無細胞タンパク質発現市場の規模、シェア、トレンド分析レポート：製品別（アクセサリおよび消耗品、ライセートシステム）、用途別（酵素工学、ハイスループット生産、タンパク質標識、タンパク質間相互作用、その他の用途）、地域別（北米、欧州、アジア太平洋、中東およびアフリカ、ラテンアメリカ）予測、2025年～2033年

無細胞タンパク質発現市場の推進要因

がんや感染症の症例増加

プロテオミクスは、乳がんのサブタイプや特定のタンパク質およびプロテオフォームの発現を特定することができ、細胞レベルおよび組織レベルでがん治療を評価できます。臨床試験では、治療標的タンパク質を特定できます。2021年の研究「HIVと歯周炎のプロテオミクス分析」によると、プロテオミクス分析は臨床応用において重要性が高まっている主要な技術です。これらのツールにより、生物学的サンプルの迅速なタンパク質プロファイリングと疾患特異的バイオマーカーの特定が可能になります。感染症治療のためのプロテオミクスは、予測期間中に市場を活性化すると予想されます。感染症とがんの罹患率が高いことから、革新的で強力な治療アプローチの必要性が高まり、無細胞タンパク質発現市場の成長を牽引しています。

構造改変と発現時間の短縮

無細胞タンパク質合成（CFPS）プラットフォームは、開放系であるため、タンパク質生産環境を直接操作することができます。2019年にMethods and Protocols誌に掲載された研究論文によると、CFPSではシステムのエネルギーすべてが目的のタンパク質の生産に向けられるため、より高いタンパク質力価を生産することが可能です。さらに、CFPS反応の柔軟性により、バッチ式、連続フロー式、または連続交換式反応を用いて必要なタンパク質力価を達成できます。これらの利点により、CFPSは、大型タンパク質、合成が困難なタンパク質、GC含量の高い遺伝子によってコードされるタンパク質、膜タンパク質、ウイルス様粒子などの作製に最適な選択肢となります。この技術が提供する数多くの技術的およびワークフロー上の利点を考慮すると、無細胞タンパク質発現法はますます普及しており、市場拡大を後押ししています。

市場抑制要因

タンパク質発現システムの高コスト

2021年7月の記事「無細胞遺伝子発現多くの研究室がカスタム無細胞発現（CFE）試薬を準備しているが、これは高価で時間もかかることが多い。その結果、無細胞発現の信頼性や性能が必ずしも良好とは限らない。これは、費用対効果が低く、市場拡大を阻害する可能性があることを示唆している。ヌクレオシド三リン酸の代わりにヌクレオシド一リン酸を使用する、リン酸化基質の代わりに代替エネルギー再生システムを使用する、外因性tRNAや環状AMPの使用を避ける、アミノ酸やヌクレオチドの濃度を下げる、新しい高密度細胞培養技術、遺伝子工学による細胞株の品質向上などの代替技術は、生産に役立つ可能性がある。結果として、市場の成長は、タンパク質発現システムの高コスト、試薬の高コスト、小規模生産能力におけるCFPEの限界によって制約されると予想される。

市場機会

テクノロジーの利用拡大

細胞タンパク質産生機構を研究し、外部から動力を供給する能力は、研究者が時間とコストを削減しながらより良いソリューションを提供するための新たな方法を模索することを必要とします。また、細胞に有害となる可能性のあるタンパク質や、正しく折り畳むために特定の条件を必要とするタンパク質の生産にも役立ちます。無細胞タンパク質発現の市場は、その用途が限られているため、現在では比較的小規模です。しかし、これらの技術が広く展開される可能性が高いため、今後数年間で劇的に拡大すると予想されます。強力なin vitroプラットフォームを開発することで合成生物学の状況を再構築する無細胞タンパク質発現システムの将来は非常に有望であると思われます。近年の無細胞タンパク質発現システムの開発により、組換えタンパク質これは、生物医学技術における重要な進歩である。

