3D細胞培養市場 サイズと展望 2025-2033

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3D細胞培養市場の成長要因

2D培養よりも3D培養技術を使用する利点

細胞培養技術の発明以来、細胞は基板上の実験器具に接着した2D（単層）で培養されてきました。しかし、この人工環境は人体の生理学的条件と厳密には一致していないため、これらのin vitro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やその他の生物学的プロセスは、体内の細胞によって常に曝露され、相互作用しています。しかし、2D表面上でのin vitro細胞培養では、主に特殊な細胞において、細胞の機能、表現型、形態が頻繁に失われることが観察されます。この細胞培養は、in vivo（生体内）の状況を再現するのに十分ではありません。一方、3D細胞培養は、in vivo環境を正確にシミュレートすることでこれらの問題を解決し、より優れたモデルとなっています。 2D細胞培養に対する利点から、3D細胞培養はますます普及しており、調査期間中の市場拡大を牽引しています。

研究開発費の増加

創薬・開発、幹細胞研究、がん治療など、様々な医療用途における3D細胞培養は、生物学研究を牽引しています。これは主に、分子レベルから生物全体に至るまで、身体のプロセスと機能を再現できる能力によって可能になっています。様々な製薬企業やバイオテクノロジー企業は、創薬、治療、そして治療薬開発にかかる全体的なコストと時間を削減するため、研究活動への投資を開始しています。ヘルスケア分野では、過去数十年にわたり、公的機関および民間組織による投資が増加しています。政府機関やその他の大手企業が、小規模なスタートアップ企業に投資しています。このように、製薬企業やバイオテクノロジー企業・団体からの資金と投資の全体的な増加は、世界の3D細胞培養市場の成長を加速させるでしょう。

市場の制約

導入費用の増加

3D細胞培養は従来の単層培養よりも高度であるため、最先端の細胞培養用品が必要となります。その結果、実験の直接コスト全体が上昇します。3D細胞培養には利点があるものの、3Dスキャフォールドや材料は2D細胞培養用の実験装置よりも高価です。そのため、創薬研究において3D細胞培養を利用すると、膨大な実験数が必要となるため、創薬コストが負担不可能になる可能性があります。さらに、3D細胞培養中のタンパク質や遺伝子発現を観察するためには、特殊な顕微鏡が必要となります。合成ハイドロゲルとECMタンパク質も価格を押し上げます。これらの要因により、3D細胞培養は実験プロセス全体のコストが増加するため、研究においてあまり魅力的ではありません。分析期間全体では、これが市場の成長を阻害すると予想されます。

市場機会

技術の進歩

医療分野における数々の進歩により、技術はプロセス全体において大きな役割を果たすようになっています。その中でも特に人気が急上昇しているイノベーションの一つが3D細胞培養です。ここ数年、細胞ベースのアプローチは医薬品開発においてより一般的になり、徐々に生化学的アッセイに取って代わっています。3D細胞培養技術は、より高品質なin vitro試験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、イメージング技術を用いることで、研究者たちは3Dマイクロ組織の開発により重要な結論を導き出すことができました。

複数の企業が、3D画像を撮影し、分析・さらなる研究によって新たな治療法の開発につなげるためのイメージング製品を開発しています。ヘルスケア関連製品におけるこうした開発の結果、3D細胞培養は様々な業界の研究において広く受け入れられるようになっています。がん研究、再生医療、幹細胞研究といった分野における3D細胞培養製品の使用により、市場は成長を続けています。さらに、3Dスキャフォールドを用いて組織を作製することで、3Dマルチマテリアルプリンティング技術は、組織工学における3Dアクチュエーターの使用に適した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デバイスの技術開発は、近い将来、市場拡大のための大きな機会を生み出すと予想されます。

