Рынок секвенирования РНК на основе NGS — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по продуктам и услугам (платформы и расходные материалы для секвенирования РНК, продукты для подготовки образцов, услуги секвенирования РНК, анализ данных, хранение и управление), по технологиям (секвенирование путем синтеза, ионное полупроводниковое секвенирование, секвенир

Обзор рынка

Глобальный рынок РНК-секвенирования на основе NGS оценивался в 2,67 млрд долларов США в 2023 году и покажет впечатляющий рост в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 6,13% до 2029 года. РНК-секвенирование на основе нового поколения (NGS), часто сокращенно RNA-Seq, представляет собой мощный метод, используемый для анализа транскриптома, который относится к полному набору молекул РНК в клетке или ткани в определенный момент времени. RNA-Seq позволяет исследователям исследовать уровни экспрессии генов, альтернативные паттерны сплайсинга, модификации РНК и другие транскриптомные особенности с высокой пропускной способностью и разрешением.

Постоянные достижения в технологиях секвенирования следующего поколения (NGS) значительно улучшили скорость, точность и экономическую эффективность секвенирования РНК. Такие инновации, как секвенирование с длинными считываниями, секвенирование РНК отдельных клеток и возможности секвенирования в реальном времени, расширили области применения и доступность секвенирования РНК, способствуя росту рынка. Растущий интерес и инвестиции в геномные исследования, особенно в таких областях, как транскриптомика и функциональная геномика, подпитывают спрос на технологии секвенирования РНК. Исследователи в различных областях, включая молекулярную биологию, медицину, сельское хозяйство и биотехнологию, полагаются на секвенирование РНК для исследования экспрессии генов, вариантов сплайсинга, модификаций РНК и регуляторных сетей. Секвенирование РНК все чаще используется для клинической диагностики, особенно в онкологии и редких заболеваниях. Возможность обнаружения слияний генов, мутаций и паттернов экспрессии с помощью секвенирования РНК помогает в диагностике рака, прогнозировании и выборе лечения. Кроме того, секвенирование РНК облегчает идентификацию причинных генетических вариантов при редких и недиагностированных заболеваниях, способствуя его интеграции в клиническую практику и молекулярную патологию.

Ключевые драйверы рынка

Достижения в технологиях секвенирования

Технологии NGS представляют собой смену парадигмы в секвенировании ДНК, позволяя проводить высокопроизводительное секвенирование молекул ДНК и РНК. Платформы NGS, такие как системы секвенирования Illumina, позволяют исследователям параллельно секвенировать миллионы фрагментов ДНК или транскриптов РНК, что значительно увеличивает скорость и производительность секвенирования по сравнению с традиционными методами секвенирования по Сэнгеру. Технологии секвенирования отдельных клеток позволяют профилировать геномы, транскриптомы и эпигеномы отдельных клеток с высоким разрешением. Эти технологии, включая секвенирование РНК отдельных клеток (scRNA-seq), секвенирование ДНК отдельных клеток (scDNA-seq) и ATAC-seq отдельных клеток (scATAC-seq), позволяют получить представление о клеточной гетерогенности, процессах развития и механизмах заболеваний на уровне отдельных клеток. Технологии секвенирования с длинными считываниями, такие как предлагаемые Pacific Biosciences (PacBio) и Oxford Nanopore Technologies, генерируют считывания последовательностей, охватывающие тысячи или десятки тысяч пар оснований. Секвенирование с длинными считываниями облегчает обнаружение структурных вариаций, сложных геномных перестроек и полноразмерных транскриптов, преодолевая ограничения, связанные с технологиями секвенирования с короткими считываниями.

Платформы секвенирования в реальном времени, такие как секвенирование в нанопорах от Oxford Nanopore Technologies, позволяют проводить прямое, безметочное обнаружение нуклеиновых кислот при их прохождении через нанопоры. Секвенирование в реальном времени обеспечивает быстрое время выполнения, позволяет осуществлять динамический мониторинг биологических процессов и поддерживает такие приложения, как обнаружение патогенов, надзор за окружающей средой и анализ транскриптов РНК. Технологии эпигенетического секвенирования, включая секвенирование метилирования ДНК (например, бисульфитное секвенирование) и секвенирование иммунопреципитации хроматина (ChIP-seq), позволяют исследователям изучать эпигенетические модификации и динамику хроматина в масштабах всего генома. Эти технологии дают представление о регуляции генов, дифференциации клеток и механизмах заболеваний путем профилирования паттернов метилирования ДНК, модификаций гистонов и участков связывания факторов транскрипции. Метагеномное секвенирование позволяет проводить комплексный анализ микробных сообществ и образцов окружающей среды без необходимости использования методов, основанных на культивировании. Технологии метагеномного секвенирования, такие как метагеномика дробовика и секвенирование гена 16S рРНК, облегчают идентификацию видов микроорганизмов, функциональную аннотацию генов и характеристику микробиома в различных средах обитания, включая кишечник человека, почву, воду и воздух. Этот фактор поможет в развитии глобального рынка РНК-секвенирования на основе NGS.

