Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de expresión de proteínas sin células por producto (accesorios y consumibles, sistemas de lisado), por aplicaciones (ingeniería enzimática, producción de alto rendimiento, marcaje de proteínas, interacción proteína-proteína, otras aplicaciones) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el periodo 2025-2033.

Factores que impulsan el mercado de la expresión de proteínas sin células

Aumento de casos de cáncer y enfermedades infecciosas

La proteómica permite identificar subtipos de cáncer de mama y la expresión de proteínas y proteoformas específicas, lo que posibilita evaluar las terapias oncológicas a nivel celular y tisular. En ensayos clínicos, permite identificar proteínas diana terapéuticas. El análisis proteómico es una técnica de vanguardia con creciente importancia en aplicaciones clínicas, según el estudio de 2021 «Análisis proteómico del VIH y la periodontitis». Estas herramientas permiten la rápida caracterización proteica de muestras biológicas y la identificación de biomarcadores específicos de la enfermedad. Se prevé que la proteómica aplicada a la terapia de enfermedades infecciosas impulse el mercado durante el periodo de pronóstico. La alta prevalencia de enfermedades infecciosas y cancerosas incrementa la necesidad de enfoques terapéuticos innovadores y eficaces, impulsando así el crecimiento del mercado de la expresión de proteínas libres de células.

Modificación estructural y menor tiempo de expresión

La plataforma de síntesis de proteínas sin células (CFPS) permite manipular directamente el entorno de producción de proteínas gracias a su sistema abierto. Se pueden obtener títulos proteicos más elevados mediante CFPS, ya que toda la energía del sistema se dirige a la producción de la proteína deseada, según un artículo de investigación publicado en Methods and Protocols en 2019. Además, gracias a la flexibilidad de las reacciones CFPS, los clientes pueden utilizar reacciones por lotes, de flujo continuo o de intercambio continuo para alcanzar el título proteico necesario. Estas ventajas convierten a CFPS en la mejor opción para aplicaciones como la creación de proteínas de gran tamaño, proteínas difíciles de sintetizar, proteínas codificadas por genes con alto contenido de GC, proteínas de membrana y partículas similares a virus. Teniendo en cuenta las numerosas ventajas técnicas y de flujo de trabajo que ofrece esta técnica, las metodologías de expresión de proteínas sin células están ganando popularidad, impulsando así la expansión del mercado.

Factores que limitan el mercado

Alto costo de los sistemas de expresión de proteínas

Según el artículo de julio de 2021 "Libre de células"expresión génicaMuchos laboratorios están preparando reactivos personalizados para la expresión libre de células (CFE), que suelen ser costosos y requieren mucho tiempo. Los resultados podrían no favorecer la fiabilidad y el rendimiento de la expresión libre de células. Esto sugiere que podría ser menos rentable, lo que impediría la expansión del mercado. Técnicas alternativas, como el uso de nucleósido monofosfatos en lugar de nucleósido trifosfatos, sistemas alternativos de regeneración de energía en lugar de sustratos fosforilados, evitar el uso de ARNt exógenos y AMP cíclicos, reducir la concentración de aminoácidos y nucleótidos, así como nuevas técnicas de cultivo de alta densidad celular y la mejora de la calidad de las líneas celulares mediante ingeniería genética, podrían ayudar en la producción. En consecuencia, se prevé que el crecimiento del mercado se vea limitado por el alto coste de los sistemas de expresión de proteínas, el alto coste de los reactivos y las limitaciones de la CFPE a pequeña escala.

Oportunidades de mercado

Uso creciente de la tecnología

La capacidad de estudiar la maquinaria de producción de proteínas celulares y alimentarla externamente exige que los investigadores exploren nuevas formas de ofrecer mejores soluciones con menor tiempo y coste. También ayuda a producir proteínas que podrían ser dañinas para las células o que necesitan condiciones específicas para plegarse correctamente. El mercado de la expresión de proteínas sin células es actualmente relativamente pequeño debido a su uso limitado. Sin embargo, se espera que aumente drásticamente en los próximos años, ya que es probable que estas tecnologías se implementen ampliamente. Al transformar el panorama de la biología sintética mediante el desarrollo de potentes plataformas in vitro, el futuro de los sistemas de expresión de proteínas sin células parece muy prometedor. El desarrollo de un sistema de expresión de proteínas sin células en los últimos años ha hecho posible producirproteínas recombinantesun avance significativo en las tecnologías biomédicas.

Perspectivas regionales

América del Norte es el principal actor en el mercado global de expresión de proteínas libres de células y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 6,68 % durante el período de pronóstico. El sector farmacéutico es uno de los que más invierte en investigación en Estados Unidos. Esta industria tiene un gran interés en utilizar técnicas de vanguardia para mejorar el desarrollo de nuevos productos y respaldar los avances en la atención al paciente. Algunas de las instituciones académicas y de investigación, así como las empresas biotecnológicas más grandes del mundo, se encuentran en Estados Unidos. Dado que muchas proteínas de mamíferos, incluidas las hormonas de crecimiento, la insulina, los anticuerpos y las vacunas, se producen industrialmente, es posible que aumente la demanda de sistemas de expresión de proteínas debido a las mayores inversiones que las industrias realizan en la investigación y el desarrollo de productos.