市場セグメンテーション

製品インサイト

市場は、スキャフォールドベース・プラットフォーム、スキャフォールドフリー・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、そしてサービスに分類されます。スキャフォールドベース・プラットフォームは市場への最大の貢献者であり、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、スキャフォールドベース・プラットフォーム内の細胞外マトリックスまたは合成材料内で培養されます。スキャフォールドの特性とスキャフォールド材料の特性は、細胞の接着、増殖、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形成速度を実現するには、使用する材料、新しい組織の形成速度、スキャフォールドの特性など、様々な特性を用途に合わせて変更する必要があります。スキャフォールドの細孔分布、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速度に影響を与えることで、再生プロセスの最終的な効果に影響を与える可能性があります。

スキャフォールド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存在しません。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非常に似た3D細胞外マトリックスを自ら生成・配置せざるを得なくなります。スフェロイドは、自己組織化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勾配と増殖勾配を正確に模倣するため、優れた生理学的モデルとなります。

アプリケーションインサイト

市場は、がん研究、幹細胞研究、創薬、再生医療の4つに分かれています。がん研究分野は市場への最大の貢献者であり、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、がん幹細胞、そして増殖性腫瘍細胞はすべて、試験管内環境において典型的な細胞形態と機能を持つ腫瘍を再現するために不可欠です。これらの要素が相互作用し、最終的に腫瘍細胞培養モデルに生命をもたらします。これらの腫瘍細胞は、人体から摘出され2D環境で培養されると相互作用を失い、がん治療に対する反応が変化します。しかし、3D細胞培養モデルは腫瘍微小環境に非常に類似しているため、がん研究に使用することができます。

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利用されており、もはや研究コミュニティに限定されていません。細胞生物学および組織工学手法の近年の進歩により、多種多様な3D細胞培養技術が開発されています。これらには、スキャフォールド、多細胞スフェロイド、ハイドロゲル、3Dバイオプリンティング、オルガノイドなどが含まれます。その結果、3D細胞培養モデルは、創薬プロセスの様々な段階でより頻繁に利用されるようになっています。リード化合物の同定、前臨床最適化、そして標的の検証段階で、3D細胞培養が最も一般的に使用されています。

さらに、これらの培養は患者固有の細胞をin vitroで増殖させるため、病態生理学分野における3D細胞培養の導入は、疾患に対する精密に個別化された医薬品の開発という大きな利益をもたらす可能性があります。さらに、3Dモデルの薬剤感受性は2D細胞培養モデルとは著しく異なるため、3D細胞培養は創薬と開発において極めて重要です。同様に、スクリーニング方法の改善は、薬物毒性や生理学的に価値のあるデータの早期収集に役立ち、創薬プロセスを加速すると期待されています。

エンドユーザーインサイト

市場は、バイオテクノロジー企業および製薬企業、受託研究機関、学術機関の3つに分かれています。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所や大学は、進行中の創薬、開発、スクリーニングの実践を考慮し、研究プロジェクトにおける3D細胞培養の潜在的な成果を調査しています。様々なヘルスケア用途における3D細胞培養の需要の高まりを受け、多く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、様々な疾患の治療のための新しい方法を開発するために、3D培養モデルの研究開発に注力しています。例えば、ヘルムホルツ協会の研究大学で現在行われている研究では、3D培養ベースのマイクロバイオリアクターシステム、それらの同等のin vitroモデル、そして潜在的な用途における最近の進歩について調査しています。

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させると期待されています。疾患や組織の発達を研究するための新しいモデルとして、3D細胞培養が挙げられます。予測期間中、一部の製薬会社やバイオテクノロジー企業からの需要が増加すると予想されています。これは、3D細胞培養は2D培養細胞よりも薬物反応や毒性の予測に優れているためです。3D細胞のこれらの特性により、無関係な候補薬物を予備的に排除し、関連する薬物化合物を検証することが可能になります。薬物反応の研究に3D細胞培養を利用することで、早期の信頼性検証が可能になり、リソース、時間、コストの節約につながります。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させる可能性があります。世界の 3D 細胞培養市場における製薬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、バイオメディカル用途における 3D 細胞培養の需要増加、および 3D 細胞培養医療製品の FDA 承認によって推進されています。