Быстрый рост геномных исследований

Геномные исследования охватывают широкий спектр приложений, включая транскриптомику, эпигеномику, метагеномику и сравнительную геномику. Секвенирование РНК, в частности, дает представление о паттернах экспрессии генов, событиях альтернативного сплайсинга, модификациях РНК и регуляторных сетях. Исследователи используют данные секвенирования РНК для изучения развития, механизмов заболеваний, реакций на лекарства и эволюционных взаимосвязей в различных биологических системах. Достижения в технологиях NGS демократизировали геномные исследования, обеспечив высокопроизводительное секвенирование молекул ДНК и РНК с беспрецедентной скоростью и масштабом. Платформы NGS, такие как системы секвенирования Illumina и предлагаемые другими производителями, облегчают генерацию больших объемов данных секвенирования с высокой точностью и разрешением. Эти технологические достижения расширили доступность секвенирования РНК для исследователей в академических кругах, промышленности и клинических условиях. Снижение стоимости технологий секвенирования и связанных с ними реагентов сделало секвенирование РНК более доступным и доступным для исследовательских лабораторий по всему миру. Поскольку цена за пару оснований продолжает снижаться, исследователи могут проводить крупномасштабные эксперименты по секвенированию РНК, популяционные исследования и продольные анализы без существенных финансовых ограничений. Доступность секвенирования РНК способствует его широкому внедрению в различных исследовательских дисциплинах и учреждениях.

Геномные исследования все больше интегрируют секвенирование РНК с другими технологиями омики, такими как секвенирование ДНК, эпигенетическое профилирование, протеомика и метаболомика. Мультиомные подходы позволяют проводить комплексное молекулярное профилирование и системный анализ биологических систем, обеспечивая целостное представление о регуляции генов, сигнальных путях и клеточных взаимодействиях. Данные секвенирования РНК дополняют другие наборы данных омики, улучшая наше понимание сложных биологических процессов и фенотипов заболеваний. Результаты геномных исследований имеют трансляционные последствия для здравоохранения, сельского хозяйства, экологии и биотехнологии. Технологии секвенирования РНК играют решающую роль в трансляционных исследованиях и клинических приложениях, включая обнаружение биомаркеров, разработку диагностических тестов, стратификацию пациентов и оптимизацию лечения. Данные секвенирования РНК информируют о подходах точной медицины, облегчают идентификацию терапевтических мишеней и поддерживают принятие решений на основе фактических данных в клинической практике. Этот фактор будет стимулировать спрос на мировом рынке секвенирования РНК на основе NGS.

Расширение приложений в клинической диагностике

Секвенирование РНК на основе NGS позволяет точно характеризовать заболевания на молекулярном уровне, помогая в разработке персонализированных стратегий лечения. Профилируя паттерны экспрессии РНК, идентифицируя генетические мутации и обнаруживая гены слияния, секвенирование РНК помогает врачам адаптировать терапию для отдельных пациентов на основе их уникальных генетических профилей. Секвенирование РНК играет важную роль в диагностике и прогнозировании рака. Оно позволяет идентифицировать сигнатуры экспрессии генов, связанные с различными типами рака, подтипами опухолей и стадиями прогрессирования заболевания. Секвенирование РНК может обнаруживать драйверные мутации, прогнозировать ответы на лечение, контролировать минимальное остаточное заболевание и определять механизмы устойчивости к лекарственным препаратам, направляя принятие клинических решений в онкологии. Секвенирование РНК на основе NGS облегчает диагностику редких и недиагностированных заболеваний, выявляя причинные генетические варианты, включая точечные мутации, вставки/делеции и вариации числа копий. Секвенирование РНК может выявлять патогенные мутации, влияющие на экспрессию генов, сплайсинг и регуляторные элементы, предоставляя информацию о механизмах заболевания и информируя генетическое консультирование и планирование семьи. Секвенирование РНК все чаще используется в диагностике и наблюдении за инфекционными заболеваниями, включая вирусные инфекции, бактериальные патогены и грибковые патогены. Секвенирование РНК может обнаруживать микробные РНК-транскрипты, вирусные РНК-геномы и иммунные реакции хозяина, что позволяет быстро идентифицировать и характеризовать инфекционных агентов, отслеживать вспышки заболеваний и оценивать модели устойчивости к противомикробным препаратам.