地域別分析

北米は世界の無細胞タンパク質発現市場において最も重要なシェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）6.68%で成長すると予想されています。製薬業界は、米国で最も研究開発費を支出している業界の一つです。この業界は、パイプライン開発の改善と患者ケアの進歩を支援するために、最先端技術の活用に大きな関心を寄せています。世界最大規模の学術研究機関やバイオテクノロジー産業のいくつかは米国にあります。成長ホルモン、インスリン、抗体、ワクチンなど、多くの哺乳類タンパク質が工業的に生産されているため、業界が製品の研究開発に多額の投資を行うことで、タンパク質発現システムの需要が増加する可能性があります。

欧州における無細胞タンパク質発現市場の動向

ヨーロッパは年平均成長率（CAGR）6.51%で成長し、予測期間中に1億272万米ドルを生み出すと予想されています。ヨーロッパ最大のバイオテクノロジー企業の集積、一流の研究インフラ、国際的に著名な科学者たちが、ドイツが医療バイオテクノロジーの世界的な中心地としての地位を確立するのに貢献し、その結果、同国のバイオテクノロジー研究所や研究施設の数が増加しました。ドイツの研究機関は複数の製薬会社と長年にわたるパートナーシップを結んでおり、タンパク質工学サービスの重要なエンドユーザーです。これらの機関は、毒性プロテオミクス、タンパク質/薬物相互作用、およびヒト治療に使用される天然および組換えタンパク質の完全な特性評価に取り組んでいます。例えば、Globocan 2020の推定によると、ドイツでは約628,519件の新規がん症例が報告されています。最も一般的な5つのがんは、乳がん、肺がん、前立腺がん、大腸がん、膀胱がん

アジア太平洋地域における無細胞タンパク質発現市場の動向

アジア太平洋地域は予測期間中に大幅な成長が見込まれています。中国は過去10年間で研究開発の中心地としての地位を確立しました。タンパク質発現は大きな分野であるため、中国は無細胞タンパク質発現市場で非常に活発に活動しています。中国は上海とその周辺に複数のトップレベルの研究施設と優れたライフサイエンス研究インフラを整備しようと取り組んでいます。こうした広範な研究努力により、中国は現在、調査対象となっているアジア太平洋市場のかなりの部分を占めています。感染症や癌の発生率が高いことから、革新的で効率的な治療法へのニーズが高まり、タンパク質発現製品の使用が増加し、無細胞タンパク質発現市場の成長を促進しています。

• 中国で実施され、2021年7月に学術誌「Bioresources and Bioprocessing」に「典型的な細菌シャーシ由来の無細胞タンパク質合成システムの開発と比較」というタイトルで掲載された研究によると、これらのシステムは優れた制御性、耐性、安定性、そして迅速なタンパク質生産能力を備えている。無細胞タンパク質合成（CFPS）システムは、経路プロトタイピング、タンパク質合成、およびバイオセンシングの優れた代替手段として登場した。無細胞タンパク質システムの数々の利点により、中国における市場の成長が促進されるだろう。

湾岸協力会議（GCC）地域は、サウジアラビア、クウェート、バーレーン、カタール、アラブ首長国連邦、オマーンで構成されています。アラブ諸国は研究開発の向上に努めています。サウジアラビアの医療業界では最先端の研究に対するニーズが高まっており、それがプロテオミクスとゲノミクス細胞フリータンパク質発現市場を牽引する研究。サウジアラビアとアラブ首長国連邦は、強固な医療インフラと中東・アフリカ地域で最も高い一人当たりの医薬品支出を誇り、同地域で最も発展した市場の2つです。そのため、医薬品開発関連の研究活動を拡大する大きな機会が存在します。

ブラジルの無細胞タンパク質発現市場は、がんや感染症の発生率の上昇、研究開発活動の増加、多数のプロテオミクスおよびタンパク質発現ラボの存在など、いくつかの要因により、予測期間中に拡大すると予想されています。2021年11月の記事「ブラジルにおける個別化医療：新しいパラダイム、古い問題」によると、個別化医療または精密医療は、ブラジルの公的医療制度において着実に受け入れられつつあります。同記事によると、初期研究から大規模導入に至るまで、イノベーションサイクルのあらゆる段階で、全国的に多数の研究が行われています。したがって、個別化医療への需要の高まりは、プロテオミクスとゲノミクスの開発を加速させ、市場の拡大にプラスの影響を与えるでしょう。さらに、グローバルがん観測所は、ブラジルでは2020年に259,949人のがんによる死亡と推定592,212人の新規がん症例が発生すると予測しています。また、同観測所は、2040年までに最大995,000人の新規がん症例が発生すると予測しています。がん疾患の罹患率が高いことから、プロテオミクスおよび創薬における研究開発の増加が市場を牽引すると予想される。

