Marktbericht zur computergestützten Biologie: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Anwendung (Zelluläre und biologische Simulation, Wirkstoffforschung und Krankheitsmodellierung, präklinische Arzneimittelentwicklung, klinische Studien, Software zur Simulation des menschlichen Körpers), nach Werkzeug (Datenbanken, Infrastruktur (Hardware), Analysesoftware und -dienste), nach Dienstleistung (intern, auftragsbezogen), nach Endnutzer (Akademie, Industrie und Handel) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2024–2032

Markttreiber der Computerbiologie

Zunahme der Bioinformatikforschung

Da Genomsequenzierungsprogramme zu einem exponentiellen Wachstum von Sequenzdatenbanken geführt haben, ist auch der Bedarf an Bioinformatik-Werkzeugen und -Expertise gestiegen. Das National Institute of Technology-Rourkela (NIT-R) in Indien eröffnete im Juli 2021 sein Zentrum für Bioinformatik und Computerbiologie (CBCB), das mithilfe umfassender Datenanalysen zur Entwicklung innovativer Krankheitsbiomarker und Therapieverfahren beitragen soll. Die Einrichtung solcher Einrichtungen für Computerbiologie in Entwicklungsländern fördert somit das Marktwachstum.

Zunehmende Anzahl klinischer Studien in der Pharmakogenomik und Pharmakokinetik

Schnelle Durchbrüche inPharmakogenomik (Pgo)Die Forschung im Bereich der Pharmakokinetik (PK) hat pharmakogenomische Tests in klinischen Laboren zugänglich gemacht. Mit zunehmender Krankheitslast wuchs auch der Bedarf an Forschung und Entwicklung sowie an der Entwicklung neuer Medikamente, was zu einem Anstieg klinischer Studien in den Bereichen Pharmakogenomik und Pharmakokinetik für entsprechende Arzneimittel führte. Darüber hinaus wird erwartet, dass Investitionen in klinische Studien und Biosimilars das Marktwachstum im Prognosezeitraum positiv beeinflussen werden.

Weltweit wurden mehrere Initiativen zur Implementierung der Pharmakogenomik angestoßen. Im November 2018 kündigte Diagnomics Inc. eine Kooperation mit einem Softwareunternehmen an, um in den USA pharmakogenetische Testdienstleistungen auf Basis fortschrittlicher Genotypisierungs-Arrays anzubieten und damit den Weg für die Präzisionsmedizin zu ebnen. Die Einführung solcher Dienstleistungen spiegelt die Fortschritte in der Pharmakogenomik wider und treibt die Branche voran. Im April 2021 gab Jubilant Pharma, eine Tochtergesellschaft von Jubilant Pharma, bekannt, dass Sicherheits- und pharmakokinetische Studien an Tieren und gesunden Probanden in Indien mit einer neuen oralen Remdesivir-Formulierung im Vergleich zur handelsüblichen injizierbaren Remdesivir-Formulierung erfolgreich abgeschlossen wurden. Diese Forschung wird zu Innovationen in der Branche führen und somit den Markt erweitern.

Marktbeschränkungen für Computerbiologie

Mangel an ausgebildeten Fachkräften

Der Gesundheitssektor expandiert rasant aufgrund der zunehmenden Belastung durch chronische Krankheiten und des Auftretens neuer Krankheitsbilder. Die Talentförderung hält mit diesem Tempo nicht Schritt. Der Mangel an qualifiziertem Personal für die notwendigen Aufgaben führt zu einem erheblichen Kompetenzdefizit in diesem Bereich, das sich voraussichtlich negativ auf die Branche der Computerbiologie im Prognosezeitraum auswirken wird.

Pharmazeutische und technologische Fortschritte haben eine neue Ära in der menschlichen Gesundheit eingeläutet. Diese Medikamente können ihren Zweck jedoch nur erfüllen, wenn qualifizierte Fachkräfte die notwendigen klinischen Studien durchführen und den Forschungs- und Entwicklungsprozess überwachen. Die Branche der Computerbiologie leidet weltweit unter einem Fachkräftemangel, der das Marktwachstum beeinträchtigen wird.

Marktchancen in der Computerbiologie

Zunahme innovativer Technologien

Die Wahrnehmung des eigenen Platzes in der Welt als moderne Menschen hat sich durch die Verschmelzung von Biologie und Computertechnologie gewandelt. Forscher konnten mithilfe des Computers neue Erkenntnisse über die menschliche Evolution sowie genetische und anatomische Daten gewinnen. Um die Arbeit mit riesigen Datensätzen zu vereinfachen, wurden Datenaustausch, Datenspeicherung und Hochleistungsrechner entwickelt. Pharma- und Biotech-Unternehmen suchen nach neuen Medikamenten und nach Wegen, die Wechselwirkungen von Proteinen besser zu verstehen.

