오르간 온 칩 시장크기 및 전망, 2025-2033

장기 칩 시장 규모

전 세계 장기 칩 시장 규모는 2024년 1억 5,733만 달러였으며, 2025년 2억 1,236만 달러에서 2033년 23억 4,350만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 예측 기간(2025-2033) 동안 연평균 성장률(CAGR) 32.03%를 기록할 것으로 전망됩니다.

장기 칩은 생의학 연구에 획기적인 발전을 가져왔으며, 과학자들이 인체 장기의 소형 모델을 만들어 식품 및 의약품의 안전성과 효능을 연구할 수 있도록 해줍니다.

이러한 모델 개발에는 미세가공, 미세유체, 조직공학을 포함한 여러 분야의 전문 지식이 필요합니다.

코로나19 팬데믹은 연구자들이 감염 환자의 간 병태생리에 대한 통찰력을 얻기 위해 이 기술을 활용하면서 장기칩 시장에 상당한 영향을 미쳤습니다.

2023년 3월 기사에 소개된 교토대학교 iPS 세포 연구 및 응용 센터의 연구가 대표적인 예입니다. 연구진은 혈관과 담관 주변 부위를 포함하여 간의 복잡한 구조를 모방한 간칩 모델을 성공적으로 개발했습니다. 미세유체 장치를 사용하여 인간 간세포와 담관세포를 서로 다른 채널에서 배양하고, 간내 담관(ibd-LoC)과 혈관(bv-LoC)을 포함하는 혁신적인 모델을 개발했습니다.

이틀간 배양 후, 이 모델에 SARS-CoV-2를 감염시켜 간의 두 구조 모두에서 바이러스가 존재함을 확인했습니다.

이 선구적인 오르간 온 칩 기술의 적용은 질병 메커니즘에 대한 이해를 높일 뿐만 아니라 표적 치료법 개발에 있어서의 잠재력을 강조합니다. 이러한 모델의 중요성이 계속해서 커짐에 따라, 신약 개발 및 질병 연구의 지형을 혁신할 것으로 기대됩니다.

오르간 온 칩 시장 동향

신속한 의료 대응책에 대한 수요 증가

전 세계 시장에서 두드러지는 추세 중 하나는 보건 안보 위협에 대한 신속한 의료 대응책 개발을 목표로 연구 기관과 정부 기관 간의 협력입니다. 방사능 및 핵 사고와 같은 비상 상황에 신속하고 효과적으로 대응해야 할 필요성이 증가함에 따라 이러한 협력은 더욱 탄력을 받고 있습니다.

• 예를 들어, 2023년 FDA는 하버드 대학교 와이스 생체모방공학연구소에 방사선 대응 연구를 발전시키기 위해 특별히 설계된 장기 칩을 개발할 수 있는 부분 옵션을 부여했습니다.

이러한 계획은 방사선 노출의 생리적 영향을 이해하고 효과적인 치료 프로토콜을 개발하는 데 있어 장기 칩 기술이 중요한 도구로 인식되고 있음을 보여줍니다.

맞춤형 의학에 대한 관심 증가

의료 서비스가 더욱 개별화된 치료 전략으로 나아가면서 맞춤형 의학에 대한 강조가 장기 칩 시장을 점점 더 형성하고 있습니다.

OoC 기술은 개별 환자의 약물 반응을 정확하게 모방할 수 있는 관련 인간 모델을 제공하여 연구자와 임상의가 특정 요구에 맞춘 치료법을 적용할 수 있도록 합니다.

• 예를 들어, 2023년 8월, 와이스 연구소의 연구원들은 면역 세포가 침투한 인간 신장 오가노이드를 이용한 오르간 온 칩 모델을 개발하여 신장 기능에서의 면역 반응 연구를 가능하게 했습니다. 이러한 접근 방식은 신장 질환에 대한 맞춤형 치료법으로 이어졌습니다.

OoC 기술을 활용함으로써 연구원들은 다양한 환자들이 여러 치료법에 어떻게 반응할지 더 잘 이해할 수 있으며, 궁극적으로 치료 접근법의 효과를 향상시킬 수 있습니다.

시장 요약

시장 지표	상세 정보 및 데이터 (2024-2033)
2024 시장 가치	USD 157.33 Million
추정 2025 가치	USD 212.36 Million
2033 예상 가치	USD 2,343.50 Million
연평균 성장률(CAGR) (2025-2033)	32.03%
주요 지역	북아메리카
가장 빠르게 성장하는 지역
주요 시장 참여자	Emulate, Inc., MIMETAS B.V., Valo Health, Nortis, Inc., AxoSim

장기 칩 시장 성장 요인

동물 실험 감소를 위한 정부 정책 증가

장기 칩 시장의 주요 성장 요인 중 하나는 동물 실험 의존도를 줄이기 위한 정부 정책이 증가하고 있다는 점입니다. FDA와 EMA 같은 규제 기관은 대체 시험 방법 사용을 장려하고 있으며, 이는 장기 칩 기술에 더욱 유리한 환경을 조성했습니다.