Tendencias del mercado europeo de expresión de proteínas libres de células

Se prevé que Europa crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 6,51 %, generando 102,72 millones de dólares durante el período de pronóstico. La mayor concentración de empresas de biotecnología en Europa, una infraestructura de investigación de primer nivel y científicos de renombre internacional han contribuido al éxito de Alemania como centro global de biotecnología médica, lo que ha propiciado un aumento en el número de laboratorios e instalaciones de investigación biotecnológica del país. Las instituciones de investigación alemanas mantienen colaboraciones de larga data con varias compañías farmacéuticas y son importantes usuarias finales de servicios de ingeniería de proteínas. Estas instituciones se ocupan de la proteómica tóxica, las interacciones proteína/fármaco y la caracterización completa de proteínas naturales y recombinantes utilizadas en la terapia humana. Por ejemplo, se notificaron alrededor de 628.519 nuevos casos de cáncer en Alemania, según estimaciones de Globocan 2020. Los cinco cánceres más comunes son el de mama, pulmón, próstata, colorrectal y vejiga. Como resultado, la creciente prevalencia de estas enfermedades infecciosas y cancerosas ha contribuido a la expansión del mercado.

Tendencias del mercado de expresión de proteínas libres de células en Asia Pacífico

Se prevé que la región de Asia-Pacífico experimente un crecimiento significativo durante el período de pronóstico. China se ha consolidado como un centro de investigación y desarrollo en los últimos diez años. Su actividad en el mercado de la expresión de proteínas sin células es muy intensa, dado el amplio campo que abarca este sector. El país está trabajando para establecer centros de investigación de primer nivel en Shanghái y sus alrededores, así como una excelente infraestructura para la investigación en ciencias de la vida. Gracias a estos importantes esfuerzos de investigación, China actualmente concentra una parte considerable del mercado de Asia-Pacífico en estudio. La alta incidencia de enfermedades infecciosas y cancerosas impulsa la necesidad de métodos de tratamiento innovadores y eficaces, lo que conlleva un mayor uso de productos de expresión de proteínas y, por consiguiente, un mayor crecimiento del mercado de la expresión de proteínas sin células.

• Según un estudio realizado en China y publicado en la revista Bioresources and Bioprocessing en julio de 2021 con el título "Desarrollo y comparación de sistemas de síntesis de proteínas libres de células derivados de cultivos bacterianos típicos", estos sistemas presentan una excelente controlabilidad, tolerancia, estabilidad y capacidad para producir proteínas rápidamente. Los sistemas de síntesis de proteínas libres de células (CFPS, por sus siglas en inglés) se han consolidado como una excelente alternativa para la creación de prototipos de rutas metabólicas, la síntesis de proteínas y la biodetección. Gracias a su creciente adopción, las numerosas ventajas de los sistemas de síntesis de proteínas libres de células impulsarán el crecimiento del mercado en China.

La región del Consejo de Cooperación del Golfo (CCG) comprende Arabia Saudita, Kuwait, Bahréin, Qatar, los Emiratos Árabes Unidos y Omán. Las naciones árabes están tratando de mejorar la I+D. Hay una creciente necesidad de investigación de vanguardia en la industria de la salud de Arabia Saudita, lo que lleva a un aumento de la proteómica ygenómicaLa investigación impulsa el mercado de la expresión de proteínas sin células. Con una sólida infraestructura sanitaria y el mayor gasto per cápita en medicamentos de Oriente Medio y África, Arabia Saudita y los Emiratos Árabes Unidos son dos de los mercados más desarrollados de la región. En consecuencia, existe una enorme oportunidad para expandir numerosas actividades de investigación relacionadas con el desarrollo de fármacos.

Se espera que el mercado brasileño de expresión de proteínas libres de células se expanda durante el período de pronóstico debido a varios factores, incluyendo el aumento de la incidencia de cáncer y enfermedades infecciosas, el incremento de la actividad de I+D y la existencia de numerosos laboratorios de proteómica y expresión de proteínas. Según el artículo de noviembre de 2021 "Medicina personalizada en Brasil: un nuevo paradigma, viejos problemas", la medicina personalizada o de precisión está ganando aceptación progresivamente en el sistema público de salud del país. Según el artículo, se están realizando numerosos estudios a nivel nacional en cada etapa del ciclo de innovación, desde la investigación inicial hasta la adopción a gran escala. Por lo tanto, la creciente demanda de medicina personalizada acelerará el desarrollo de la proteómica y la genómica, lo que repercutirá positivamente en la expansión del mercado. Además, el Observatorio Mundial del Cáncer pronostica que Brasil experimentará 259.949 muertes por cáncer y un estimado de 592.212 nuevos casos de cáncer en 2020. Adicionalmente, la misma fuente proyecta que para 2040 habrá hasta 995.000 nuevos casos de cáncer. Se prevé que el mercado se vea impulsado por el aumento de la investigación y el desarrollo en proteómica y descubrimiento de fármacos debido a la alta prevalencia de trastornos cancerosos.