製品に関する洞察

世界の市場は、付属品および消耗品とライセートシステムに二分されています。ライセートシステムセグメントは市場への貢献度が最も高く、予測期間中に年平均成長率 (CAGR) 6.46% で成長すると予想されています。市販されているライセートシステムの中で最も普及しているのは大腸菌ライセートです。大腸菌ライセートは内因性遺伝情報を持たないため、タンパク質収量が非常に高く、ほとんどの添加物に対して耐性があるという利点があります。大腸菌ベースのシステムで使用されるコドンは異なり、一部は真核生物特異的です。さらに、翻訳後修飾は不可能であるため、このシステムのヒト治療薬合成への応用が制限されます。これらの問題を解決するために、大きな進歩がありました。その方法の 1 つは、主に不要な大腸菌細胞成分を含まない「PURE システム」です。従来の溶解液ベースのシステムと比較して、PUREシステムはよりクリーンな環境でのin vitro研究を可能にし、合成アミノ酸の組み込みやリボソームディスプレイなどのアプリケーションにおいて優れた性能を発揮します。

無細胞タンパク質発現には、ベクター、アミノ酸、補助タンパク質、塩類、ヌクレオチド、およびエネルギーミックスが使用されます。無細胞タンパク質合成は、タンパク質発現、代謝工学、および創薬を可能にします。生体内では、無細胞システムは開放系であり、生細胞に依存せず、すべてのエネルギーをタンパク質生産に向けることができます。DNAベクターと免疫システムの開発は、タンパク質ベースの治療法の開発に影響を与えます。ウイルスを介した遺伝子導入は、in vitroトランスフェクション研究のための使いやすく、適応性があり、再現性のあるシステムを提供します。プラスミドDNAワクチンは、治療の有効性と安全性を克服しながら、迅速、容易、かつ包括的な免疫応答を提供します。さらに、これらの新しいプラスミドDNAワクチンは、癌や感染症の予防に役立つ可能性があります。

アプリケーションインサイト

世界の市場は、酵素工学、ハイスループット生産、タンパク質標識、およびタンパク質間相互作用の2つに分かれています。タンパク質間相互作用セグメントは最大の市場シェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）6.62%で成長すると予想されています。結合阻害剤として作用する新規生物学的薬剤は治療環境を完全に変える可能性を秘めているため、タンパク質間相互作用は創薬および開発プロセスにおいて非常に望ましいターゲットとなっています。ゲノムデータへのアクセス性が向上しているにもかかわらず、タンパク質間相互作用の研究は依然として困難です。細胞内に存在する相互作用ネットワークの膨大な複雑さは、タンパク質間結合阻害剤の開発における主な困難の1つとなっています。CFPS技術を使用することで、相互作用をより効果的にプレックス化することが可能になります。CFPSシステムは、実験室研究を大幅に加速させることもできます。すでに述べたように、細胞壁がないため、生細胞で使用するのが難しい基質を含む基質を酵素ライブラリーと接触させて新規反応をスクリーニングすることが容易になります。したがって、タンパク質間相互作用の市場セグメントは、バイオ医薬品の研究開発の増加と、学術界および生命科学研究におけるCFPS（無細胞タンパク質合成）アプリケーションの拡大によって牽引されると予想される。

タンパク質間相互作用研究やタンパク質-核酸相互作用など、ほとんどの用途において、無細胞系を用いて発現させたタンパク質の標識および検出が不可欠である。構造生物学プロジェクトでは、NMR構造解析やCFPSを用いたX線結晶構造解析のための安定同位体標識タンパク質も極めて重要である。プロメガ社のFluoroTect DetectionシステムおよびTranscend Detectionシステムは、無細胞タンパク質合成における非放射性タンパク質標識用に開発された、現在市販されている標識製品の一例である。これらの標識ソリューションは、標識されたリジン残基をポリペプチド鎖に付加することで機能する。このように、CFPSベースのタンパク質標識技術は、用途の拡大と従来の標識技術に対する優位性から、予測期間中に着実に成長していくと予想される。