이러한 정책에는 장기 칩 솔루션 개발에 전념하는 연구 기관과 기업을 지원하기 위한 자금 지원 및 보조금이 포함됩니다.

또한, 동물 복지와 관련된 윤리적 문제를 강조하는 대중 인식 캠페인은 정책 입안자들이 보다 인도적인 연구 관행을 장려하도록 압력을 가하고 있습니다.

• 예를 들어, 2023년 9월 미국 FDA는 오르간 온 칩과 같은 대체 방법의 도입을 장려하여 동물 의약품 실험을 대폭 줄이는 것을 목표로 하는 현대화법 2.0을 제정했습니다.

이러한 입법 조치는 혁신을 지원할 뿐만 아니라 연구 윤리 기준의 진화와도 부합하기 때문에 시장 성장의 중요한 동력으로 작용합니다.

만성 질환 연구에 대한 투자 증가

점점 증가하는 만성 질환의 유병률은 전 세계 시장의 또 다른 중요한 성장 동력이며, 신속한 신약 개발 및 독성 평가의 필요성을 강조합니다. 당뇨병, 암, 심혈관 질환과 같은 질병이 점점 더 흔해짐에 따라 효과적인 치료법에 대한 수요가 증가하고 있습니다. OoC 기술은 약물 테스트를 위한 관련 인체 모델을 제공하고 특히 치료의 장기 독성 평가에서 더 빠른 개발 프로세스를 촉진함으로써 개인 맞춤형 의학을 향상시킵니다.

더욱이, 연구 투자 증가로 혁신적인 약물 전략에 대한 수요가 더욱 강조되고 있으며, 오르간 온 칩 기술은 현대 생의학 연구에서 필수적인 도구로 자리매김하고 있습니다.

• 예를 들어, 네덜란드 연구 위원회(NWO)는 7개의 혁신적인 과학 인프라 프로젝트에 2,536만 달러를 할당했으며, 그중 335만 달러 이상이 트벤테 대학교의 오르간 온 칩 개발 센터(hDMT INFRA OoCDev)에 지원되었습니다.

이 센터는 오르간 온 칩 기술의 도입을 가속화하는 것을 목표로 하며, 이 분야의 발전을 이끄는 데 있어 투자의 중요한 역할을 강조합니다.

시장 제약

OoC의 제한된 처리량 및 확장성 기술

장기 칩(OoC) 시장의 주요 제약 조건 중 하나는 기존 2D 세포 배양에 비해 이러한 기술의 처리량과 확장성이 제한적이라는 점입니다. OoC 기술은 고급 생리학적 모델링과 통찰력을 제공하지만, 대규모 샘플을 효과적으로 처리하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 이러한 한계로 인해 개발 기간이 길어지고 실험 과정의 효율성이 저하될 수 있습니다.

연구원과 제약 회사는 처리량 요구 사항을 쉽게 수용할 수 있는 기존의 2D 배양을 선호하여 OoC 시스템을 완전히 도입하는 데 주저할 수 있습니다. 이러한 선호는 신약 개발 및 연구에서 신속한 결과 도출과 대규모 테스트의 필요성에서 비롯되며, 이러한 분야에서는 시간과 효율성이 매우 중요합니다.

결과적으로 처리량 및 확장성과 관련된 문제는 OoC 기술의 광범위한 도입에 상당한 장벽으로 작용하여 해당 분야의 혁신과 발전을 저해할 수 있습니다.

시장 기회

AI 및 머신러닝과의 통합

인공지능(AI) 및 머신러닝(ML)을 오르간온칩(OoC) 기술과 통합하는 것은 시장에 혁신적인 기회를 제공합니다. AI와 ML은 OoC 시스템의 데이터 분석, 예측 모델링 및 자동화 기능을 크게 향상시켜 더욱 효율적이고 정확하게 만들 수 있습니다.

• 예를 들어, AI 알고리즘은 OoC 플랫폼에서 생성되는 방대한 양의 데이터를 분석하여 수동 방식보다 빠르게 세포 행동 및 질병 진행 패턴을 식별할 수 있습니다.
이는 약물의 효능과 잠재적 부작용을 예측함으로써 신약 개발 프로세스를 가속화합니다.

