So Geht Der Kauf
          Genomics revolution
          Genomic Revolution

          Investment-Case Genom-Revolution

          17 April 2024

          8 Min Read

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          Im Rahmen unseres Investment-Cases “Disruptive Innovationen” haben wir unsere fünf Innovationsplattformen – KI, Robotik, DNA-Sequenzierung, öffentliche Blockchains und Energiespeicherung – vorgestellt, die zusammenwachsen und das heutige Technologiezeitalter bestimmen. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns auf das transformative Potential des Multiomic Sequencing (deutsch: Multi-Omiks Sequenzierung), das die genomische Revolution vorantreibt, wie sie von unserem ARK Genomic Revolution UCITS ETF erfasst wird.

          Cells editing

          Einführung

          Das Bestreben, die größten medizinischen Herausforderungen zu meistern, steht heute ganz oben auf der Agenda des Gesundheitswesens. Die derzeitigen Fortschritte der medizinischen Versorgung ebnen den Weg für bedeutende Durchbrüche in der Biotechnologie und haben zu einer neuen Ära der Präzisionsmedizin, der Krankheitsprävention und der personalisierten Behandlung geführt. Wir sind davon überzeugt, dass Investitionen in diese Innovationen chancenreich sind, denn sie definieren das Thema Gesundheit auf völlig neue Weise und erzielen gleichzeitig einen erheblichen wirtschaftlichen Wert und Ertrag.

          Was genau ist Multiomic Sequencing?

          Um das Thema Multiomic Sequencing zu verstehen, müssen wir zunächst die genomische Sequenzierung verstehen. Dabei handelt es sich um ein Verfahren zur Bestimmung der vollständigen DNA-Sequenz des Genoms eines Organismus. Das Genom ist die Gesamtheit des genetischen Materials eines Organismus, das in seiner DNA verschlüsselt ist.

          Multiomic Sequencing ist hingegen ein Konzept aus der biologischen Forschung und Medizin, das Daten aus verschiedenen Technologien für die Zellanalyse von Lebewesen, den sogenannten „Omiks“ vereint: Genomik (die Erforschung von Genomen), Transkriptomik (die Erforschung aller in einer Zelle inskribierten Gene), Proteomik (die Erforschung aller Proteine, die in einem Organismus oder einer Zelle vorhanden sind) und Metabolomik (die Erforschung aller Stoffwechselprodukte, die in einer biologischen Probe vorhanden sind). Mit dem Verständnis über diese Bestandteile kann ein umfassendes Verständnis der biologischen Eigenschaften und Funktionen eines Organismus gewonnen werden. Vereinfacht ausgedrückt ist das zentrale Dogma1 der Molekularbiologie eine Theorie, die besagt, dass genetische Informationen nur in eine Richtung fließen, nämlich von der DNA (dem Genom) zur RNA (dem Transkriptom) und zum Protein (dem Proteom). Proteine führen praktisch alle lebenswichtigen Funktionen aus, können aber, wenn sie verändert werden, Krankheiten verursachen.

          The Central Dogma Describes How Information Flows Downstream Through Biological Systems2

          The central dogma describes how information flows downstream through biological systems

          Wenn wir die Wechselwirkungen zwischen den tragenden Elementen des zentralen Dogmas besser verstehen, sind wir in der Lage, unsere Prognosen und Diagnosen zu verbessern und neue, grundlegende biologische Erkenntnisse zu gewinnen. Medizinforscher können so komplexe biologische Mechanismen, Krankheitsverläufe und potentielle therapeutische Ziele aufdecken, was zu individuelleren und wirksameren Lösungen in der Gesundheitsversorgung führt. Als integrierter Ansatz bietet Multiomic Sequencing eine ganzheitlichere Sicht auf den biologischen Zustand eines Organismus als lediglich isolierte Analysen jedes einzelnen oben beschriebenen “Ome” vorzunehmen, d.h. die Untersuchung jeweils nur einer bestimmten Gruppe von Molekülen ohne Berücksichtigung der Wechselwirkungen mit anderen.

          Neue therapeutische Verfahren etablieren sich

          In den letzten dreißig Jahren hat sich die Auswahl therapeutischer Methoden mit völlig neuen Wirkmechanismen vervielfacht. So konnten nicht nur viel mehr Krankheiten als bislang behandelt, sondern vor allem auch Wirksamkeit und Sicherheit der Verfahren verbessert werden. Im Jahr 2023 wurden in mehr als 25 Prozent der klinischen Studien neue therapeutische Verfahren eingesetzt.