Ein weiterer potenzieller Markttrend ist die Weiterentwicklung und Implementierung von fortschrittlicher Analytik, Robotik und Automatisierung in der pharmazeutischen Arzneimittelherstellung. Automatisierung, Digitalisierung und Robotik haben zu hochflexiblen, innovativen Laboren geführt, die Routineuntersuchungen, umfangreiche Studien und hochspezialisierte Tests zu angemessenen Preisen durchführen können. Die Analytik, die voraussichtlich erheblich von einem höheren Automatisierungsgrad profitieren wird, dürfte der Laborautomatisierung insgesamt einen signifikanten Nutzen bringen.

Segmentanalyse

Der globale Marktanteil der Computerbiologie ist nach Anwendung, Werkzeug, Dienstleistung, Endnutzer und Region segmentiert.

Durch Bewerbung

Der globale Markt ist in zelluläre und biologische Simulation unterteilt.Wirkstoffforschungund Krankheitsmodellierung, präklinische Arzneimittelentwicklung, klinische Studien und Software zur Simulation des menschlichen Körpers.

Drug Discovery and Disease Modelling ist der größte AnteilseignerEs wird geschätzt, dass der Markt bis 2030 einen Wert von 9.365 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19,6 % entspricht. Er gliedert sich in Zielidentifizierung, Zielvalidierung, Leitstrukturentwicklung und Leitstrukturoptimierung. Innerhalb der Wirkstoffforschung und Krankheitsmodellierung dominierte die Zielidentifizierung den Markt. Die Computerbiologie birgt das Potenzial, den Wirkstoffforschungsprozess zu beschleunigen, Kosten zu senken und die Entwicklung von Medikamenten grundlegend zu verändern. Der zunehmende Einsatz computergestützter Methoden in der Zielidentifizierungsphase der Wirkstoffforschung dürfte das Segmentwachstum in Kürze deutlich ankurbeln.

Die präklinische Arzneimittelentwicklung ist das am schnellsten wachsende Segment. Es wird erwartet, dass sie bis 2030 einen Wert von 7.365 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 20,2 % entspricht. Sie wird weiter in Pharmakokinetik und Pharmakodynamik unterteilt. Innerhalb der präklinischen Arzneimittelentwicklung dominierte die Pharmakodynamik den Markt.

DerDas Segment Zell- und Biosimulation ist der drittgrößte AnteilseignerEs wird geschätzt, dass der Markt bis 2030 ein Volumen von 3.975 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 18,8 % entspricht. Er gliedert sich weiter in Computergestützte Genomik, Computergestützte Proteomik, Pharmakogenomik und andere zelluläre und biologische Simulationen (Transkriptomik/Metabolomik). Die Computergestützte Genomik hatte den größten Anteil innerhalb des Segments der zellulären und biologischen Simulationen. Das Wachstum dieses Segments wird hauptsächlich durch die Sequenzierung des menschlichen Genoms zur Identifizierung genetischer Anomalien getrieben.Gen-Editierungstherapiekann dann angesprochen werden.

Mit Werkzeug

Die Branche der Computerbiologie ist in Datenbanken, Infrastruktur (Hardware) sowie Analysesoftware und -dienstleistungen unterteilt.

Das Segment Datenbanken hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19,3 % das höchste Wachstum verzeichnen und einen Umsatz von 9.830 Millionen US-Dollar erreichen. Die Datenbanken unterscheiden sich je nach Krankheit oder Organismus und können verschiedene Datentypen zu Nukleinsäuren, Proteinen und anderen Komponenten enthalten. Der immense Umfang biologischer Datenbanken bietet eine Ressource zur Beantwortung biologischer Fragestellungen zu Molekülmodellierung, molekularer Evolution, Kartierung und Genexpressionsmustern und unterstützt die strukturorientierte Entwicklung von Therapeutika.

Unternehmen und Institute kooperieren, um ihre Datenbanken für Fortschritte in der Computerbiologie zu teilen. So ging beispielsweise DeepMind im Juli 2021 eine Partnerschaft mit dem Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) ein, um eine Datenbank im 3D-Modell des menschlichen Proteoms zu erstellen. Diese Datenbank umfasst rund 20.000 Proteine, die vom menschlichen Genom exprimiert werden. Die verstärkte Nutzung von Datenbanken für verschiedene Forschungsanwendungen trägt somit zum Marktwachstum und zur steigenden Nachfrage nach Datenbanken bei.