Секвенирование РНК играет решающую роль в фармакогеномике, выявляя генетические варианты, связанные с метаболизмом лекарств, эффективностью лекарств и побочными реакциями лекарств. Данные секвенирования РНК могут предсказывать индивидуальные реакции на фармакотерапию, оптимизировать режимы дозирования лекарств и минимизировать побочные эффекты лекарств, повышая безопасность пациентов и результаты лечения в клинической практике. Секвенирование РНК используется в неинвазивном пренатальном тестировании для выявления хромосомных аномалий плода, таких как трисомия 21 (синдром Дауна), трисомия 18 (синдром Эдвардса) и трисомия 13 (синдром Патау). Секвенирование РНК бесклеточной фетальной РНК в материнской крови позволяет на ранней стадии выявлять генетические нарушения, снижая необходимость в инвазивных процедурах, таких как амниоцентез и взятие проб хорионических ворсин. Секвенирование РНК позволяет анализировать циркулирующие биомаркеры РНК в крови, моче и других жидкостях организма для выявления рака, мониторинга ответа на лечение и оценки рецидива заболевания. Секвенирование РНК на основе жидкой биопсии предлагает минимально инвазивную альтернативу биопсии тканей и облегчает мониторинг динамики заболевания и терапевтических вмешательств в реальном времени. Этот фактор ускорит спрос на мировом рынке секвенирования РНК на основе NGS.

Основные проблемы рынка

Сложность анализа и интерпретации данных

Секвенирование РНК генерирует огромные объемы необработанных данных секвенирования, которые требуют сложных инструментов биоинформатики и вычислительной экспертизы для анализа и интерпретации. Анализ транскриптомных данных включает в себя несколько этапов, включая контроль качества, выравнивание прочтений, количественную оценку транскриптов, дифференциальный анализ экспрессии генов, анализ путей и функциональную аннотацию. Исследователям часто требуется специализированная подготовка в области биоинформатики и вычислительной биологии для эффективного анализа данных РНК-секвенирования и извлечения значимых биологических идей. Отсутствуют стандартизированные конвейеры анализа данных для данных РНК-секвенирования, что приводит к изменчивости методологий анализа и результатов в разных исследованиях и лабораториях. Исследователи могут использовать разные программные инструменты, алгоритмы и параметры для обработки и анализа данных, что может повлиять на воспроизводимость и сопоставимость результатов. Установление консенсусных руководств и передовых практик для анализа данных РНК-секвенирования имеет важное значение для обеспечения согласованности и прозрачности результатов исследований. Данные РНК-секвенирования по своей сути сложны, отражая динамическую природу экспрессии генов и событий альтернативного сплайсинга в разных биологических условиях и типах клеток. Анализ транскриптомных данных требует учета различных источников изменчивости, включая технический шум, биологическую гетерогенность и экспериментальные помехи. Более того, выявление биологически значимых сигналов среди фонового шума и ложных срабатываний создает проблемы для интерпретации и проверки данных.

Интеграция данных РНК-секвенирования с другими типами данных омики, такими как геномика, протеомика и метаболомика, добавляет еще один уровень сложности к анализу и интерпретации данных. Интегрированные мультиомические анализы позволяют исследователям получить более полное представление о биологических системах и механизмах заболеваний. Однако интеграция гетерогенных наборов данных из разных экспериментальных платформ и источников данных требует специализированных вычислительных методов и инструментов для интеграции, нормализации и статистического анализа данных. Обеспечение воспроизводимости и надежности результатов РНК-секвенирования является важнейшей задачей в этой области. Исследователи должны внедрять строгие меры контроля качества на протяжении всего экспериментального рабочего процесса, чтобы минимизировать технические артефакты, пакетные эффекты и систематические смещения, которые могут затруднить анализ и интерпретацию данных. Стандартизация показателей контроля качества и руководств по отчетности для экспериментов по секвенированию РНК может помочь улучшить воспроизводимость данных и облегчить обмен данными и метаанализ.