주목할 만한 사례로는 OoC 기업인 Emulate와 제약 회사들의 협력이 있는데, AI 기반 모델을 사용하여 약물에 대한 인체 장기 반응을 예측합니다. AI와 OoC 시스템을 결합함으로써 연구자들은 복잡한 생물학적 과정을 시뮬레이션하고 결과를 더욱 정확하게 예측할 수 있습니다. 이러한 통합은 전임상 시험의 비용과 시간을 줄여 개인 맞춤형 의학 및 독성 시험에 상당한 발전을 가져올 수 있습니다.

이러한 접근 방식은 획기적인 발전을 가속화하고 OoC 플랫폼의 전반적인 신뢰성을 향상시킵니다.

지역별 시장 분석

북미는 세계 시장에서 선도적인 위치를 차지하고 있습니다. 북미 지역에서 오르간 온 칩 서비스를 제공하기 위한 다양한 노력과 최근 승인 및 제품 출시가 시장 성장을 견인하고 있습니다.

• 예를 들어, 니콘 인스트루먼트(Nikon Instruments Inc.)는 2022년 5월, 신약 개발 연구 최적화를 목표로 오르간 온 칩 이미징 및 분석 위탁 서비스 출시 계획을 발표했습니다.

또한, 북미 지역의 다양한 정부 지원 정책이 시장 성장을 촉진하고 있습니다. 예를 들어, 미국 식품의약국(FDA)은 미국 국립알레르기감염병연구소(NIAID)와 협력하여 코로나19에 대한 의료 대응책 평가를 위한 오르간 온 칩 모델 개발을 추진하고 있습니다.

앞서 언급한 모든 요인들이 시장 성장을 견인하고 있습니다.

• 캐나다 정부에 따르면 심장 질환은 캐나다에서 여전히 심각한 건강 문제로, 사망 원인 2위이며 매년 5만 명 이상이 사망합니다. 이러한 높은 사망률은 심장 칩 기술을 포함한 심장 건강 혁신에 대한 수요를 촉진하고 있습니다. 이러한 시스템은 연구자들이 통제된 환경에서 인간 심장 기능을 시뮬레이션할 수 있도록 하여 보다 정확한 약물 테스트를 가능하게 하고 동물 모델에 대한 의존도를 줄여주므로 캐나다의 장기 칩(OoC) 시장 성장을 뒷받침하고 있습니다.

미국 장기 칩 시장 동향

• 미국은 혁신적인 약물 개발 기술에 대한 수요 증가로 장기 칩(OoC) 시장을 선도하고 있습니다. 미국 암 협회는 2024년에 미국에서 약 234,580명이 폐암 진단을 받을 것으로 예상하며, 이는 약물 테스트 발전의 중요성을 강조합니다.
OoC 시스템, 특히 폐 온칩 모델은 폐 기능에 대한 보다 정확한 시뮬레이션을 제공하여 기존의 약물 테스트 방법에 대한 강력한 대안을 제시하고 폐암 및 기타 호흡기 질환 치료의 혁신을 가속화합니다.

유럽 장기 온칩 시장 동향

독일, 영국, 이탈리아, 프랑스, ​​스페인과 같은 주요 국가의 생의학 연구 및 혁신에 대한 상당한 투자에 힘입어 유럽은 장기 온칩(OoC) 시장에서 가장 빠른 성장을 경험할 것으로 예상됩니다. 이들 국가는 OoC 기술 발전을 선도하고 있으며, 특히 독일과 영국은 혁신적인 의료 솔루션 개발을 촉진하는 강력한 연구 생태계를 보유하고 있습니다.

또한, Horizon Europe와 같은 이니셔티브는 최첨단 연구에 광범위한 자금과 지원을 제공하여 OoC 시스템의 개발과 상용화를 가속화합니다.

• 독일의 생명공학 기업들은 새로운 OoC 모델 개발에 적극적으로 투자하고 있습니다. 2024년 3월, 예나에 본사를 둔 생명공학 기업 Dynamic42는 심각한 진균 감염인 칸디다증 연구를 발전시키기 위해 새로운 장 온칩 모델을 출시했습니다. 이 기술은 병원체-숙주 상호작용에 대한 상세한 분석을 가능하게 하여 약물 테스트의 정확도를 높이고 동물 모델의 필요성을 줄여 독일의 시장 입지를 강화합니다.