          New Therapeutic Modalities are Proliferating3

          New therapeutic modalities are proliferating

          Präzisionstherapien könnten den Abwärtstrend bei den F&E-Renditen aufhalten

          Angesichts regulatorischer Sachzwänge und veralteter Methoden der Arzneimittelentwicklung ist die Rentabilität der therapeutischen Forschung und Entwicklung (FuE) seit fast 25 Jahren rückläufig und ein Hemmnis für neuartige, marktreife Medikamente. Den Forschungsergebnissen unseres anerkannten Genomik-Teams zufolge könnten neuartige therapeutische Vorgehensweisen und F&E-Methoden in Verbindung mit der behördlichen Zulassung von Präzisionstherapien wie Multiomic Sequencing, den Abwärtstrend bei der Investitionsrendite in der Pharmaindustrie umkehren.

          Average Annual R&D and Incremental Revenue Attributable to Drugs Released4

          Average annual R&D and incremental revenue attributable to drugs released

          Die Heilung seltener Krankheiten wie Sichelzellenanämie hat einen hohen Stellenwert

          Dank der Fortschritte in der Genomanalyse könnte die wissenschaftliche Arzneimittelforschung beschleunigt und die Medizin personalisiert werden, um endlich Krankheiten wirklich zu heilen, anstatt lediglich deren Symptome zu bekämpfen. Unter den Präzisionstherapien haben Gen-Editing-Behandlungen wie CRISPR-Cas9 das Potenzial, seltene genetische Krankheiten wie die Sichelzellenanämie (SCD) und Beta-Thalassämie zu heilen. Bei SCD handelt es sich um eine vererbte Erkrankung der roten Blutkörperchen, von der mehr als 100.000 Menschen in den USA und 20 Millionen Menschen weltweit, vor allem in Afrika, betroffen sind. Heute entfallen etwa 16 Prozent der Gesamtausgaben für die Behandlung von SCD-Erkrankungen in den Vereinigten Staaten auf Therapeutika, die jedoch kaum mehr als die Symptome lindern können, da die Lebenserwartung von SCD-Patienten nur 56 Prozent der allgemeinen Lebenserwartung beträgt.

          SCD Healthcare Costs Over Average Patient Lifetime and Reasonable Cost for Sickle Cell Disease Cure5

          The value of curing rare diseases like sickle cell anemia is high

          Im Jahr 2023 erreichte die medizinische Gemeinschaft mit den ersten Zulassungen für Gen-Editing-Therapien für SCD und Beta-Thalassämie sowohl in den Vereinigten Staaten als auch in Europa jedoch einen Meilenstein, der einen neuen Lichtblick für Patienten bedeutet, die an diesen Krankheiten leiden.6 Im Vereinigten Königreich wurde 2022 ein junger Leukämiepatient durch eine bahnbrechende T-Zell-Therapie behandelt, wodurch ein weiterer wichtiger Schritt im Kampf gegen den Krebs gemacht wurde.7

          Wright’sches Gesetz*: Kostensenkungen in der Proteomik vorhersehbar

          Die Massenspektrometrie gehört zu den Analyseverfahren, mit denen die Zusammensetzung einer Substanz durch Ionisierung von Proteinen und Messung ihres Masse-Ladungs-Verhältnisses bestimmt wird. Da die Zahl der mit diesem Verfahren analysierten Proteome gestiegen ist, sind die mit der Massenspektrometrie verbundenen Kosten erheblich gesunken. Dies hat der medizinischen Forschung und Diagnostik neue Perspektiven eröffnet. Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass die Kosten pro Probe bei der ungezielten Proteomik mit Massenspektrometrie jährlich um 23 Prozent sinken, d.h. um etwa 11 Prozent bei jeder kumulativen Verdopplung der Anzahl der sequenzierten Proteome. Diese Zahl stimmt mit dem Wright’schen Gesetz überein, welches besagt, dass bei jeder kumulativen Verdopplung der produzierten Einheiten die Kosten um einen festen Prozentsatz sinken.

          Die Entdeckungen der Proteomik ebnen auch den Weg für die Identifizierung neuartiger Biomarker, d.h. messbarer Substanzen in einem Organismus, deren Vorhandensein auf einen bestimmten biologischen Zustand oder eine Erkrankung hinweist. Dies wiederum ermöglicht die frühere Erkennung und Behandlung bestimmter Krebs-Subtypen.

