世界の無細胞タンパク質発現市場規模は、2023年に2億6,532万米ドルと評価されました。 2032年には5億4,197万米ドルに達し、予測期間（2024～32年）にわたって8.26%のCAGRで成長すると予想されています。モノクローナル抗体、ワクチン、治療用タンパク質などのバイオ医薬品の需要の高まりにより、効率的なタンパク質発現システムの必要性が高まっています。無細胞タンパク質発現は、これらのタンパク質を生産するための迅速かつスケーラブルな方法を提供します。
基礎科学と応用科学の両方の分子生物学者にとって、無細胞タンパク質発現は極めて重要です。無細胞タンパク質発現は、生きた細胞でのタンパク質発現に比べて多くの利点があるため、ハイスループット機能プロテオミクスとゲノミクスに取り組む科学者の間で人気が高まっています。無細胞タンパク質発現は、核酸プログラマブルタンパク質アレイ (NAPPA) などのタンパク質アレイを作成したり、ディスプレイ技術を使用して酵素を設計したりするために必要です。無細胞タンパク質発現には、プラスミドまたはポリメラーゼ連鎖反応の産物のいずれかであるターゲットタンパク質の DNA テンプレートと、翻訳因子、転写因子、酵素など、転写と翻訳に必要なすべての要素を含む溶液が必要です。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2023 |
| 研究期間 | 2020-2032 |
| 予想期間 | 2024-2032 |
| 年平均成長率 | 8.26% |
| 市場規模 | |
| 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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プロテオミクスは、乳がんのサブタイプと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できるため、細胞レベルと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、疾患固有の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、予測期間中に無細胞タンパク質発現市場を後押しすると予想されています。感染症と癌の罹患率が高いため、革新的で強力な治療法の必要性が高まり、無細胞タンパク質発現市場の成長を促進しています。
無細胞タンパク質合成（CFPS）プラットフォームはオープンシステムであるため、タンパク質生産の環境を直接操作するために使用できます。2019年にMethods and Protocolsに掲載された研究記事によると、システムのすべてのエネルギーが目的のタンパク質の生産に向けられるため、CFPSを使用するとより高いタンパク質力価を生成できます。さらに、CFPS反応の柔軟性により、顧客はバッチ、連続フロー、または連続交換反応を使用して必要なタンパク質力価に到達できます。これらの利点により、CFPSは、大きなタンパク質、合成が難しいタンパク質、GC含有量の高い遺伝子によってコード化されたタンパク質、膜タンパク質、ウイルス様粒子の作成などのアプリケーションに最適です。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方法論はますます人気が高まっており、市場の拡大を促進しています。
2021年7月の記事「無細胞遺伝子発現」によると、多くの研究室がカスタムの無細胞発現（CFE）試薬を準備していますが、これらは高価で時間がかかります。結果は無細胞発現の信頼性とパフォーマンスに有利ではない可能性があります。これは、費用対効果が低く、市場の拡大を妨げる可能性があることを示唆しています。ヌクレオシド三リン酸ではなくヌクレオシド一リン酸の使用、リン酸化基質ではなく代替エネルギー再生システム、外因性tRNAと環状AMPの使用の回避、アミノ酸とヌクレオチドの濃度の低下、新しい高細胞密度培養技術、遺伝子工学による細胞株の品質の向上などの代替技術が、生産に役立つ可能性があります。その結果、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、および小規模容量でのCFPEの制限によって制約されると予想されます。
細胞タンパク質生産機構を研究し、外部から動力を与える能力は、研究者が時間と費用を削減しながらより良い解決策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、正しく折りたた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、用途が限られているため、現在は比較的小規模です。しかし、これらの技術が広く導入される可能性が高いため、今後数年間で劇的に増加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形成する中で、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、組み換えタンパク質の生産が可能になり、バイオメディカル技術が大きく進歩しました。
世界の無細胞タンパク質発現市場は、製品と用途によって区分されています。
製品に基づいて、世界市場はアクセサリと消耗品、およびライセート システムに分かれています。
ライセートシステムセグメントは、市場への最大の貢献者であり、予測期間中に6.46％のCAGRで成長すると予想されています。最も人気のある市販のライセートシステムは、大腸菌ライセートです。大腸菌ライセートには内因性の遺伝情報がないため、タンパク質収量が非常に高く、ほとんどの添加物に耐えられ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、一部は真核生物に特有のものです。さらに、翻訳後修飾は不可能であるため、システムのヒト治療薬合成への応用は制限されます。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。1つの方法は「PUREシステム」であり、主に無意味な大腸菌細胞成分がありません。従来のライセートベースのシステムと比較して、PUREシステムは、はるかにクリーンな環境でのin vitro研究を可能にし、合成アミノ酸やリボソームディスプレイの組み込みなどのアプリケーションで優れたパフォーマンスを発揮します。
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、ヌクレオチド、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により、タンパク質発現、代謝工学、および医薬品開発が可能になります。生体内では、無細胞システムはオープンシステムであり、生細胞に依存せず、すべてのエネルギーをタンパク質生成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。ウイルス媒介遺伝子送達は、in vitroトランスフェクション研究に使いやすく、適応性があり、繰り返し可能な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、迅速で簡単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、がんや感染症の予防に役立つ可能性があります。
