Marktbericht zur Primärzellkultur: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Produkt (Primärzellen, Medien, Reagenzien und Zusätze), Zelltyp (Mensch, Tier), Anwendungen (Wirkstoff-Screening und Toxizitätstests, Virologie, Krebsforschung, Impfstoffproduktion, Pränataldiagnostik, Gentherapie und regenerative Medizin, Stammzelltherapie, Gewebekultur und Tissue Engineering, Modellsysteme), Endnutzer (Explantatverfahren, enzymatischer Abbau, mechanische Trennung, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumstreiber des Marktes für Primärzellkulturen

Zunehmende Verwendung von Primärzellkulturprodukten bei In-vitro-Tests und Wirkstoff-Screenings

Primäre Gewebezellen können in vivo untersucht werden, um ihre korrekte Funktion nachzuweisen. Daher dienen sie als Modellsysteme zur Erforschung der Zellbiochemie und -physiologie, des Alterungsprozesses, des Stoffwechsels sowie von Schadstoffen und Medikamenten. Zu den primären Zellen zählen Fibroblasten, Melanozyten, Keratinozyten, Endothelzellen, hämatopoetische Zellen und mesenchymale Zellen. Frühe primäre Zellkulturen sind heterogen und in vitro nur kurzlebig. Transformationskulturen können diese Zellen transformieren. Die Analyse von Daten aus primären Zelllinien ist aufgrund der Speziesspezifität relevanter als Tierstudien und fördert daher die Verwendung dieser Zelltypen in der Forschung. Primäre Zelllinien ermöglichen es Forschern außerdem, die Toxizität von Medikamenten anhand von Zellen aus Organen wie Lunge, Leber und Pankreas zu untersuchen. Diese Zelllinien exprimieren mit höherer Wahrscheinlichkeit dieselben Gene und Proteine ​​wie in vivo Zellen und sind somit ideale experimentelle Modelle für Studien.

Mit dem Aufkommen der personalisierten Medizin können Forscher Spenderzellen mit spezifischen Eigenschaften untersuchen, um toxische Arzneimittelwirkungen frühzeitig in der Entwicklung zu eliminieren und Biomarker zu erstellen, die spezifische Patientengruppen identifizieren, bei denen ein Medikament therapeutische Wirkung zeigt. Daher wird aufgrund der Forschung im Bereich der regenerativen und personalisierten Medizin mit einem Anstieg der Nachfrage nach Primärzellkulturprodukten gerechnet.

Zunehmende Nachfrage nach Stammzellentherapie und regenerativer Medizin

Das Interesse der Wissenschaftler an der Stammzellforschung treibt das Wachstum des Marktes für primäre Zellkulturen an. Stammzelllinien sind gesunde, sich teilende, undifferenzierte Zellen, die in vitro mithilfe von Zellkulturmaterialien und -geräten gezüchtet werden. RT-PCR, automatisierte Zellzähler und Bildgebungsverfahren unterstützen die Stammzellforschung. Sie ist entscheidend für die Behandlung von Herz-Kreislauf-, Gehirn-, Zell- und Bluterkrankungen. Der Ersatz von Zellen und Gewebe kann Parkinson und Alzheimer heilen. Die Stammzellforschung untersucht außerdem die Entwicklung von menschlichem Gewebe und Organen in vitro.

Die Stammzellforschung treibt den Markt für Beschichtungen für primäre Zellkulturen an. Stammzellen werden in der lebenswissenschaftlichen Forschung aufgrund ihrer Fähigkeit, chronische Krankheiten zu behandeln, den Körper besser zu verstehen und sich zu vermehren, eingesetzt. Die weltweite Verbreitung chronischer Krankheiten beflügelt die Stammzellforschung zusätzlich. Stammzellen werden zur Behandlung von Diabetes, chronischen Herzerkrankungen, Arthrose, Alzheimer und Krebs eingesetzt. Laut der International Society for Stem Cell Research fördern rund 25 wissenschaftliche Organisationen die Stammzellforschung und unterstützen akademische Einrichtungen bei der Durchführung umfassender Forschungsprojekte. Zu den namhaften Organisationen zählen die American Health Assistance Foundation, die American Cancer Society, EMBO, NIH und die New York Stem Cell Foundation.

