世界の 3D 細胞培養市場規模は、2022 年に 17 億 4,260 万米ドルと評価されています。 2031 年までに 68 億 3,550 万米ドルに達すると予想されており、予測期間 (2023 ～ 2031 年) 中に16.4% の CAGRで成長します。
3D 細胞培養は、人体の in vivo 環境によく似た in vitro 設定での生物学的細胞の配置として特徴付けられます。 3D 細胞培養が分類される 3 つの主なカテゴリは、伝統的な培養、臓器オンチップ モデル、および組織生物工学です。 3D 細胞培養技術は、従来の方法に比べて優れているため、創薬、毒性試験、組織工学、基礎研究において重要なツールとして認識されています。細胞を三次元 (3D) で培養すると、細胞外マトリックス (ECM) 成分が発現され、培養環境との相互作用が改善されます。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2022 |
| 研究期間 | 2021-2031 |
| 予想期間 | 2024-2032 |
| 年平均成長率 | 16.4% |
| 市場規模 | 2022 |
| 急成長市場 | ヨーロッパ |
| 最大市場 | 北米 |
| レポート範囲 | 収益予測、競合環境、成長要因、環境＆ランプ、規制情勢と動向 |
| 対象地域 |
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細胞培養技術の発明以来、細胞は基板上の実験器具に取り付けられた 2D (単層) で培養されてきました。この人工環境は人体に見られる生理学的状態とよく似ていないため、これらのインビトロ実験を実施し、その結果を臨床試験に応用することは困難です。さらに、細胞外マトリックスおよび他のいくつかの生物学的プロセスは、体の細胞に常にさらされ、細胞と相互作用します。しかし、主に特殊化された細胞において、細胞の機能、表現型、および形態の頻繁な損失が、2D 表面での in vitro 細胞培養で見られます。この細胞培養は、生体内状況をあまり表現していません。一方、3D 細胞培養は、生体内環境を正確にシミュレートすることでこれらの問題に対処し、優れたモデルとなります。 2D 細胞培養よりも優れているため、3D 細胞培養の人気が高まっており、研究期間中の市場の拡大を促進しています。
創薬と開発、幹細胞研究、がん治療などのいくつかの医療用途における 3D 細胞培養は、生物学的研究を推進します。これは主に、分子レベルから生物全体のレベルまで身体のプロセスと機能を再現する能力によって可能になります。さまざまな製薬企業やバイオテクノロジー企業が、創薬、治療、治療にかかる全体的なコストと時間を削減するために、研究ベースの活動に投資を始めています。過去数十年にわたり、医療分野への公的および民間組織の投資が増加してきました。政府機関やその他の老舗企業は、小規模な新興企業に投資します。したがって、製薬およびバイオテクノロジー企業および組織からの資金と投資の全体的な増加により、世界の3D細胞培養市場の成長が間もなく加速するでしょう。
3D 細胞培養は従来の単層培養よりも洗練されているため、最先端の細胞培養用品が必要です。この結果、実験の全体的な直接コストが増加します。 3D 細胞培養には利点がありますが、3D 足場と材料は 2D 細胞培養用の実験室機器よりも高価です。したがって、創薬における 3D 細胞培養の使用は、膨大な数の実験が必要となるため、手が届かないほどの創薬コストがかかる可能性があります。さらに、特殊な顕微鏡を使用して、3D 細胞培養におけるタンパク質または遺伝子の発現を検査します。合成ヒドロゲルや ECM タンパク質も価格を上昇させます。これらの要因により、実験プロセス全体の総コストが増加するため、3D 細胞培養は研究にとってあまり望ましくないものとなっています。分析期間中、これは市場の成長を妨げると予想されます。
医療分野における数多くの進歩の結果、テクノロジーはプロセス全体で大きな役割を果たしています。人気が劇的に高まっているイノベーションの 1 つが 3D 細胞培養です。過去数年にわたり、細胞ベースのアプローチが医薬品開発においてより普及し、徐々に生化学的アッセイに取って代わりました。 3D 細胞培養技術は、より高品質の in vitro 結果を生み出す可能性を秘めており、医薬品開発業界で広く受け入れられています。さらに、画像技術を使用して、3D 微小組織の開発のおかげで、研究者は重要な結論に達することができました。
いくつかの企業は、新しい治療法を開発するために分析および研究できる 3D 画像をキャプチャする画像製品を開発しています。ヘルスケア関連製品のこうした発展の結果、3D 細胞培養はさまざまな業界の研究での使用としてより広く受け入れられるようになりました。市場は、がん研究、再生医療、幹細胞研究などの分野での 3D 細胞培養製品の使用により成長しました。さらに、3D 足場を使用して組織を作成することにより、3D マルチマテリアル プリンティング テクノロジは、組織工学で 3D アクチュエータを使用するためのカスタマイズされた機能を提供できます。したがって、3D細胞培養製品および装置の技術開発により、市場拡大のための有利な機会がすぐに生まれると予想されます。