Analytische Software und Dienstleistungen sind das am schnellsten wachsende Segment und werden bis 2030 voraussichtlich einen Wert von 8.875 Millionen US-Dollar erreichen (jährliche Wachstumsrate: 20,2 %). Analytische Software ist ein leistungsstarkes Computerwerkzeug, das Wissenschaftlern hilft, komplexe biologische Systeme zu verstehen. Die zunehmende Nutzung von Software und Dienstleistungen zur Analyse verschiedener Datenbanken hat den Fokus von Unternehmen auf die Expansion in die Softwarebranche verstärkt. So kündigte beispielsweise die BICO Group im Dezember 2021 ihre geplante Übernahme von Biosero für bis zu 165 Millionen US-Dollar an. Diese Akquisition trug dazu bei, das Ziel des Unternehmens zu erreichen, in den Bereich der Software für die Computerbiologie zu expandieren. Solche Faktoren werden daher das Wachstum des Marktes für analytische Software und Dienstleistungen weiter ankurbeln.

Hardware ist das drittgrößte Segment und wird bis 2030 voraussichtlich einen Wert von 5,24 Billionen US-Dollar erreichen (jährliche Wachstumsrate: 18,6 %). Hardwarebeschleuniger beschleunigen den wissenschaftlichen Forschungsprozess erheblich. In der Computerbiologie kommen vielfältige Hardwarebeschleuniger-Plattformen zum Einsatz, darunter FPGA-basierte rekonfigurierbare Hardwareplattformen, Grafikprozessoren (GPUs), Mobilfunk-Breitbandprozessoren und Mehrkernprozessoren. GPUs werden häufig zur Beschleunigung wissenschaftlicher Berechnungen verwendet. Diese Faktoren tragen zur Steigerung der Hardwarenachfrage bei.

Durch den Service

Der globale Markt ist in Inhouse- und Auftragsfertigung unterteilt.

Der Vertragssektor ist das dominierende und am schnellsten wachsende Segment. Es wird erwartet, dass er bis 2030 einen Wert von 18,85 Milliarden US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19,6 % entspricht. Die Beschaffung von Software und Dienstleistungen auf Vertragsbasis ist gängige Praxis, wenn ein Outsourcing-Unternehmen Software für eine bestimmte Organisation entwickelt. Der Preis für solche Vertragssoftware ist günstiger als für die interne Softwareentwicklung, da Outsourcing-Entwicklungsteams über mehr Erfahrung in verschiedenen Bereichen verfügen.

Im Dezember 2021 kooperierte Iktos mit der Universität Dundee, um mithilfe KI-basierter Retrosynthese-Analyse potenzielle präklinische Kandidaten und andere neuartige chemische Substanzen mit geeigneten Eigenschaften zu identifizieren. Dies geschah durch den Einsatz der generativen Modellierungstechnologie von Iktos im Rahmen eines der Wirkstoffforschungsprogramme der Universität. Solche Entwicklungen dürften die Nachfrage nach Auftragsforschung im Bereich der computergestützten Biologie steigern.

Es wird geschätzt, dass der Wert von internen Lösungen im Bereich der Computerbiologie bis 2030 auf 5.030 Millionen US-Dollar ansteigen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 18,8 % entspricht. Der Einsatz interner Lösungen ermöglicht es, den Anpassungsprozess für jede noch so kleine Technologie gemäß den Unternehmensanforderungen zu maximieren. Zudem erlaubt er dem Unternehmen, während des Entwicklungsprozesses entsprechende Änderungen vorzunehmen, um die Software an die Geschäftsbedürfnisse anzupassen.

Vom Endbenutzer

Der globale Markt für Computerbiologie ist in die Segmente Akademiker sowie Industrie und Handel unterteilt.

Industrie und Handel stellen das größte und am schnellsten wachsende Segment dar. Es wird erwartet, dass es bis 2030 einen Wert von 14.215 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19,7 % entspricht. Datenbanken und Lösungen der Computerbiologie werden zunehmend in der Industrie eingesetzt, um verschiedene Datensätze zu analysieren und so diverse biologische Produkte herzustellen. Pharma- und biopharmazeutische Unternehmen nutzen diese Lösungen für die Wirkstoffforschung und -entwicklung unter Verwendung mehrerer Datenbanken für Nukleinsäuren und Proteine/Aminosäuren.