          Wright’s Law has Predicted the Cost Decline for Untargeted Proteomics and US Trails with Patient Biomakers8

          Wright's law has predicted the cost decline of proteomics

          Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung revolutioniert unser Verständnis von Krebs

          Die RNA-Sequenzierung ist eine Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnik zur Erfassung und Sequenzierung des gesamten Satzes von RNA-Transkripten in einer Probe, die Einblicke in die Genexpressionsmuster und die Funktionsanalyse von Genen zu einem bestimmten Zeitpunkt ermöglicht. Dieser Ansatz ist besonders hilfreich für die Entwicklung unseres Verständnisses der Genexpression in gesunden und krebsartigen Zellen, für die Ermittlung potenzieller Biomarker für die Diagnose und für die Entdeckung von möglichen Ansatzpunkten für neue Behandlungen. Während die herkömmliche Genexpressionsanalyse mittels RNA-Sequenzierung nur die Expression von Genen in einem Gemisch verschiedener Zelltypen messen kann, kann die Einzelzell-RNA-Sequenzierung die Expression verschiedener Zelltypen in einer komplexen Gewebeprobe abgrenzen. Theoretisch erhöht die Verknüpfung der Genexpression mit spezifischen Zellen die Messgenauigkeit um das Zehnfache und senkt die Kosten pro Gigabyte um 76 Prozent. Mit anderen Worten: Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung bietet einen detaillierteren Einblick als die herkömmliche RNA-Sequenzierung und offenbart die zelluläre Heterogenität innerhalb von Geweben, einschließlich Tumoren, die bei Massen-RNA-Sequenzierungsanalysen übersehen werden könnten.

          Process of the RNA Sequencing9

          Single-cell RNA sequencing is revolutionising our understanding of cancer

          Kosten der Arzneimittelentwicklung könnten rapide sinken

          Wir glauben, dass Fortschritte in der Grundlagenbiologie, der Künstlichen Intelligenz, der Automatisierung und dem Studiendesign die Kosten für die präklinische Arzneimittelentwicklung erheblich senken dürften. Diese Technologien ermöglichen Methoden, die weniger vielversprechende Kandidaten (d.h. potenzielle Behandlungen) zu einem früheren Zeitpunkt des Arzneimittelentwicklungsprozesses eliminieren (und demzufolge eine nachgelagerte Fehlallokation von F&E verhindern) und einen größeren chemischen Suchbereich in der frühen Entdeckungsphase schaffen (d.h. es kann im Entdeckungsprozess früher mehr gesucht und getestet werden).

          In den nächsten zehn Jahren dürften Unternehmen, die diese Techniken in vollem Umfang nutzen, in der Lage sein, ihre Kosten pro behördlicher Zulassung (z. B. durch die  Food and Drug Administration in  den USA) um fast 50 Prozent zu senken, u.a. indem sie die Erfolgschancen derjenigen Arzneimittelkandidaten, die die Phase der klinischen Erprobung erreichen, mehr als verdoppeln.

          R&D Cost Per Drug Approval and Clinical Success Probability of Different Efficiency Innovations10

          Drug Development Costs Could Drop Precipitously

          Unternehmensbeispiele im Multiomics-Markt

          1. Twist Biosciences – Das im kalifornischen San Francisco beheimatete Biotech-Unternehmen Twist Biosciences konzentriert sich in erster Linie auf die Synthese kundenspezifischer DNA-Sequenzen, die für verschiedene multimikrobielle Anwendungen von zentraler Bedeutung sind. Die Technologie der Firma dient der Herstellung hochwertiger synthetischer DNA und RNA für die Genforschung, die eine entscheidende Rolle beim Verständnis komplexer biologischer Netzwerke und Interaktionen bei Krankheiten spielen kann. Im Angebot sind zudem Werkzeuge und Plattformen, die bei der Genomik, Transkriptomik und potentiell anderen „-Omic“-Studien helfen und die Erforschung von Krankheit sowie die Entdeckung von Medikamenten erleichtern.
          2. Exact Sciences – Das US-amerikanische Molekulardiagnostikunternehmen Exact Sciences ist vor allem für seine Diagnoseinstrumente und Tests auf der Grundlage molekularer Biomarker bekannt. Das Unternehmen entwickelt unter anderem nicht-invasive Tests für die Krebsfrüherkennung. Dazu gehört beispielsweise der „Cologuard-Test“ für Kolorektalkrebs, eine Tumorerkrankung des Darmtraktes. Im Bereich Multiomics nutzt Exact Sciences genomische und epigenomische Daten, um Diagnosemethoden zu entwickeln und zu verbessern, die für die frühzeitige Erkennung und Überwachung von Krankheiten von entscheidender Bedeutung sind und letztlich zu maßgeschneiderten, individuellen Behandlungsplänen beitragen.
          3. Recursion Pharmaceuticals – Ein ebenfalls US-amerikanisches Unternehmen im Multiomics-Sektor ist Recursion Pharmaceuticals. Es arbeitet an der Schnittstelle zwischen Biologie und Technologie und setzt automatisierte Bildgebungs- und Analysetechniken mit einer hohen Durchsatzfähigkeit ein, um Medikamente effizienter zu entwickeln. Das Unternehmen nutzt den multiomischen Ansatz zur Kartierung von Krankheiten und zur Vorhersage der Wirksamkeit von Arzneimittelkandidaten. Die Plattform der Gesellschaft integriert verschiedene Arten von biologischen Daten (genomische, transkriptomische, proteomische usw.), um neue therapeutische Ziele zu identifizieren und Behandlungen vor allem für seltene genetische Krankheiten und andere Leiden zu entwickeln.