世界の 3D 細胞培養市場は、製品、アプリケーション、エンドユーザーごとに分割されています。
製品に基づいて、世界市場は足場ベースのプラットフォーム、足場を使用しないプラットフォーム、ゲル、バイオリアクター、マイクロチップ、およびサービスに二分されます。
足場ベースのプラットフォームセグメントは市場に最も貢献しており、予測期間中に17％のCAGRで成長すると予想されています。細胞は、足場ベースのプラットフォームの細胞外マトリックスまたは合成材料内で成長します。足場の特性および足場の材料の特性は、細胞の接着、増殖、および活性化に影響を与えます。必要な機械的機能と新しい組織の形成速度を達成するには、使用する材料、新しい組織の形成速度、足場の特性などのさまざまな特性を用途に合わせて変更する必要があります。足場の細孔分布、多孔度、および露出表面積は、細胞が細胞外マトリックスに浸透する方法とその速度に影響を与えるため、最終的に再生プロセスがどの程度うまく機能するかに影響を与える可能性があります。
足場のないプラットフォームには、細胞外マトリックスやその他の生体材料がありません。これらのプラットフォームには表面がないため、細胞は生体内組織によく似た 3D 細胞外マトリックスを作成して配置する必要があります。スフェロイドは、自己集合する細胞コロニーの球状クラスターです。これらの技術は、栄養素、酸素、二酸化炭素、老廃物など、細胞が自然に生成する代謝および増殖の勾配を正確に模倣するため、優れた生理学的モデルを作成します。
アプリケーションに基づいて、世界市場はがん研究、幹細胞研究、創薬、再生医療に分かれています。
がん研究セグメントは市場に最も貢献しており、予測期間中に15.5%のCAGRで成長すると予想されています。細胞外マトリックス (ECM)、間質細胞、癌幹細胞、および増殖中の腫瘍細胞はすべて、典型的な細胞形態と機能を備えた腫瘍を in vitro 環境で再現するために必要です。これらの要素は、腫瘍細胞培養モデルに影響を与え、相互作用し、最終的には生命を吹き込みます。これらの腫瘍細胞は、人体から除去されて 2D 環境で培養されると相互作用を失い、がん治療に対する細胞の反応が変化します。ただし、3D 細胞培養モデルは腫瘍微小環境によく似ているため、がん研究に使用できます。
集中的な研究開発により、3D 培養技術は現在、前臨床創薬における効果的なツールとして使用されており、もはや研究コミュニティに限定されません。細胞生物学および組織工学手法の最近の発展のおかげで、さまざまな 3D 細胞培養技術が開発されています。これらには、とりわけ、足場、多細胞スフェロイド、ヒドロゲル、3D バイオプリンティング、およびオルガノイドが含まれます。その結果、3D 細胞培養モデルは現在、創薬プロセスのさまざまな段階でより頻繁に使用されるようになりました。 3D 細胞培養が最も一般的に使用されるのは、リードの特定、前臨床の最適化、およびターゲットの検証の段階です。
さらに、これらの培養物は患者に特有の細胞の体外増殖を可能にするため、病態生理学における 3D 細胞培養の導入は、疾患に対して正確に個別化された医薬品を開発するための有利な機会を提供する可能性があります。さらに、3D モデルの薬剤感受性は 2D 細胞培養モデルの薬剤感受性とは著しく異なるため、3D 細胞培養は創薬と開発にとって非常に重要です。同様に、スクリーニング方法の改善は、早期の薬物毒性と生理学的に価値のあるデータの収集に役立ち、創薬プロセスを加速すると期待されています。
世界市場は、エンドユーザーに基づいて、バイオテクノロジー企業、製薬会社、受託研究機関、学術機関に分かれています。
学術機関セグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中に16.5%のCAGRで成長すると予想されています。世界中の多くの研究機関や大学が、進行中の創薬、開発、およびスクリーニングの実践を考慮して、研究プロジェクトで 3D 細胞培養を使用することの潜在的な成果を研究しています。さまざまな医療用途で 3D 細胞培養の需要が高まっているため、いくつかの企業が研究機関や臨床検査室と提携しています。さらに、多くの学術機関は、さまざまな病状を治療するための新しい方法を作成するために、3D 培養モデルに研究開発の努力を集中させています。たとえば、ヘルムホルツ協会の研究大学で行われている現在の研究では、3D 培養ベースのマイクロバイオリアクター システム、それらと同等の in vitro モデル、および潜在的なアプリケーションの最近の進歩が調査されています。
