Seer,蛋白質組學領域的 「Illumina」?

Seer (NASDAQ: Seer)成立於2017年，是蛋白質組學分析領域的領導者，擁有獨特的納米粒子（Nanoparticle, NP）技術，能夠實現無偏、深度、快速、大規模的蛋白質組學分析。納米粒子(NP)技術結合自動化儀器和軟體，在蛋白組學的基礎研究和發現、轉化研究、診斷和應用市場具有潛在的應用前景。

 

一、蛋白質組學行業

蛋白質是生命的基石，在一個有機體中執行所有的基本功能。蛋白質組，或由給定的基因組、細胞、組織或有機體表達的整套蛋白質，是生物學的動態功能元素，可提供清晰和可操作的研究和發現、診斷或翻譯信息。

 

與基因組或轉錄組相比，人類蛋白質組的動態性，在結構、組成和變體數量上更加複雜多樣。從基因組開始，多個步驟到達蛋白質組，每一步都增加了複雜性。人類基因組中大約有20,000個基因，據估計高達1000,000個或更多的蛋白質變體。部分原因是單個基因在轉錄過程中產生不同的核糖核酸(RNA)亞型，在翻譯過程中產生無數不同結構的蛋白質。在這個過程中可以進一步以獨特的方式對這些蛋白質進行化學修飾，導致大量的蛋白質變體。從胺基酸序列和結構變化，到翻譯後修飾(PTMs)，再到由於蛋白質之間的相互作用而產生的功能變化，稱為蛋白質-蛋白質相互作用(PPIs)。所有這些蛋白質形式在健康和疾病的不同狀態下也會有所不同。現有蛋白質組學方法的根本挑戰是無法快速和大規模地在廣度和深度上測量蛋白質組的複雜性。

然而，目前的蛋白質組學方法仍然過於複雜，昂貴，或在規模上有限，無法挖掘蛋白質組學的巨大潛力。

二、納米粒子（Nanoparticle, NP）技術

 納米粒子的直徑通常在幾十到幾百納米之間。當納米粒子與生物樣品接觸時，一層薄薄的完整的蛋白質會在接觸納米粒子時迅速、選擇性和可重複地吸附在其表面，形成所謂的蛋白質「冠」。其他完整的蛋白質也可以通過直接結合已經通過 PPIs 連接到納米粒子上的蛋白質來連接冠層，完整的蛋白質複合物也可以直接連接到納米粒子上。Seer納米粒子能夠捕獲完整的蛋白質及其多樣的變體，從而提供了獲取蛋白質結構信息的途徑，包括PPIs的信息。在結合平衡中，Seer NPs與蛋白質接觸後幾分鐘內發生，選擇性取樣穩定且高度可重複性。

Seer用各種不同的方法和材料來設計和創造不同的納米粒子。每個納米粒子都有獨特的理化特性，可以產生獨特的蛋白質冠狀圖案和獨特的蛋白質組學指紋。可以將納米粒子做成panel，捕獲整個動態範圍的蛋白質組。蛋白質與納米粒子結合的特性在功能上相當於，可以取代複雜的生化實驗室工作流程，用於為深入、無偏的質譜(MS)準備樣品，並將生物液體中捕獲的數千種蛋白質作為蛋白質組學研究。而任何溶解的生物樣本都可以用納米粒子進行檢測，包括細胞或組織勻漿、血液或血液成分(如血漿或血清、尿液)、唾液、腦脊液和滑膜液。可以有選擇性地、可重複地和無偏的方式對蛋白質組進行深度採樣。

 

三、Proteograph 產品平臺

Seer的 Proteograph 產品組合包括試劑和耗材、自動化儀器和數據分析軟體，實現了端到端的無縫集成。從樣品製備開始，通過將樣品與Seer專有的納米粒子混合，使用貼牌Hamilton的自動化儀器進行液體處理工作，可持續運行實驗規模的數百至數千個樣本。儀器允許在96孔板上使用多個NPs對多個生物樣品進行快速、高度的平行蛋白質組學採樣。納米顆粒（Nanoparticle, NP）以無偏的方式捕獲樣品中的各種蛋白質，然後轉化成肽。一旦樣本製備好，然後通過LC/MS質譜儀進行分析，捕獲的數據再通過Seer的專有軟體進行可視化和分析處理。 

Seer的專利納米粒子是 Proteograph 工作流的核心技術。基於其幾乎無限的不同塗層，獨特的理化特性，納米粒子可選擇性地結合在蛋白質組的全部動態範圍內的蛋白。另這些納米粒子便宜，易於製造，保質期長(室溫下6個月，4℃下9個月)，能夠以低成本快速實現商業化。

今年JPM醫療健康大會上 Seer 宣布了與 賽默飛（TMO）和 布魯克（BRKR）合作，通過與兩家領先的高解析度質譜儀器提供商合作，允許SEER提供TMO的Orbitrap和BRKR的timsTOF質譜系統作為整體工作流程的一部分，為客戶提供完整的端到端解決方案，且有助於滲透到對質譜技術不熟悉的基因組研究客戶。目前，全球已經安裝了超過16,000臺質譜儀，Proteograph 可以相對容易地整合進已有的質譜市場。而市場上的任何主流質譜儀都可以很好地與Proteograph適配，沒有質譜儀的客戶可將質譜分析外包給第三方。

 

四、價值主張

1. 無偏和高深度蛋白質捕獲

Proteograph產品能夠在其整個動態範圍內對蛋白質組進行無偏、高度平行的捕獲，從高到低豐富的蛋白質。考慮到NPs的獨特特性，每個獨特的工程NP都有選擇地根據NP表面的豐度和親和度從生物樣品中捕獲數百個不同的完整蛋白。Proteograph 利用一組獨特的NPs來捕獲更多的蛋白質和蛋白質變體。