Гетерогенность и сложность образца

Биологические образцы, особенно ткани и органы, состоят из разнообразных популяций клеток с различными профилями экспрессии генов. Изучение неоднородных образцов с использованием секвенирования РНК требует методов захвата и анализа паттернов экспрессии генов на уровне отдельных клеток или субпопуляций. Массовое секвенирование РНК может маскировать сигнатуры экспрессии генов, специфичные для клеток, что приводит к потере разрешения и биологической информации. Опухоли характеризуются внутриопухолевой гетерогенностью, при которой различные области опухоли демонстрируют различные молекулярные профили и клеточные фенотипы. Исследования опухолей с помощью секвенирования РНК должны учитывать пространственные и временные вариации экспрессии генов, а также наличие редких популяций клеток, субклонов опухолей и факторов микроокружения. Понимание гетерогенности опухоли имеет решающее значение для определения терапевтических целей, прогнозирования ответа на лечение и мониторинга прогрессирования заболевания.

Биологические системы демонстрируют динамические изменения в экспрессии генов с течением времени в ответ на сигналы развития, стимулы окружающей среды и процессы заболевания. Временная динамика создает проблемы для экспериментов по секвенированию РНК, поскольку паттерны экспрессии генов могут различаться в зависимости от разных временных точек или экспериментальных условий. Лонгитюдные исследования и анализ временных рядов необходимы для фиксации временных изменений в экспрессии генов и раскрытия регуляторных сетей, лежащих в основе динамических биологических процессов. Биологические образцы подвержены влиянию факторов окружающей среды, экспериментальных условий и технических артефактов, которые могут вносить изменчивость и искажать результаты секвенирования РНК. Источниками вариации являются методы обработки образцов, протоколы извлечения РНК, методы подготовки библиотек, платформы секвенирования и вычислительные конвейеры. Контроль факторов окружающей среды и экспериментальных факторов имеет важное значение для минимизации пакетных эффектов, систематических смещений и ложноположительных результатов в экспериментах по секвенированию РНК. Биологические образцы могут содержать редкие популяции клеток или подтипы с уникальными профилями экспрессии генов, которые сложно обнаружить с помощью методов массового секвенирования РНК. Технологии секвенирования РНК отдельных клеток (scRNA-seq) позволяют проводить профилирование отдельных клеток в гетерогенных популяциях, что позволяет исследователям идентифицировать редкие типы клеток, характеризовать межклеточную изменчивость и анализировать клеточную гетерогенность с высоким разрешением.

Основные тенденции рынка

Растущее внедрение NGS в транскриптомике

Секвенирование РНК на основе NGS позволяет исследователям изучать паттерны экспрессии генов по всему транскриптому высокопроизводительным и беспристрастным образом. В отличие от методов на основе микрочипов, которые ограничиваются обнаружением предопределенных зондов, секвенирование РНК обеспечивает большую чувствительность и динамический диапазон для обнаружения транскриптов, альтернативных событий сплайсинга и новых изоформ РНК. Транскриптом очень сложен, состоит из кодирующих и некодирующих РНК с различными функциями и регуляторными ролями. Секвенирование РНК на основе NGS позволяет исследователям профилировать экспрессию генов с разрешением в один нуклеотид, идентифицировать варианты сплайсинга, количественно определять распространенность транскриптов и характеризовать модификации РНК с высокой точностью. Такое разрешение позволяет открывать новые транскрипты, регуляторные элементы и биомаркеры, связанные с заболеваниями. Секвенирование РНК на основе NGS широко используется в различных областях исследований, включая фундаментальную биологию, биологию развития, биологию рака, нейробиологию, иммунологию и инфекционные заболевания. Транскриптомные исследования дают представление о сетях регуляции генов, клеточной дифференциации, механизмах заболеваний, реакциях на лекарственные препараты и открытии биомаркеров, что способствует внедрению технологий секвенирования РНК в различных научных дисциплинах.

Секвенирование РНК на основе NGS часто интегрируется с другими типами данных омикс, такими как геномика, эпигеномика, протеомика и метаболомика, для получения всестороннего понимания биологических систем и процессов заболеваний. Интегрированные мультиомные подходы позволяют исследователям сопоставлять паттерны экспрессии генов с генетическими вариациями, эпигенетическими модификациями, распространенностью белков и метаболическими путями, облегчая анализ на системном уровне и приложения для трансляционных исследований. Секвенирование РНК на основе NGS все чаще используется в клинических исследованиях и диагностике, особенно в области точной медицины. Транскриптомное профилирование образцов пациентов позволяет идентифицировать сигнатуры экспрессии генов, специфичные для заболеваний, стратификацию пациентов на основе молекулярных подтипов и прогнозирование ответов на лечение. Данные секвенирования РНК также информируют о разработке целевых терапий, клинических испытаниях на основе биомаркеров и персонализированных стратегиях лечения рака и других сложных заболеваний.