Pharmaunternehmen konzentrieren sich zudem auf Genomdatenbanken, um Zusammenhänge zwischen spezifischen Genotypen und Krankheiten zu analysieren. Angesichts der steigenden Zahl von Medikamenten, deren Patentschutz ausläuft, fokussieren sich große Pharmaunternehmen verstärkt auf die Entwicklung von Biopharmazeutika, wobei die Computerbiologie eine wichtige Rolle bei der Konzeption und Entwicklung dieser Produkte spielt. Daher wird erwartet, dass die genannten Faktoren das Marktwachstum im Prognosezeitraum antreiben werden.

Es wird erwartet, dass das Segment der akademischen Einrichtungen bis 2030 ein Volumen von schätzungsweise 9.630 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19 % entspricht. Die zunehmende Verfügbarkeit von Fördermitteln für die Entwicklung verschiedener Software, Hardware und Datenbanken im Bereich der Computerbiologie ist ein wesentlicher Faktor für die steigende Nachfrage in diesem Marktsegment.

Regionalanalyse

Nach Regionen ist der globale Markt für Computerbiologie in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, den Nahen Osten und Afrika sowie Südamerika unterteilt.

Nordamerika: Dominanteste Region

Nordamerika ist der bedeutendste regionale Markt. Es wird erwartet, dass er bis 2030 einen Wert von 10.965 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19,7 % entspricht. Der globale Markt dürfte aufgrund verstärkter Forschung im Bereich Bioinformatik, einer steigenden Anzahl von Studien zur Pharmakogenomik und Pharmakokinetik sowie Prozessen der Wirkstoffentwicklung und Krankheitsmodellierung ein rasantes Wachstum verzeichnen. Auch erhöhte Investitionen großer Unternehmen und eine höhere Anzahl von Produkteinführungen werden das Marktwachstum voraussichtlich ankurbeln.

Beispielsweise veröffentlichte Certara, Inc. im Dezember 2021 die Simulatorversion 21, die im gesamten Arzneimittelentwicklungsprozess zur Bewertung neuer Arzneimittelformulierungen, zur Bestimmung der Erstanwendungsdosis am Menschen, zur Optimierung des Studiendesigns und zur Vorhersage von Arzneimittelwechselwirkungen eingesetzt wird. Darüber hinaus werden wichtige Initiativen der Marktführer, wie Partnerschaften und Kooperationen zur Erweiterung ihrer Kompetenzen, das Marktwachstum weiter ankurbeln. So schloss beispielsweise das US-amerikanische Unternehmen Rosa & Co. LLC im März 2019 eine langfristige strategische Forschungsvereinbarung mit Chugai Pharmaceutical Co. Ltd. ab, um die Forschungsdienstleistungen von Rosa im Bereich PhysioPD in Anspruch zu nehmen. Diese Faktoren tragen somit maßgeblich zum Marktwachstum bei.

Europa: Am schnellsten wachsende Region

Europa ist die zweitgrößte Region. Es wird erwartet, dass der Markt bis 2030 einen Wert von 7.060 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 19 % entspricht. Der deutsche Markt dürfte aufgrund des zunehmenden Fokus auf die Wirkstoffforschung, der steigenden Anzahl klinischer Studien, der wachsenden Ausgaben für Forschung und Entwicklung sowie der steigenden Gesundheitsausgaben in Deutschland wachsen. Darüber hinaus besteht in Deutschland eine hohe Nachfrage nach Wirkstoffforschung. Infolgedessen setzen Unternehmen Wachstumsstrategien wie Partnerschaften, Übernahmen und Fusionen ein, um ihre Präsenz in Deutschland auszubauen. Daher wird für den deutschen Markt aufgrund der genannten Faktoren ein stetiges Wachstum erwartet.

Der asiatisch-pazifische Raum ist die am schnellsten wachsende Region. Es wird erwartet, dass der Markt bis 2030 einen Wert von 3.690 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 20,6 % entspricht. Der chinesische Markt expandiert aufgrund verstärkter Forschung im Bereich Bioinformatik, vermehrter klinischer Studien in Pharmakogenomik und Pharmakokinetik sowie des Wachstums in der Wirkstoffentwicklung und Krankheitsmodellierung. Die zunehmende Produkteinführung von Lösungen für Wirkstoffentwicklung und -modellierung in China treibt das Marktwachstum an. So brachte beispielsweise Tencent im Juli 2020 seine eigene KI-gestützte Plattform für Wirkstoffentwicklung namens iDrug auf den Markt. Aus den genannten Faktoren lässt sich schließen, dass der Markt in China im Prognosezeitraum ein signifikantes Wachstum verzeichnen wird.