Información sobre el producto

El mercado global se divide en accesorios y consumibles, y sistemas de lisado. El segmento de sistemas de lisado es el que más contribuye al mercado y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 6,46 % durante el período de pronóstico. El sistema de lisado más popular disponible comercialmente es el lisado de E. coli. Dado que los lisados ​​de E. coli carecen de información genética endógena, tienen la ventaja de ofrecer un rendimiento proteico muy alto y ser tolerantes a la mayoría de los aditivos. Los codones utilizados en los sistemas basados ​​en E. coli difieren, y algunos son específicos de eucariotas. Además, no son posibles las modificaciones postraduccionales, lo que restringe la aplicación del sistema en la síntesis de terapias humanas. Para solucionar estos problemas, se han logrado avances significativos. Un método es el "sistema PURE", que prácticamente no contiene componentes celulares innecesarios de E. coli. En comparación con un sistema convencional basado en lisado, el sistema PURE permite realizar estudios in vitro en un entorno mucho más limpio y ofrece un mejor rendimiento en aplicaciones como la incorporación de aminoácidos sintéticos y la visualización de ribosomas.

La expresión de proteínas sin células utiliza vectores, aminoácidos, proteínas accesorias, sales, nucleótidos y una mezcla de energía. La síntesis de proteínas sin células permite la expresión de proteínas, la ingeniería metabólica y el desarrollo de fármacos. In vivo, un sistema sin células es un sistema abierto, no depende de células vivas y puede dirigir toda su energía hacia la producción de proteínas. Los avances en vectores de ADN y en el sistema inmunitario influyen en el desarrollo de tratamientos basados ​​en proteínas. La administración de genes mediada por virus ofrece un sistema fácil de usar, adaptable y reproducible para estudios de transfección in vitro. Las vacunas de ADN plasmídico proporcionan una respuesta inmunitaria rápida, sencilla y completa, superando las limitaciones de la eficacia y la seguridad de la terapia. Además, estas novedosas vacunas de ADN plasmídico podrían ayudar a prevenir el cáncer y las enfermedades infecciosas.

Información sobre la aplicación

El mercado global se divide en ingeniería de enzimas, producción de alto rendimiento, marcaje de proteínas e interacción proteína-proteína. El segmento de interacción proteína-proteína posee la mayor cuota de mercado y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 6,62 % durante el período de pronóstico. Dado que los nuevos fármacos biológicos que actúan como inhibidores de la unión tienen el potencial de transformar por completo el panorama terapéutico, las interacciones proteína-proteína son objetivos muy deseables en el proceso de descubrimiento y desarrollo de fármacos. A pesar de la creciente accesibilidad a los datos genómicos, el estudio de las interacciones proteína-proteína sigue siendo un desafío. La enorme complejidad de las redes de interacción presentes en las células plantea una de las principales dificultades para desarrollar inhibidores de la unión proteína-proteína. Es posible plexar las interacciones de manera más efectiva mediante el uso de técnicas CFPS. Los sistemas CFPS también pueden acelerar significativamente la investigación de laboratorio. Como ya se mencionó, la ausencia de pared celular simplifica la puesta en contacto de sustratos, incluso aquellos que son difíciles de usar en células vivas, con bibliotecas de enzimas para la detección de nuevas reacciones. Se prevé, por lo tanto, que el segmento de mercado de las interacciones proteína-proteína esté impulsado por el creciente desarrollo de bioterapéuticos y la expansión de las aplicaciones de CFPS en el ámbito académico y la investigación en ciencias de la vida.

Para la mayoría de las aplicaciones, incluyendo estudios de interacción proteína-proteína e interacciones proteína-ácido nucleico, se requiere el marcaje y la detección de proteínas expresadas mediante sistemas libres de células. Las proteínas marcadas con isótopos estables para la asignación de estructura por RMN o cristalografía de rayos X mediante CFPS también son cruciales en proyectos de biología estructural. Los sistemas de detección FluoroTect y Transcend de Promega, creados para el marcaje no radiactivo de proteínas en la síntesis de proteínas libres de células, son algunos de los productos de marcaje disponibles actualmente en el mercado. Estas soluciones de marcaje funcionan añadiendo residuos de lisina marcados a la cadena polipeptídica. Por lo tanto, se prevé que las técnicas de marcaje de proteínas basadas en CFPS crezcan de forma constante durante el período de pronóstico debido a la expansión de sus aplicaciones y a las ventajas que ofrecen sobre las técnicas de marcaje tradicionales.