1. Разрабатываемые технологии NGS
Владислав Трошин
vladislav.troshin@gmail.com
8-929-509-44-89
ООО «Троицкий Инженерный Центр»
Россия, 142190 г. Москва, г. Троицк, Сиреневый бульвар, д.1.
www.trdc.com
Рынок существующих технологий

2. Рынок существующих технологий

3. Мировой рынок NGS систем
Общее число устройств превышает 2500 шт. по данным из открытых источников и 10000 тысяч штук
оценочное число. Так, в Китае оценочное число NGS систем 500-700 шт. Явно большее число устройств
в Японии, Израиле, скандинавских странах.
916
233
189174158
95 89 80 78
53 51 40 39 33 32 29 24 23 18 17 15 15 14 14 13 12 12 11 9 9 6 6 6 6 4 4 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
UnitedStates
China
Germany
UnitedKingdom
SouthKorea
Spain
Canada
France
Australia
Italy
Netherlands
Taiwan
Japan
Brazil
Sweden
India
Belgium
Denmark
Singapore
Switzerland
Russia
Norway
SouthAfrica
HongKong
Austria
WallisandFutuna
SaudiArabia
Hungary
Finland
Malaysia
Mexico
NewZealand
Chile
Poland
Slovenia
Qatar
Iceland
Portugal
Israel
UAE
Turkey
Ireland
Greece
Philippines
Estonia
Kenya
Uruguay
Luxembourg
Bulgaria
Romania
Vietnam
CzechRepublic
Thailand
Argentina
Гонконг
Сингапур

4. Стоимость секвенирования
Стоимость секвенирования падает очень
быстрыми темпами:
1. Завершение проекта «Геном человека»;
2. Выход на рынок первых NGS систем;
3. Появление и распространение настольных
NGS систем, снижение стоимости
обработки данных;
4. ? Если цена секвенирования генома
упадет ещё на 2 порядка, то данная
технология станет доступной
практически любому человеку.
0.01
0.1
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
10000000
100000000
09.2001
09.2002
10.2003
04.2004
10.2004
04.2005
10.2005
04.2006
10.2006
04.2007
10.2007
04.2008
10.2008
04.2009
10.2009
04.2010
10.2010
04.2011
01.2012
07.2012
01.2013
07.2013
01.2014
Изменение стоимости секвенирования
Стоимость секвенирования генома, $
Стоимость секвенирования Mb последовательности ДНК, $
1
2
3
4
Кроме научных исследований активно
начинается использование NGS систем в
медицине, начинает развиваться
персонализированная медицина.
На рынке уже представлены компании с
продуктами для персональной медицины. К
примеру, компании Myriad
http://www.myriad.com/products/ и Cardiodx
http://www.cardiodx.com , предлагающие
продукты для диагностики заболеваний,
связанных с генетикой. Их генетические тесты
уже прошли все стадии проверки, клинические
тесты и доступные на рынке.
http://www.genome.gov/sequencingcosts/

5. Поколения NGS систем
Поколения NGS систем
Первое поколение
Второе поколение и поколение
2,5
Третье поколение
Четвертое
поколение
Базовая технология
Разделение по размерам ДНК с
метками на концах молекул,
полученных методом обрыва
цепи или разрушения ДНК
Циклический процесс
добавления нуклеотидов,
детектирования сигнала,
промывки. Так называемый
секвенирование синтезом.
Секвенирования
синтезом, разрушением
или любым другим
способом.
Прямое чтение
последовательности
ДНК на основе
какого-либо
физического
эффекта
Разрешение
Усреднение данных с множества
копий молекул ДНК
Усреднение данных с множества
копий молекул ДНК
Данные с одной
молекулы ДНК
Данные с одной
молекулы ДНК
Точность чтения Высокая Высокая Управляемая Управляемая
Длина чтения (max) 800-1000 bp 200-500 bp 1000-5000 bp >10000
Пропускная
способность
Низкая Высокая Управляемая Управляемая
Стоимость чтения
Высокая в пересчете на одно
основание. Низкая на запуск
чтения.
Низкая в пересчете на одно
основание. Высокая на запуск
чтения.
Управляемая Управляемая
Секвенирование РНК Только по копии в ДНК Только по копии в ДНК Прямое Прямое
Время одного цикла Часы. Дни. Часы. Часы.
Подготовка образцов
Сложная. Требуется
амплификация.
Сложная. Требуется
многократная амплификация.
Зависит от технологии.
Зависит от
технологии.
Анализ данных Рутинный.
Сложный из-за большого
количества данных и
необходимости сопоставлять
короткие цепи.
Сложная из-за
необходимость
использовать новые
алгоритмы.
Слажная из-за
необходимости
использовать новые
алгоритмы.
Данные Только последовательность. Только последовательность.
Последовательносить и
некоторые другие
данные.
Последовательносит
ь и некоторые
другие данные.
За основу взято: Eric E. Schadt∗, Steve Turner and Andrew Kasarskis. A window into third-generation sequencing. Human Molecular Genetics, 2010, Vol. 19, Review Issue 2.

