микробов также упала в геометрической прогрессии с тысяч до нескольких долларов. Это расширяет применение метагеномного секвенирования в исследованиях и клинических применениях. Дальнейшие улучшения в области химии, инструментов, миниатюризации и нанотехнологий будут способствовать дальнейшему снижению затрат и росту рынка метагеномного секвенирования.
• Технологические достижения в платформах секвенирования: Новые и передовые высокопроизводительные платформы секвенирования следующего поколения (NGS) разрабатываются и запускаются компаниями. Они обеспечивают более высокую точность, более быстрое время обхода, большую длину считывания и способность секвенировать больше образцов за один раз. Например, в сентябре 2020 года британская компания Oxford Nanopore Technologies запустила PromethION 2 Solo для секвенирования длинного чтения на основе нанопор. Он предлагает доступ по требованию к 48 проточным ячейкам и увеличенной пропускной способности. Аналогичным образом, Illumina запустила секвенсоры серии NovaSeq X, которые могут производить 6 Тб данных менее чем за два дня. Такие передовые системы секвенирования способствуют внедрению метагеномики в различных исследовательских и клинических областях.
• Рост исследований метагеномики: Исследования метагеномики для анализа микробных сообществ приобрели значительный интерес за последнее десятилетие. Количество опубликованных исследований метагеномики выросло в геометрической прогрессии с менее чем 100 в 2007 году до более чем 2000 в 2019 году в соответствии с базой данных Национального центра биотехнологической информации (NCBI). Кроме того, в последние годы были созданы крупномасштабные проекты в области метагеномики, такие как Проект биогенома Земли, MetaSUB и проект микробиома человека. Это растущее исследование поддерживается снижением затрат, улучшением баз данных и увеличением приложений в области здравоохранения, биотехнологии, сельского хозяйства и других областях.
• Государственное и частное финансирование: Значительное государственное и частное финансирование предоставляется во всем мире для поддержки научно-исследовательских инициатив и проектов в области метагеномики. Например, правительство США объявило о финансировании проекта «Микробиом человека» в размере 515 миллионов долларов США в 2019 году. Международная организация MetaSUB получила финансирование в размере 5 миллионов долларов США от Genome Canada и Ontario Genomics для секвенирования микробиомов в глобальных городах. Кроме того, частные организации, такие как Фонд Гейтса, Wellcome Trust и Фонд Саймонса, предоставляют огромные исследовательские гранты для исследований метагеномики. Наличие финансирования исследований будет стимулировать рост рынка.

Возможности глобального рынка метагеномного секвенирования

• Синтетическая биология и генная инженерия: Метагеномика раскрывает новые ферменты, биоактивные вещества и пути в микробах, которые имеют огромный потенциал для применения в синтетической биологии и метаболической инженерии. Компании добывают метагеномные данные последовательности для выявления новых противомикробных препаратов, биополимеров, биосурфактантов, биокатализаторов и других, которые могут быть гетерогенно выражены и коммерчески произведены с помощью подходов синтетической биологии. Например, в июне 2021 года Ginkgo Bioworks, биотехнологическая компания, использовала метагеномику для производства новых каннабиноидов. Такие приложения создают значительные возможности для роста рынка.
• Агробиотехнологии: Метагеномика позволяет идентифицировать микроорганизмы, способствующие росту растений, агенты биоконтроля, микробные инокулянты и другие, которые могут устойчиво трансформировать производительность сельского хозяйства. Такие компании, как AgBiome, Indigo и другие, используют метагеномику для биоразведки сельскохозяйственных микробиомов и разработки продуктов для защиты растений и повышения роста. Агробиотехнологические применения метагеномики будут стимулировать ее внедрение в ближайшем будущем.
• Биоремедиация: Метагеномика позволяет быстро оценивать микробные сообщества на загрязненных участках и помогает в подходах биоаугментации или биостимуляции на основе биоремедиации. Он помогает отслеживать изменения во время биоремедиации и выявлять новые деградирующие микробы и катаболические гены. Метагеномный анализ широко используется для биоремедиации почв, загрязненных углеводородами, тяжелыми металлами, красителями и другими. Центральная роль метагеномики в экологической биотехнологии создает значительные возможности.
• Одноклеточная метагеномика: Технологии одноклеточного секвенирования обеспечивают метагеномику при разрешении отдельных клеток, выявляя обширную неоднородность даже в пределах одного вида. Одноклеточная метагеномика обеспечивает более тонкую таксономическую классификацию, улучшает обнаружение редких таксонов и позволяет реконструировать геном. Например, в марте 2022 года 10x Genomics, Biotechnology Company предлагает одноклеточные метагеномные рабочие процессы, которые могут параллельно профилировать тысячи некультурных микробов. Одноклеточная метагеномика дает новые идеи и станет быстрорастущей областью возможностей.

Глобальный рынок метагеномного секвенирования сдерживается

• Сложность анализа данныхМетагеномный анализ включает в себя биоинформатически интенсивные рабочие процессы для контроля качества, таксономической классификации, функциональной аннотации, сравнительного анализа и других. Отсутствие полных баз данных также затрудняет анализ. Интеграция мульти-омики создает дополнительные проблемы. Экспертиза в области микробиологии, статистики и вычислительной биологии необходима для получения значимых идей. Эта сложность ограничивает более широкое внедрение.

Контрбаланс: Игроки рынка должны предоставить полные справочные базы данных для правильного анализа.

• Нужны стандартизированные протоколы: Отсутствие стандартизированных протоколов для сбора образцов, записи метаданных, извлечения ДНК/РНК, подготовки библиотек и анализа данных влияет на сопоставимость между исследованиями. Вариации на этих этапах могут искажать результаты. Создание надежных экспериментальных и аналитических стандартов имеет важное значение для высококачественных исследований метагеномики и перевода в клинические применения.
• Этические и правовые проблемы: Метагеномный анализ образцов человека вызывает проблемы с конфиденциальностью из-за потенциальной экстракции хозяина дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Доступность данных о микробиоме человека требует тщательной обработки в соответствии с такими правилами, как Закон о переносимости и подотчетности медицинского страхования (HIPAA). Экологическая метагеномная добыча для коммерческого использования также поднимает такие вопросы, как совместное использование выгод, предварительное информированное согласие и другие. Решение этих этических и правовых вопросов имеет важное значение для этой области.

Взгляд аналитика на глобальную метагеномику Рынок секвенирования:

Ожидается, что мировой рынок метагеномного секвенирования будет наблюдать устойчивый рост в течение прогнозируемого периода из-за более широкого внедрения программного обеспечения для управления персоналом и облачных платформ. Это дает возможность заинтересованным сторонам оптимизировать планирование и распределение ресурсов в режиме реального времени и растущий спрос на медсестер, вызванный старением населения во всем мире и увеличением распространенности хронических заболеваний. Развитые рынки Северной Америки и Западной Европы доминируют благодаря более высокому распределению ресурсов в секторе здравоохранения по сравнению с другими регионами.