アプリケーションに基づいて、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、最も高い市場シェアを誇り、予測期間中に6.62%のCAGRで成長すると予想されています。結合阻害剤として機能する新しい生物学的薬剤は、治療環境を完全に変える可能性があるため、タンパク質間相互作用は、医薬品の発見と開発プロセスにおいて非常に望ましいターゲットです。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非常に複雑な性質は、タンパク質間結合阻害剤の開発における主な困難の1つです。CFPS技術を使用することで、相互作用をより効果的に複合化することができます。CFPSシステムは、実験室研究を大幅にスピードアップすることもできます。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と接触させて、新しい反応をスクリーニングすることが簡単になります。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アプリケーションの拡大によって推進されると予想されます。
タンパク質間相互作用研究やタンパク質-核酸相互作用を含むほとんどのアプリケーションでは、無細胞システムを使用して発現したタンパク質の標識と検出が必要です。CFPS を使用した NMR 構造割り当てまたは X 線結晶構造解析用の安定同位体標識タンパク質も、構造生物学プロジェクトでは重要です。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 Promega の FluoroTect 検出システムと Transcend 検出システムは、現在市場に出回っている標識製品の一部です。これらの標識ソリューションは、ポリペプチド鎖にマークされたリジン残基を追加することで機能します。したがって、CFPS ベースのタンパク質標識技術は、アプリケーションの拡大と従来の標識技術に対する利点により、予測期間中に着実に成長すると予想されます。
地域別に見ると、世界の無細胞タンパク質発現市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東およびアフリカ、南米に区分されています。
北米は、世界の無細胞タンパク質発現市場における最も重要な株主であり、予測期間中に6.68% の CAGRで成長すると予想されています。製薬部門は、米国で最も研究費が高い産業の 1 つです。この産業は、パイプライン開発を改善し、患者ケアの進歩をサポートするために最先端の技術を使用することに大きな関心を持っています。世界最大の学術研究機関やバイオテクノロジー産業の一部は米国にあります。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。
ヨーロッパは、予測期間中に6.51％のCAGRで成長し、1億272万米ドルを生み出すと予想されています。ヨーロッパで最も多くのバイオテクノロジー企業が集中していること、一流の研究インフラ、国際的に有名な科学者が揃っていることなどが、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ており、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ています。ドイツの研究機関は、いくつか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、および人間の治療に使用される天然および組み換えタンパク質の完全な特性評価を扱っています。たとえば、Globocan 2020の推定によると、ドイツでは約628,519件の新しい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、結腸直腸がん、膀胱がんです。その結果、これらの感染症やがんの罹患率の増加が市場拡大に貢献しています。
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 年間にわたり研究開発の中心地としての評判を築いてきました。タンパク質発現は大規模な分野であるため、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。国は、上海とその周辺でいくつかのトップクラスの研究施設と優れた生命科学研究インフラストラクチャを見つけようと取り組んでいます。これらの広範な研究努力により、中国は現在、調査中の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ため、革新的で効率的な治療法の必要性が高まり、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が促進されます。
中国で実施され、2021年7月に「典型的な細菌シャーシから派生した無細胞タンパク質合成システムの開発と比較」というタイトルで学術誌「バイオリソースとバイオプロセシング」に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、およびタンパク質を迅速に生成する能力を備えています。無細胞タンパク質合成（CFPS）システムは、パスウェイプロトタイピング、タンパク質合成、およびバイオセンシングの優れた代替品として登場しました。採用が拡大するにつれて、無細胞タンパク質システムの多くの利点が中国での市場の成長を促進するでしょう。
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、オマーンから構成されています。アラビア諸国は、R&D の改善に取り組んでいます。サウジアラビアのヘルスケア業界では最先端の研究に対するニーズが高まっており、プロテオミクスとゲノミクスの研究が増加し、無細胞タンパク質発現市場が牽引されています。強固なヘルスケア インフラストラクチャと中東およびアフリカで 1 人あたりの医薬品支出が最も高いサウジアラビアとアラブ首長国連邦は、この地域で最も発展した市場の 2 つです。その結果、数多くの医薬品開発関連の研究活動を拡大する絶好の機会があります。
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、プロテオミクスおよびタンパク質発現ラボの多さなど、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「ブラジルの個別化医療：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、国の公的医療制度で着実に受け入れられつつあります。記事によると、初期研究から大規模な採用まで、イノベーションサイクルのあらゆる段階で、全国で多数の研究が行われています。したがって、個別化医療の需要の高まりは、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2020年に259,949人ががんにより死亡し、推定592,212人が新たにがんを発症すると予測しています。さらに、同じ情報源は、2040年までに最大995,000人の新たながん患者が発生すると予測しています。がん疾患の有病率の高さにより、プロテオミクスと創薬の研究開発の増加が市場を牽引すると予想されています。
The global cell-free protein expression market’s major key players are