6. Распределение по платформам
Платформа
Число
устройств
Стоимость,
USD
Стоимость всех
устройств, USD
Компания
Число
устройств
Полная
стоимость,
USD
Illumina HiSeq 2000
(2500)
826 690000 569940000Illumina 1520 720565000
Illumina Genome
Analyser 2x
511 250000 127750000ABI SOLID 329 157920000
ABI SOLiD 329 480000 157920000Roche 367 183500000
Roche 454 367 500000 183500000Ion 308 21400000
Ion Torrent (PGM) 248 50000 12400000
Pacific
Bioscience
44 30800000
Ion Proton 60 150000 9000000Всего: 2568 1114185000
Illumina MiSeq 183 125000 22875000Основано на открытых данных. Учитывается
только стоимость устройств. Стоимость
обработки данных и сервисы не учитываются
(реагенты, чипы и т.д.)
Pacbio RS 44 700000 30800000
Total: 2568 1114185000
В основном секвенаторы второго и третьего поколений. Распространение секвенаторов первого
поколения ограничивает высокая стоимость устройства, единичного анализа и время работы.
Большинство устройств для секвенирования имеет стоимость выше 150000 USD, требует доступа к
значительным вычислительным устройствам (суперкомпьютерам, облачным сервисам), имеют высокую
цену обслуживания и запуска, таким образом приобрести и использовать оптические NGS секвенаторы
могут только крупные научные центры.

7. Распределение по платформам
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Illumina HiSeq
2000 (2500)
Illumina Genome
Analyser 2x
ABI SOLiD Roche 454 Ion Torrent (PGM) Ion Proton Illumina MiSeq Pacbio RS Total:
Thousands
Machines by platform Total value, USD
Общий рынок NGS систем, расходных материалов, сервисного обслуживания и т.д. составил в 2011
году 1.6 миллиарда USD. В 2013 году уже 2-2,5 миллиарда USD. Прогнозируется рост до 5-6.6
миллиардов USD к 2016 году. Только устройств второго и третьего поколения продано за все время их
выпуска на рынок на сумму более 1 миллиарда USD.
Например, рыночная капитализация компании Illumina (NASDAQ: ILMN) более 18.6 млрд. USD, а
капитализация Pacific Bioscience (NASDAQ: PACB) более 317 млн. USD.