地域別分析

北米は収益に最も大きく貢献しており、予測期間中に14.3%の年平均成長率（CAGR）で成長すると予想されています。北米における3D細胞培養市場の大部分は、米国、カナダ、メキシコで占められると予測されています。多くの製薬企業やバイオテクノロジー企業が、再生医療の開発や創薬開発のために研究機関や臨床検査室と連携して3D培養技術を活用しているため、北米は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占めると予想されています。3D培養製品の需要増加は、主に臓器移植の需要増加と、技術的に高度な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。研究プロセスを迅速化するため、ヘルスケア企業は様々な研究機関と連携し、支援を行っています。

ヨーロッパ市場の動向

ヨーロッパは、予測期間中に年平均成長率（CAGR）17.6%で成長すると予想されています。ドイツ、フランス、イギリス、その他のヨーロッパ諸国は、すべて1つのヨーロッパ地域として扱われます。世界の3D細胞培養市場において、ヨーロッパは第2位の市場になると予想されています。この分野には大手バイオ医薬品企業が参入しており、民間組織による資金提供活動の増加はこれに起因しています。さらに、ここ数年、ヨーロッパではオルガノイドや製品開発に関するバイオテクノロジーの研究開発が、学界と産業界の最前線で活発に行われています。さらに、がん罹患率の増加に伴い、がんの診断と治療に関する研究も増加しています。がん患者のための個別化薬物療法の開発に、3D細胞培養がますます活用されています。その結果、3D細胞培養製品の需要が増加し、市場の成長を支えることが期待されます。がん罹患率の増加に伴い、創薬研究開発も増加すると予想されます。

アジア太平洋地域の市場動向

地域分析には、日本、中国、インド、オーストラリア、そしてその他のアジア太平洋地域の4か国が含まれています。予測期間中、市場はより急速に成長すると予想されます。この地域では、がん、幹細胞、再生医療の研究で3D細胞培養製品が使用される可能性が高く、需要が高まっています。

• 例えば、日本の岡山大学は2020年8月に、患者の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ました。

このモデルにより、研究者は線維化の程度に応じて治療を調整することが可能になります。さらに、中国は、医薬品開発における研究開発の推進を目指す製薬企業やバイオテクノロジー企業にとって、非常に大きな新たな機会を提供する新興市場であると考えられています。

ラテンアメリカ市場の動向

ラテンアメリカ、中東、アフリカはLAMEAと呼ばれています。ブラジルは、ヘルスケア分野における研究需要の高まりを受け、LAMEAの市場拡大において重要な役割を果たしています。

• 例えば、米国疾病予防管理センター（CDC）の科学者たちは、3Dミニ脳を用い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活用できるため、市場の拡大につながるでしょう。さらに、南アフリカに拠点を置くノースウェスト大学（NWU）の薬学科学卓越センター（PharmacenTM）では、研究目的の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と提携し、3D細胞培養技術をがん研究に活用しています。多くの製薬会社も、今後数年間で地理的拡大と収益拡大の好機となることが期待されるため、この地域での事業拡大を進めています。

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3D細胞培養市場のトップ競合他社

1. 3D Biotek Llc
2. Advanced Biomatrix Inc.
3. Avantor Inc
4. Becton
5. Dickinson and Company
6. Corning Incorporated
7. Insphero Ag
8. Lonza Group Ltd.
9. Merck and Co.Inc.
10. Synthecon
11. Incorporated
12. Thermo Fisher Scientific Inc.

最近の開発状況

• 2025年5月～ REPROCELLは、StemEdit™ヒトiPSC non-HLAクラス1およびクラス1/2細胞株を発表し、臨床および研究用途における免疫調節機能を強化しました。
• 2025年4月～ Cellendesは、フライブルクで開催された「3D Cell Culture 2025 - 機能的精密医療」会議において、光誘導性ハイドロゲル技術を展示しました。