Marktbeschränkungen

Ethische und regulatorische Bedenken

Die Forschung an humanen embryonalen Stammzellen wirft ethische Bedenken auf, insbesondere hinsichtlich des Respekts vor dem menschlichen Leben. Da die Gewinnung embryonaler Stammzellen zur Tötung menschlicher Embryonen führt, verstößt sie gegen den Respekt vor der Würde des menschlichen Lebens. Der Erwerb von Rechten an geistigem Eigentum (IPR) an Forschungsmaterialien oder -produkten stellt eine weitere bedeutende Hürde für die Zellentwicklung dar. Vor der Verwendung von Gewebe zur Herstellung von Zelllinien sollte eine ethische Einwilligung eingeholt werden, da diese Technik die Identifizierung von Patienten anhand ihrer DNA ermöglicht. Dies kann gelegentlich zur Ausbeutung des Gewebes für illegale Aktivitäten oder zur Scheindiagnose von Krankheiten zum Zwecke des Versicherungsbetrugs führen.

Zahlreiche Kulturmedien enthalten Rinderserum und andere tierische Seren, eine reichhaltige Nährstoffquelle. Bei der Eviszeration wird die Gebärmutter der Mutter, die den Kälberfötus enthält, entfernt, was für Kalb und Fötus während der Blutentnahme mit Schmerzen verbunden ist. Die jährliche Produktion von rohem FCS wird auf über 500.000 Liter geschätzt, was der Entfernung von über 1.000.000 Rinderföten entspricht. Die Verwendung embryonaler Stammzellen in der Zellkultur stellt ein weiteres Problem dar, das Einschränkungen mit sich bringt. Aufgrund starker religiöser und ethischer Überzeugungen vieler Menschen führt die Entnahme von Stammzellen aus einem Embryo zu dessen Zerstörung, was ethische Bedenken aufwirft.

Marktchancen für Primärzellkulturen

Nutzung von Primärzellen in 3D-Kulturen zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung

Da primäre Zellen dem ursprünglichen Spendergewebe sehr ähnlich sind, gelten sie als physiologisch repräsentativer als Zelllinien. Aus diesem Grund wird immer deutlicher, dass in Zelllinien gezüchtete primäre Zellen3D-ZellkulturenPrimärzellen können Modelle von multizellulären Umgebungen in vivo erzeugen, die physiologisch genauer sind als Zelllinien. Da sie präzisere Ergebnisse liefern als herkömmliche Zelllinien, werden Primärzellen häufig in 3D-Kulturen eingesetzt. Beispielsweise dedifferenzieren sich primäre Hepatozyten, die als Monolayer auf Kunststoff gezüchtet werden, nach vier Tagen und sterben ab.

Produktanalyse

Der globale Markt für Primärzellkulturen ist in Primärzellen, Medien, Reagenzien und Supplemente unterteilt. Das Segment der Reagenzien und Supplemente dominiert den Weltmarkt und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 11,2 % verzeichnen. Der Einsatz von Reagenzien und Supplementen nimmt rasant zu. Primärzellen sind aufgrund ihrer natürlichen Empfindlichkeit für die Zellkulturentwicklung von entscheidender Bedeutung. Aminosäuren, Antibiotika, Gefriermedien und Puffer sind einige Beispiele für Reagenzien und Supplemente, die in der Primärzellkultur verwendet werden; diese Produkte kommen auch häufig in Forschungs- und Produktionsanwendungen zum Einsatz, die Primärzellkulturen erfordern. Sie sind für die Entwicklung von Zellkulturen unerlässlich, und jede Veränderung oder Einschränkung der Reagenzien oder Supplemente kann zum Absterben der Zellen führen. Die Entwicklung neuer Produkte wie Wachstumsfaktoren und Zytokine trägt ebenfalls zum Wachstum dieses Segments bei. Beispielsweise schlossen Safi BioSolutions, Inc. und iBio, Inc., ein in den Vereinigten Staaten ansässiges Biotechnologieunternehmen, im Oktober 2020 eine strategische Partnerschaft zur Herstellung von Wachstumsfaktoren und Zytokinen unter Verwendung des FastPharming-Systems von iBio.