 

2. 全面的生物學信息

蛋白質組包含100萬個已知的變體，這些變體來自轉錄、翻譯和翻譯後的修飾。直接影響生物功能和疾病狀態，但由於使用類似有偏抗體的結合方法，和樣品背景的破壞，現有的方法經常忽略這些變化。Seer的納米粒子可以捕捉重要的細微差別，如多態性、翻譯後修飾和蛋白質-蛋白質整合，以加深生物學的認識。

 

3. 快速、大規模以及成本優勢

Proteograph自動化可以進行快速和大規模的蛋白質組學樣品處理，只需7小時的工作流程，而其他無偏處理方案需要幾天到幾周的時間。且每個樣品成本為575-850美元的成本優勢。這樣的通量和成本優勢允許研究人員進行更大規模的蛋白質組學研究。

 

4. 通用性和適應性

Seer從最初的5個納米粒子，可捕捉2,000多個蛋白，到現在已經積累了專有250 以上納米粒子，擴大了蛋白質覆蓋度。納米粒子的通用性，能夠處理多種樣品來源，並能捕獲其他的蛋白質分析物(如核酸、糖和代謝物)。

五、競爭格局

蛋白質組學的商業前景仍然集中在靶向方法上，只檢測和測量已知蛋白質。布局新的蛋白質捕獲和檢測技術的公司，如Luminex(LMNX)、Quanterix (QTRX)、MesoScale Discovery(私有)、Olink(私有)和Somalogic(私有)。雖然有些公司有高plex菜單，用於研究發現 (例如Olink的1,536 plex，SomaLogic 1,000-5,000 plex)，但仍然基於靶向，即使用針對已知蛋白質和變體的結合試劑。目前無偏的蛋白質組學方法是基於質譜平臺。除了Seer的產品之外，還沒有其他商業化產品可以解決無偏蛋白質組學的通量和成本挑戰。

六、市場規模

下一代測序技術(NGS)使得全基因組的成本比過去十年的摩爾定律下降得更快，使得NGS不僅成為基因組學研究的主流方法，開闢了大量新的應用市場，如伴隨診斷，早期癌症檢測和無創產前檢測。Seer在蛋白質組學中的地位類似於Illumina公司在基因組學10 - 15年前的地位，有望推動下一個蛋白質組學革命，將從基礎研究和發現研究(蛋白質多樣性、研究蛋白質-基因關聯和蛋白質-蛋白質整合)開始。成本和技術的可擴展性優勢將使Seer能夠在翻譯研究(生物標誌物發現、藥物靶標識別和臨床試驗)、診斷(腫瘤和複雜疾病的檢測)和應用市場(農業、環境和食品安全)等領域實現下遊應用。

 

Allied Markets Research估計，2019年蛋白質組學市場預計為320億美元，其中試劑250億美元，儀器(光譜分析、微陣列和色譜) 50億美元，服務20億美元，試劑和儀器是Proteograph的目標市場。預計到2024年蛋白質組學市場將增長至640億美元，年均複合年增長率為15%。

與此同時，基因組學和蛋白質組學的關聯分析，是Seer的另一個重要機會，將進一步幫助了解基因組功能和疾病機理，並允許診斷公司通過多組學方法提高檢測的準確度和應用。據Technavio估計，2019年全球基因組市場達到210億美元(產品130億美元，服務70億美元)，預計到2024年將增長到380億美元，複合年增長率13%。

七、潛在應用

1. 基礎科學研究

基礎研究和發現研究包括對蛋白質多樣性進行捕獲，研究蛋白質基因組學和蛋白質-蛋白質相互作用。Seer的技術為這些客戶提供一個經濟和可擴展的方法來研究蛋白質組學多樣性，闡明蛋白質通路和網絡，並了解基因組變異到蛋白質組學演變的進展。

 

2. 臨床轉化

轉化研究包括生物標誌物發現、藥物靶標識別和臨床試驗研究。幾乎所有的臨床試驗都涉及到蛋白質相關藥物的作用、分布和代謝的監測，隨著對疾病生物學理解的加深，Seer的技術也可以用於根據患者的蛋白質組學圖譜來幫助招募患者，提高臨床試驗的成功率。

 

3. 診斷

蛋白質組學的診斷應用包括腫瘤學和罕見病。Seer分拆成立了一家名為PrognomIQ公司將專注於多個疾病領域的多組學早期檢測產品的開發和商業化。PrognomIQ將圍繞 Proteograph 平臺開發生態系統。

 

4. 微生物學和植物學應用市場

蛋白質生物學在整個生物世界中無處不在，包括微生物學和植物學。生物工程創新正在開始在農業、環境和食品等領域變得越來越突出，其中蛋白質的鑑定、工程化和評估起著重要的作用。

八、商業化路徑

公司還處於商業化的早期，2019年收入才11.6萬美元。商業化發展路線將分三個階段。第一階段是通過關鍵意見領袖的驗證，發布有影響力的文章。目前已有試點客戶包括Broad Institute和OHSU，Discovery Life Science正在成為第三個試點客戶，今年將啟動early access項目。第二階段是計劃快速拓展遺傳病，腫瘤，複雜疾病領域的基礎研究和發現、轉化和診斷市場。第三階段，將推出基於Proteograph平臺進行廣泛的商業應用，包括食品安全以及基因編輯等。

來源：公司招股書等公開文件

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