          Fazit

          Investitionen in Multiomic Sequencing bieten eine einzigartige Chance, die laufende Revolution in Medizin und Biotechnologie voranzutreiben. Durch die Zusammenführung von Genomik, Transkriptomik, Proteomik und Metabolomik gewinnen wir ein tieferes Verständnis komplexer biologischer Wechselwirkungen und erzielen auf diese Weise Fortschritte in der Präzisionsmedizin und der Krankheitsprävention. Mit dem Aufkommen neuartiger therapeutischer Methoden, die das Potential haben, die Abwärtstrends in Forschung und Entwicklung in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, stehen die Anleger an der Schwelle einer neuen Ära. Neben dem Versprechen, seltene Krankheiten zu heilen, bedeutet Multiomic Sequencing mehr als nur eine personalisierte Behandlung – sie steht für einen grundlegenden Wandel im Gesundheitswesen, der die Bedeutung ganzheitlicher biologischer Erkenntnisse für die Bewältigung der größten medizinischen Herausforderungen unserer Zeit unterstreicht.

          References

          1

          The central dogma of molecular biology is an explanation of the flow of genetic information within a biological system. It is often stated as DNA makes RNA and RNA makes protein. It was first stated by Francis Crick in 1957, then published in 1958. The Central Dogma states that once “information” has passed into protein it cannot get out again.  in the nucleic acid or of amino acid residues in the protein.

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          ARK Investment Management LLC, 2024. Diese ARK-Analyse stützt sich auf eine Reihe externer Quellen, die auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden können. Prognosen sind von Natur aus begrenzt und können nicht als verlässlich angesehen werden. Sie dienen nur zu Informationszwecken und sollten nicht als Anlageberatung oder Empfehlung zum Kauf, Verkauf oder Halten eines bestimmten Wertpapiers betrachtet werden. Die Wertentwicklung in der Vergangenheit ist kein Indikator für zukünftige Ergebnisse.

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          6

          National Library of Medicine, “Editorial: First Regulatory Approvals for CRISPR-Cas9 Therapeutic Gene Editing for Sickle Cell Disease and Transfusion-Dependent β-Thalassemia”, March 2024. Available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38425279/#:~:text=On%208%20December%202023%2C%20the,transfusion%2Ddependent%20%C3%9F%2Dthalassemia.

          7

          University College London, “Further hope for base-edited T-cell therapy to treat resistant leukaemia”, June 2023. Available at: https://www.ucl.ac.uk/news/2023/jun/further-hope-base-edited-t-cell-therapy-treat-resistant-leukaemia

          8

          Das nach dem US-amerikanischen Ingenieur Isaac Wright benannte Gesetz besagt, dass bei jeder kumulativen Verdoppelung der produzierten Einheiten die Kosten um einen konstanten Prozentsatz sinken. ARK Investment Management LLC (2024). Diese ARK-Analyse stützt sich auf eine Reihe externer Quellen, die auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden können. Prognosen sind von Natur aus nur bedingt aussagekräftig und können nicht als verlässlich angesehen werden. Sie dienen lediglich Informationszwecken und sollten nicht als Anlageberatung oder als Empfehlung zum Kauf, Verkauf oder Halten eines bestimmten Wertpapiers. Die Wertentwicklung in der Vergangenheit ist kein Indikator für zukünftige Ergebnisse.

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