3D 細胞培養モデルは、細胞により自然な環境を提供するため、新しい治療法や治療法の開発を加速すると期待されています。疾患および組織発生を研究するための新しいモデルには、3D 細胞培養が含まれます。一部の製薬会社やバイオテクノロジー会社は、2D 培養細胞よりも薬剤反応や毒性の予測が得意であるため、予測期間中に一部の製薬会社やバイオテクノロジー会社からの需要が増加すると予想されます。 3D セルのこれらの特性により、無関係な薬剤候補を事前に排除し、関連する薬剤化合物の検証が可能になります。薬物反応の研究に 3D 細胞培養を利用すると、早期の信頼性検証が可能になり、リソース、時間、コストが節約されます。したがって、これらの疾患モデルは、バイオテクノロジー企業や製薬会社による、より効果的で信頼性の高い治療法の開発を加速することができます。世界の 3D 細胞培養市場における製薬企業およびバイオテクノロジー企業セグメントの成長も、主にさまざまな技術の進歩、研究開発活動への多額の投資、生物医学用途における 3D 細胞培養の需要の増加、および 3D 細胞培養に対する FDA の承認によって推進されています。医療製品。
世界の 3D 細胞培養市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、LAMEA に分割されています。
北米が最も収益に貢献しており、予測期間中に 14.3% の CAGR で成長すると予想されます。米国、カナダ、メキシコが北米の 3D 細胞培養市場の大部分を占めると予測されています。多くの製薬会社やバイオテクノロジー企業が、研究機関や臨床研究所と協力して再生医療の開発や創薬開発のために3D培養技術を利用しているため、予測期間中もその優位性を維持すると予想されます。予測期間中、米国の 3D 細胞培養市場は北米市場全体で最大のシェアを保持すると予想されます。 3D 培養製品の需要の増加は、主に臓器移植の需要の増加と、技術的に進んだソリューションを目指した研究開発活動によって説明されます。研究プロセスを促進するために、医療企業も協力し、さまざまな研究機関を支援しています。
ヨーロッパは、予測期間中に 17.6% の CAGR で成長すると予想されます。ドイツ、フランス、イギリス、その他のヨーロッパはすべて 1 つのヨーロッパ地域として研究されます。世界の 3D 細胞培養市場では、この地域は 2 位になると予想されています。この地域には有力なバイオ医薬品企業が存在しており、民間団体による資金提供活動が活発化していることが要因と考えられる。さらに、過去数年間、ヨーロッパでは学術界や産業界の最前線でオルガノイドや製品開発に関する重要なバイオテクノロジー研究開発が行われてきました。さらに、がん罹患率の増加により、がんの診断と治療に関する研究がさらに行われています。がん患者向けに個別化された薬物療法を作成するために、3D 細胞培養がますます使用されています。その結果、3D細胞培養製品が増加し、市場の成長を下支えすると予想されます。がん罹患率の増加に伴い、創薬のための研究開発も増加すると予想されます。
地域分析には、日本、中国、インド、オーストラリア、およびアジア太平洋地域の残りの 4 か国が含まれています。予測期間中、さらに急速に成長すると予想されます。がん、幹細胞、再生医療に関する研究で 3D 細胞培養製品が使用される可能性が高まっているため、この分野では 3D 細胞培養製品の需要が高まっています。たとえば、日本の岡山大学は2020年8月に、患者に見られる線維化組織を再現した3D細胞培養膵臓がんモデルを開発した。研究者らは、このモデルのおかげで、さまざまなレベルの線維症を標的とする治療を調整できるようになります。さらに、中国は、医薬品開発の研究開発を進めたい製薬企業やバイオテクノロジー企業にとって、新たな大きなチャンスをもたらす新興市場であると考えられています。
ラテンアメリカ、中東、アフリカはLAMEAとして知られています。ブラジルは、医療分野における研究需要の高まりにより、LAMEA の市場拡大において重要な役割を果たしています。たとえば、疾病管理予防センターの科学者は、3D ミニブレインを使用してジカウイルスを研究しました。ジカウイルスの感染は南アフリカとラテンアメリカで蔓延しています。 3D 細胞培養の利点はこれらの疾患の治療に使用でき、市場の拡大に役立ちます。さらに、南アフリカに拠点を置くノースウェスト大学 (NWU) の薬学センター (PharmacenTM) では、研究を目的とした高度な細胞培養イニシアチブに関する研究プロジェクトが進行中です。同社は現在、デンマークのバイオテクノロジー企業 CelVivo IVS と協力して、がん研究を対象とした 3D 細胞培養技術を使用しています。多くの製薬会社もこの地域での事業を拡大しています。これは、今後数年間で地理的拡大と財務上の利益をもたらす有益な機会となることが予想されるためです。
