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ました。予測期間（2023～2031年）中に年平均成長率16.4%で成長し、 2031年には68億3,550万米ドルに達すると予想されています。2D培養よりも3D培養技術を使用する利点や、研究開発活動への支出増加などの要因が市場の成長を刺激します。
3D 細胞培養は、生体内の環境に非常によく似た生体外環境での生物細胞の配置として特徴付けられます。3D 細胞培養は、従来の培養、臓器オンチップ モデル、組織バイオエンジニアリングの 3 つの主なカテゴリに分類されます。3D 細胞培養技術は、従来の方法に比べて利点があるため、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められています。細胞を 3 次元 (3D) で培養すると、細胞外マトリックス (ECM) 成分が発現し、培養環境との相互作用が向上します。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2022 |
| 研究期間 | 2019-2031 |
| 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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細胞培養技術が発明されて以来、細胞は、基質上の実験器具に付着した 2D (単層) で培養されてきました。この人工環境は人体の生理学的条件に近似していないため、これらの in vitro 実験を実施し、その結果を臨床試験に反映させることは困難です。さらに、細胞外マトリックスやその他のいくつかの生物学的プロセスは、体内の細胞に常にさらされ、相互作用しています。しかし、2D 表面での in vitro 細胞培養では、主に特殊化した細胞で、細胞の機能、表現型、形態が頻繁に失われます。この細胞培養は、in vivo の状況を十分に再現していません。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に対処し、優れたモデルとなっています。2D 細胞培養よりも優れているため、3D 細胞培養はますます人気が高まっており、調査期間中に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、さまざまな医療用途における 3D 細胞培養は、生物学研究を推進しています。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。さまざまな製薬会社やバイオテクノロジー会社が、創薬、治療、治療法の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し始めています。ヘルスケア部門では、過去数十年にわたって公的機関と民間組織の投資が増加しています。政府機関やその他の確立された企業は、小規模な新興企業に投資しています。したがって、製薬会社やバイオテクノロジー会社や組織からの資金と投資の全体的な増加は、まもなく世界の 3D 細胞培養市場の成長を加速させるでしょう。
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。このため、実験の全体的な直接コストが上昇します。3D 細胞培養には利点がありますが、3D スキャフォールドと材料は 2D 細胞培養の研究室機器よりも高価です。したがって、創薬に 3D 細胞培養を使用すると、必要な実験の数が膨大になるため、医薬品開発コストが負担できない可能性があります。さらに、特殊な顕微鏡で 3D 細胞培養のタンパク質または遺伝子発現を調べます。合成ハイドロゲルと ECM タンパク質も価格を引き上げます。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、研究にはあまり適していません。分析期間中、これが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において大きな役割を果たしています。そのようなイノベーションの中で、人気が劇的に高まっているのが 3D 細胞培養です。過去数年間、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、徐々に生化学分析に取って代わっています。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があり、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、研究者は 3D マイクロ組織の開発により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さらなる研究が可能な 3D 画像をキャプチャす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れらの開発の結果として、3D 細胞培養は、さまざまな業界の垂直方向の研究での使用に広く受け入れられるようになっています。市場は、がん研究、再生医療、幹細胞研究などの分野で 3D 細胞培養製品が使用されているために成長しました。さらに、3D スキャフォールドを使用して組織を作成することにより、3D マルチマテリアル印刷技術は、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 細胞培養製品とデバイスの技術開発は、まもなく市場拡大のための有利な機会を生み出すと予想されます。
世界の 3D 細胞培養市場は、製品、アプリケーション、エンドユーザー別にセグメント化されています。
製品に基づいて、世界市場は、スキャフォールドベースのプラットフォーム、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、およびサービスに分かれています。
スキャフォールドベースのプラットフォームセグメントは、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の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成長します。スキャフォールドの特性とスキャフォールドの材料の特性は、細胞の接着、増殖、および活性化に影響します。使用される材料、新しい組織が形成される速度、スキャフォールドの特性など、さまざまな特性をアプリケーションに合わせて変更し、必要な機械的機能と新しい組織の形成速度を実現する必要があります。スキャフォールドの細孔分布、多孔性、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浸透する速度に影響を与えることで、再生プロセスが最終的にどれだけうまく機能するか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 3D 細胞外マトリックスを作成して配置する必要があり、生体内の組織に非常によく似ています。スフェロイドは、自己組織化する細胞コロニーの球状のクラスターです。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になります。
アプリケーションに基づいて、世界の市場は、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、増殖腫瘍細胞はすべて、in vitro設定で典型的な細胞形態と機能を備えた腫瘍を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、人体から取り出されて2D環境で培養されると相互作用を失い、がん治療に対する反応が変わります。ただし、3D細胞培養モデルは腫瘍の微小環境に非常に似ているため、がん研究に使用できます。