8. Общая ситуация
Основным лидером в области высокопроизводительных систем являются компания Illumina (второе
поколение секвенаторов). В области настольных систем для анализа относительно небольших
последовательностей Life Technologies (Ion PGM – второе-третье поколение) по числу установленных
секвенаторов и компания IIlumina (MiSeq) от выручки от проданных устройств. Но учитывая
относительно недавний выход Ion Torrent на рынок при очень активных продажах наиболее вероятно их
лидерство в этом сегменте рынка. Вывод в начале 2012 года нового продукта для анализа полных
геномов (Ion Proton – более производительная версия Ion PGM) по цене в 150000 USD может сместить
рынок в сторону их продуктов.
Происходит вывод на рынок устройств 3-го поколения. Несколько компаний разрабатывает устройства
4-го поколения.
Происходит разделение рынка на два направления – секвенаторы с высокой производительностью,
высокой стоимостью для научных центров (более 150000 USD) и секвенаторы с низкой
производительностью (настольные системы) для отдельных лабораторий (устройства Ion Torrent PGM,
Illumina MiSeq и Roche 454 GS Junior – стоимостью до 150000 USD).
Разделение линеек продукции основных производителей на два направления. Производительные
системы для научных центров и настольные системы для лабораторий и малых компаний. Цены
устройств делятся аналогично 300-900 тыс. USD за большие системы, менее 150 тыс. USD за
настольные системы. Появляются «промежуточные системы» - Next Seq 500.
Устойчивый рост отрасли. Потребность в устройствах для диагностики с низкими затратами на
обслуживание. Цена самого устройства влияет пока незначительно. Основная масса проданных
устройств относится к верхнему ценовому диапазону.

9. Разрабатываемые технологии

10. Нанопоры
Для секвенирования с использованием пор предлагают различные технологии. В общем виде
технологии основаны на том, что при прохождении ДНК через пору регистрируется какой-либо сигнал.
Это может быть ионный ток, туннельный ток, изменение ёмкости, флюоресценция и т.д.
Genia Technologies, Inc.
http://www.geniachip.com/
Регистрируется
изменение тока при
прохождении отдельных
нуклеотидов через
нанопоры.
OxfordNanoporeTechnologies
https://www.nanoporetech.com
Регистрируется изменение тока при прохождении
отдельных нуклеотидов через нанопоры или
прохождения цепочки ДНК через пору.
Предполагается использовать различные варианты
пор (биологические, изготовленные методом
литографии, из графена и т.д.)
IBM
Регистрируется
изменение тока при
прохождении цепочки
ДНК через
сформированное
методами литографии
устройство.

11. Нанопоры
Nabsys
http://nabsys.com/
Регистрируется изменение
тока при прохождении
цепочки ДНК с метками
через поры.
Noblegen Biosciences, Inc.
http://www.noblegenbio.com/Technology.html
Регистрируется изменение тока при
прохождении цепочки ДНК с метками через
поры.
Другой метод предполагает регистрацию
флуоресценции меток при прохождении
цепочек ДНК через поры.

12. Нанопоры
Two Pore Guys
http://twoporeguys.com/
Дополнительно к регистрирующей поре
добавляются ещё два слоя для фиксации
цепочки ДНК.
HEWLETT PACKARD
US 2006/0275911 A1
ДНК протаскивают между частицами серебра в фокусе
лазерного излучения для получения SERS.

13. Электронный микроскоп
ZS Genetics
http://www.zsgenetics.com/
Секвенирование с помощью электронного
микроскопа. Цепочки ДНК допируют атомами
тяжёлых металлов.
Electron Optica
http://www.electronoptica.com/
Секвенирование с помощью электронного
микроскопа. Цепочки ДНК допируют атомами
тяжёлых металлов.

14. Чипы
GenapSys
http://genapsys.com/
Секвенирование на чипах. Предположительно в
основе технологии лежит изменение силы тока
при присоединении новых нуклеотидов.
Существует ещё около 30 компаний с различными проектами на стадии R&D.

15. Троицкий инженерный центр
ООО «Троицкий инженерный центр» - частная коммерческая
организация, созданная для проведения научно-
исследовательских и опытно-конструкторских работ, производство
и продажи наукоёмкой продукции, оказания консалтинговых и
маркетинговых услуг в области высоких технологий.
Мы предлагаем услуги по инженерному, маркетинговому и
технологическому сопровождению разработок в области
оптической спектроскопии, электроники и связанных областях.
Пример задачи: создание считывающего устройства для
микрофлюидных чипов. Цена коммерческих устройств около 2
млн. руб. Отечественного пока не представлено.

16. Спасибо за внимание!
Владислав Трошин
vladislav.troshin@gmail.com
8-929-509-44-89
ООО «Троицкий Инженерный Центр»
Россия, 142190 г. Москва, г. Троицк, Сиреневый бульвар, д.1.
www.trdc.com