Сегментарные идеи

Технологические идеи

Ожидается, что сегмент нанопорового секвенирования будет испытывать быстрый рост на мировом рынке секвенирования РНК на основе NGS в течение прогнозируемого периода. Технология секвенирования в нанопорах дает преимущество в получении длинных длин прочтений, что позволяет проводить прямое секвенирование молекул РНК без необходимости фрагментации или амплификации. Секвенирование РНК с длинными прочтениями позволяет характеризовать полноразмерные транскрипты, включая изоформы и варианты сплайсинга, предоставляя ценную информацию о структуре, функции и регуляции РНК. Исследователи и врачи все больше осознают важность секвенирования с длинными прочтениями для точного захвата сложных ландшафтов РНК, что обуславливает спрос на платформы секвенирования в нанопорах. Одной из отличительных особенностей секвенирования в нанопорах является его способность выполнять секвенирование отдельных молекул в реальном времени. Эта возможность в реальном времени позволяет исследователям наблюдать за молекулами РНК, проходящими через нанопоры, что позволяет осуществлять динамический мониторинг модификаций РНК, кинетики событий процессинга РНК и взаимодействий РНК-белок. Секвенирование в реальном времени в нанопорах дает беспрецедентные знания о биологии РНК и динамике экспрессии генов, что делает его привлекательным инструментом для широкого спектра исследовательских приложений. Платформы секвенирования нанопор, такие как предлагаемые Oxford Nanopore Technologies, известны своей портативностью и простотой использования. Эти компактные, портативные устройства позволяют проводить секвенирование РНК в различных условиях, включая полевые работы, диагностику в месте оказания медицинской помощи и среды с ограниченными ресурсами. Доступность и гибкость систем секвенирования нанопор демократизируют секвенирование РНК и позволяют исследователям и врачам по всему миру проводить исследования и диагностику в различных условиях. Секвенирование нанопор является универсальным и применимо к широкому спектру приложений секвенирования РНК, включая профилирование транскриптома, анализ модификации РНК, структурную характеристику РНК и обнаружение вирусной РНК. Универсальность технологии нанопорового секвенирования позволяет исследователям решать разнообразные исследовательские вопросы и изучать биологию РНК с беспрецедентной степенью детализации, способствуя ее широкому внедрению в академических, клинических и промышленных условиях.

Региональные идеи

Северная Америка стала доминирующим регионом на мировом рынке РНК-секвенирования на основе NGS в 2023 году.

Последние разработки

• В апреле 2023 года IDT, ведущий поставщик решений в области геномики во всем мире, помогает исследовательским лабораториям по всему миру с помощью нового решения, направленного на повышение операционной эффективности и выявление солидных раковых опухолей. Недавно запущенная панель IDT Archer FUSIONPlex Core Solid Tumor Panel представляет собой передовое решение для тестирования исследований рака. Это решение было расширено и усовершенствовано для улучшения охвата вариантов отдельных нуклеотидов (SNV) и вставок/делеций (indel), упрощая обнаружение слияний и распознавание вариантов с помощью унифицированного анализа. Недавно представленное решение для секвенирования на основе РНК для солидных опухолей использует один входной образец РНК/ТНК, предоставляя исследователям масштабируемый, удобный для пользователя вариант, который экономит время, ресурсы и затраты. Панель FUSIONPlex Core Solid Tumor Panel, включающая сбалансированный пул олигонуклеотидов геноспецифических праймеров (GSP), нацеленных на 56 генов, была разработана для простоты. Подготовка библиотеки на основе AMP для исследовательских анализов Archer NGS может быть выполнена всего за 1,5 дня с минимальным ручным трудом.

Ключевые игроки рынка

• IlluminaInc.
• Thermo Fischer Scientific Inc.
• Oxford Nanopore Technologies plc
• Agilent Technologies, Inc.
• PerkinElmer Inc
• QIAGEN NV
• Eurofins Scientific SE
• F. Hoffmann-La Roche Ltd
• Takara Bio Inc.
• Azenta Life Sciences