集中的な研究開発により、3D 培養技術は前臨床創薬の効果的なツールとして使用されるようになり、研究コミュニティに限定されなくなりました。細胞生物学と組織工学の最近の進歩により、さまざまな 3D 細胞培養技術が開発されました。これには、特に、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。リードの特定、前臨床の最適化、ターゲットの検証の各段階で、3D 細胞培養が最も一般的に使用されています。
さらに、これらの培養により患者固有の細胞を体外で増殖させることができるため、病態生理学で 3D 細胞培養を実施することで、疾患に対して正確にパーソナライズされた医薬品を開発する有利な機会がもたらされる可能性があります。さらに、3D モデルの薬剤感受性は 2D 細胞培養モデルとは著しく異なるため、3D 細胞培養は薬剤の発見と開発に不可欠です。同様に、スクリーニング方法の改善により、薬剤の毒性と生理学的に価値のあるデータの早期収集が促進され、薬剤発見プロセスが加速されると期待されています。
エンドユーザーに基づいて、世界市場はバイオテクノロジーおよび製薬会社、契約研究機関、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結果を調査しています。さまざまなヘルスケアアプリケーションでの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取り組み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、および潜在的なアプリケーションに関する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の開発を加速すると期待されています。疾患や組織発達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。予測期間中、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、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 細胞のこれらの特性により、無関係な薬物候補を予備的に排除し、関連する薬物化合物を検証できます。薬物反応を研究するために 3D 細胞培養を利用すると、早期の真正性検証が可能になり、リソース、時間、およびコストを節約できます。したがって、これらの疾患モデルは、バイオテクノロジー会社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できます。世界の 3D 細胞培養市場における製薬会社およびバイオテクノロジー会社セグメントの成長は、さまざまな技術の進歩、R&D 活動への多額の投資、バイオメディカル用途での 3D 細胞培養の需要の増加、および 3D 細胞培養医療製品の FDA 承認によっても主に推進されています。
COVID-19パンデミックは、2020年上半期を通じてさまざまな業界に深刻な影響を及ぼし、その影響は年内を通して続いています。業界は閉鎖され、労働者は家に帰されたため、ほぼ1年間生産が停止しました。しかし、世界中で在宅勤務文化の需要が絶えず高まっており、これが継続的なパフォーマンス管理の成長の重要な要因となっています。テクノロジーの進歩は、高まるスケーラブルで成長するデータ転送要件を満たす大きな可能性を秘めています。モバイルデバイスコンピューティング専用のパフォーマンス監視インターフェイスの需要の高まりは、COVID-19後の時代に普遍的な継続的なパフォーマンス管理の有利な機会を生み出すと予想されます。
データ収集がなければ、主観的な分析が業績評価の基礎となり、業績管理において全体的な不正確さと偏りが生じます。組織は、利用可能な豊富なデジタル分析情報を活用し、ビジネス インテリジェンスの力を活用して、ビジネスの成長と進化を促進する、より情報に基づいた意思決定を行っています。
現在、ビジネス ベースの意思決定のほとんどは、指標、事実、または数字によって裏付けられています。多くの企業が、データの正確な分析と測定のためにさまざまなレポート ツールを採用して実装しています。たとえば、Sisense Inc. によると、意思決定が直感で行われる組織よりも、データ主導の組織の方が成功しています。そのため、さまざまな組織が従業員のパフォーマンス管理においてデータ主導の意思決定を重視しています。Atiim Inc. によると、従業員のパフォーマンス管理の場合、年次レビューが有益であると考えている企業はわずか 8 % です。ビジネス パフォーマンスを向上させる必要性が高まり、組織によるデータ主導の意思決定の採用が進むにつれて、継続的なパフォーマンス管理ソフトウェアの需要が高まっています。
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 に区分されています。
北米は最も大きな収益貢献者であり、予測期間中に14.3％のCAGRで成長すると予想されています。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。再生医療の開発や新薬の発見と開発のために研究機関や臨床検査室と協力して3D培養技術を使用する製薬企業やバイオテクノロジー企業が多数あるため、予測期間中は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、技術的に高度なソリューションを目的と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に、ヘルスケア企業も協力し、さまざまな研究機関を支援してきました。
ヨーロッパは予測期間中に年平均成長率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研究されています。世界の3D細胞培養市場では、この地域は2番目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存在し、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、過去数年間、ヨーロッパでは、学界と産業界の最前線でオルガノイドと製品開発に関する重要なバイオテクノロジーの研究開発が行われてきました。さらに、がんの罹患率の増加により、がんの診断と治療に関する研究が増えています。がん患者向けの個別化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、市場の成長をサポートすると予想されます。がんの罹患率の増加は、創薬のための研究開発の増加を伴うと予想されます。
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、成長が加速すると予想されます。この地域では、がん、幹細胞、再生医療の研究で使用される可能性が高いため、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性組織を再現した3D細胞培養膵臓がんモデルを開発しました。このモデルのおかげで、研究者はさまざまなレベルの線維症を標的とした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と考えている製薬企業やバイオテクノロジー企業にとって、非常に大きな新しい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、中東、アフリカはLAMEAとして知られています。ブラジルは、ヘルスケア分野での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ミニ脳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広まっています。3D細胞培養の利点はこれらの病気の治療に使用でき、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。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、3D細胞培養技術を使用してがん研究を対象としています。多くの製薬会社も、今後数年間で地理的拡大と財務上の利益の有益な機会を提供することが予想されるため、この地域での事業を拡大しています。