Zelltypanalyse

Der globale Markt für primäre Zellkulturen ist in humane und tierische Zellen unterteilt. Das Segment der tierischen Zellen dominiert den Weltmarkt und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 10,8 % aufweisen. Tierische Zellen werden für verschiedene zellbasierte Experimente gezüchtet, darunter Untersuchungen zur Proteinexpression, Differenzierung, Morphologie, Zellproliferation, Toxizität und Apoptose unter verschiedenen Bedingungen. Die tierische Zellkultur zählt heute zu den wichtigsten Methoden in den Biowissenschaften, um kostengünstige und leicht kommerzialisierbare Forschung zu betreiben. Sie findet vielfältige Anwendung, beispielsweise zur Charakterisierung von Krebszellen, zur Toxizitätsprüfung neuartiger Medikamente, zur Impfstoffentwicklung und zur Erforschung der Grundlagen der Zellbiologie.

Das breite Produktsortiment an primären Zellen tierischen Ursprungs, angeboten von Unternehmen wie Lonza, Merck KGaA und Thermo Fisher Scientific, Inc., ist für das Wachstum dieses Segments verantwortlich. Die aus Mäusen, Kaninchen und Affen gewonnenen Zellen umfassen Fettgewebsstammzellen, Fibroblasten, Hepatozyten, Immunzellen, hämatopoetische Zellen, Keratinozyten, Meningealzellen und Mesangialzellen. Der Einsatz primärer Zellen tierischen Ursprungs zur Impfstoffentwicklung nimmt zu und unterstützt so das Wachstum des Segments. Mithilfe tierischer Primärzellen werden Viren erzeugt, die zur Herstellung von Impfstoffen gegen Krankheiten wie Tollwut, Kinderlähmung, Masern, Windpocken und Hepatitis B eingesetzt werden können. Dies hat dazu beigetragen, den Bedarf an Tiermodellen zu verringern.

Anwendungsanalyse

Der globale Markt für primäre Zellkulturen ist in die Bereiche Wirkstoff-Screening und Toxizitätsprüfung unterteilt.VirologieKrebsforschung, Impfstoffproduktion, PränataldiagnostikGentherapieregenerative Medizin, Stammzelltherapie, Gewebekultur und Gewebezüchtung, Modellsysteme.

Das Segment der Impfstoffproduktion hält den größten Marktanteil und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 11,2 % verzeichnen. Tiermodelle sind überflüssig, da primäre Tierzellen zur Erzeugung von Viren genutzt werden, aus denen dann Impfstoffe hergestellt werden (beispielsweise gegen schwere Krankheiten wie Polio, Tollwut, Windpocken, Masern, Hepatitis B usw., die mittels Tierzellkulturen gewonnen werden). Dadurch ist die Verwendung von Tiermodellen für Tests deutlich kostengünstiger geworden. Impfstoffe werden weltweit erfolgreich zur Bekämpfung tödlicher Krankheiten eingesetzt. Die Entwicklung von Impfstoffen hat sowohl der Menschheit als auch dem Gesundheitswesen erhebliche Vorteile gebracht. Führende Unternehmen bieten auch Zellkulturmedien für die Impfstoffentwicklung an. So bietet beispielsweise Merck KGaA mit dem EX-CELL Serum-freien Impfstoffmedium und dem EX-CELL EBx Zelllinienmedium zwei Zellkulturmedien für die Entwicklung von Impfstoffen an, darunter auch solche mit minimalem oder nicht-minimalem Wirkstoffgehalt. Die Präsenz solch bekannter Unternehmen und ihrer innovativen Produkte verspricht vielversprechende Zukunftsaussichten.

Analyse von Trenn- und Kulturmethoden

Der globale Markt für Primärzellkulturen ist in Explantatverfahren, enzymatische Degradation und mechanische Trennung unterteilt. Das Segment der enzymatischen Degradation trägt am meisten zum Markt bei und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 10,9 % aufweisen. Die enzymatische Degradation ist die gängigste Methode zur Zelldisaggregation. Sie nutzt verschiedene Enzyme zur Gewebedisaggregation und ermöglicht eine hohe Ausbeute an Primärzellen. Das am häufigsten verwendete Enzym ist rohes Trypsin. Um die Ausbeute und Reinheit der Zellen zu erhalten, wird dringend empfohlen, jegliche Spuren dieser Enzyme vor der Kultivierung aus den Zellen zu entfernen. Die enzymatische Disaggregation ist der bevorzugte Ansatz für die Trennung und Kultivierung von Primärzellen, da sie die Zellen weniger stark beeinträchtigt und eine höhere Ausbeute erzielt. Weitere Vorteile der enzymatischen Degradation sind: Sie verhindert die Zellselektion durch Migration und liefert dadurch oft repräsentativere Proben. Im Vergleich zum Explantatverfahren verläuft sie zudem schneller.

Regionalanalyse

Der globale Markt für primäre Zellkulturen ist aufgeteilt in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Lateinamerika sowie den Nahen Osten und Afrika.

Nordamerika dominiert den Weltmarkt

Nordamerika ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen Markt für primäre Zellkulturen und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 10,9 % verzeichnen. Aufgrund zahlreicher Stammzelltransplantationen und klinischer Forschung expandiert der Markt. Mit dem Anstieg von Krebserkrankungen und chronischen Krankheiten wird auch die Region weiter wachsen. Die Menge an primären Zellen hat aufgrund der steigenden Zahl von Menschen mit chronischen Erkrankungen zugenommen, die nur durch medizinische Fortschritte behandelt werden können. Untersuchungen des Center for International Blood and Marrow Transplant Research (CIBMTR) belegen einen signifikanten Anstieg der Patienten, die eine Stammzelltherapie erhalten.

Das CIBMTR schätzte die Zahl der allogenen Transplantationen in den USA im Jahr 2013 auf rund 8.000. Für 2019 wurden 9.498 Transplantationen erwartet, verglichen mit 9.509 im Jahr 2018. Autologe Transplantationen haben seit 2000 stetig zugenommen und erreichten 2019 einen Wert von 14.270. Über 60 % der Transplantationen in den USA sind autolog. In den Schwellenländern des asiatisch-pazifischen Raums, des Nahen Ostens und Lateinamerikas ist ein deutlich stärkerer Anstieg von Transplantationen und Therapien zu verzeichnen als in wohlhabenderen europäischen und asiatischen Ländern. Diese Entwicklung dürfte die Nachfrage nach regenerativer Medizin, Organogenese und Stammzelltherapien erhöhen. Steigende Krebsraten werden die Nachfrage nach primären Zelltherapien und das Marktwachstum, insbesondere in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen, weiter ankurbeln.

Europa: Am schnellsten wachsende Region

Für Europa wird im Prognosezeitraum ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 10,45 % erwartet. Die Biotechnologie- und Pharmabranche ist in Ländern wie Deutschland, Großbritannien, Frankreich und Schweden, die Forschung und Entwicklung fördern, gut etabliert. Der Bedarf an Primärzellkulturprodukten ist aufgrund des regionalen Fokus auf personalisierte Medizin, Tissue Engineering und regenerative Medizin gestiegen. Die zahlreichen Universitäten und Forschungsinstitute tragen zusätzlich zur Geschäftsausweitung bei.

Der asiatisch-pazifische Raum hat sich zu einer der am schnellsten wachsenden Regionen auf dem Weltmarkt entwickelt. Im Prognosezeitraum wird für diese Region das stärkste Wachstum erwartet. Die gesunkenen Preise für Stammzelltransplantationen in der Region, die auch zur starken Nachfrage beitragen, sind der Hauptgrund für diesen Anstieg. Auch die umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten der Wissenschaftler tragen zur Expansion der Region bei. So gelang es beispielsweise Wissenschaftlern des chinesischen Zentrums für Krankheitskontrolle (CDC) im März 2020, SARS-CoV-2 mithilfe von Lungenzellen aus menschlichen Gewebekulturen zu vermehren.

In der LAMEA-Region stellt Lateinamerika einen wachsenden Markt für Primärzellkulturen dar. In Ländern wie Brasilien und Mexiko expandiert der Gesundheitssektor, und auch die Mittel für die biomedizinische Forschung steigen. Zunehmende Investitionen in die Arzneimittelforschung, die steigende Häufigkeit chronischer Erkrankungen und das wachsende öffentliche Bewusstsein für regenerative Medizin sind einige der Gründe für den steigenden Bedarf an Primärzellkulturprodukten. Der Nahe Osten und Afrika haben im Vergleich zu anderen Regionen einen geringeren Anteil am weltweiten Markt für Primärzellkulturen. In Ländern wie Saudi-Arabien, den Vereinigten Arabischen Emiraten und Südafrika wächst jedoch das Interesse an biomedizinischer Forschung und dem Bau von Gesundheitseinrichtungen. Diese Faktoren dürften das Marktwachstum und die zunehmende Häufigkeit chronischer Erkrankungen begünstigen.