아시아 태평양 오르간 온칩 시장 동향

• 인도에서는 신약 개발 및 연구에서 동물 실험을 대체하려는 수요가 증가하고 있으며, 이는 OoC 시장 성장의 주요 동인입니다. 2024년 8월, 인도 정부는 생명공학 발전을 촉진하기 위해 바이오 제조 시설, 바이오 AI 허브, 바이오 파운드리 설립을 위한 'BioE3' 정책을 도입했습니다. 이 정책은 동물 실험에 대한 윤리적이고 효율적인 대안을 추구하는 세계적인 추세와 일맥상통하며, 인도 전역에서 OoC 기술의 개발 및 도입을 가속화할 것으로 예상됩니다. 2023년 11월 기준, 세계보건기구(WHO)는 중국에서 약 1억 명의 사람들이 만성 폐쇄성 폐질환(COPD)을 앓고 있으며, 이는 전 세계 COPD 환자의 약 25%에 해당한다고 보고했습니다. 이처럼 COPD의 심각한 유병률은 보다 효과적인 질병 관리 및 약물 테스트를 가능하게 하는 OoC 기술, 특히 폐 온칩 시스템에 대한 수요를 촉진하고 있습니다. 만성 질환에 대한 중국의 의료 서비스 관심 증가는 향후 몇 년 동안 시장 성장을 견인할 것으로 예상됩니다. 일본은 주요 기업들의 기술 발전에 힘입어 지역 시장에서 상당한 진전을 이루고 있습니다. 예를 들어, 2022년 5월 니콘 코퍼레이션은 생체 장기의 움직임을 모방하도록 설계된 광 구동 온칩 액추에이터를 출시하여 바이오 디지털 트윈 개발에 기여했습니다. 이러한 트윈은 신약 개발, 재생 의학, 인공 장기 개발 분야에서 장기 기능을 시뮬레이션하여 일본 의료 연구의 최전선을 넓히고 동물 실험 모델에 대한 의존도를 줄이고 있습니다.

시장 분석

시장은 제품, 소프트웨어, 서비스로 구분됩니다. 제품 부문, 특히 기기와 소모품은 OoC(Organ-on-Chip) 시장을 주도하며 가장 큰 매출 점유율을 차지하고 있습니다. 미세유체 장치, 펌프, 센서와 같은 기기는 인체 장기의 역동적인 환경을 재현하는 데 필수적이며, 연구 및 제약 테스트에 없어서는 안 될 요소입니다. 시약 및 세포 배양 배지를 포함한 소모품은 일회용 특성으로 인해 꾸준한 수요를 보이며 매출 성장을 더욱 촉진하고 있습니다.

또한 자동화 시스템 및 AI 기반 분석과 같은 첨단 기술의 통합은 이러한 기기의 성능과 정밀도를 향상시켜 연구 실험실, 생명공학 기업 및 학술 기관에서의 도입을 확대하고 있습니다.

최첨단 기기에 대한 이러한 의존도 증가는 과학적 혁신을 가속화할 뿐만 아니라 시장 내 이 부문의 리더십을 더욱 공고히 합니다.

장기 유형 분석

시장은 간, 장, 신장, 폐, 심장 및 기타로 구분됩니다. 폐 부문은 공기 중 나노 입자 흡수 모델링 및 미생물 병원체에 대한 염증 반응 재현 분야의 발전으로 가장 큰 매출을 기록하며 세계 시장을 주도하고 있습니다. 특히 결핵(TB)을 비롯한 폐 질환의 유병률 증가로 효과적인 관리 솔루션에 대한 수요가 높아졌습니다.

미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 매년 전 세계 인구의 4분의 1에 해당하는 약 20억 명이 결핵에 감염됩니다.

이에 대응하여 주요 기업들은 새로운 해결책을 개발하고 있습니다.

• 예를 들어, 2022년 6월 찰스 스타크 드레이퍼 연구소는 약 3,000개의 데이터 포인트를 분석하여 폐 조직에서 바이러스 복제를 억제하는 항바이러스 화합물을 식별하는 폐 칩 모델을 출시하여, 이 기술이 중요한 건강 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여주었습니다.

응용 분야 분석

시장은 독성학 연구, 신약 개발, 생리 모델 개발, 줄기세포 연구, 조직 재생 및 재생 의학으로 나뉩니다.

신약 발견 부문은 전 세계 시장을 주도하며, OoC(Organ-on-a-Chip) 기술이 신약 개발 과정을 크게 간소화함에 따라 가장 큰 시장 매출을 차지하고 있습니다. 이러한 시스템은 인체 반응을 더욱 정확하게 모델링하여 동물 실험에 대한 의존도를 줄이고 전임상 연구의 예측력을 향상시킵니다. 보다 효율적인 신약 발견 프로세스를 향한 전 세계적인 움직임이 이 분야에 대한 투자를 촉진하고 있습니다.

• 예를 들어, 오르간 온 어 칩(Organ-on-a-Chip) 및 생물 공정 시스템 제공업체인 Charles Stark Draper Laboratory, Inc.는 2022년 3월, 표적 치료제 및 첨단 치료제 개발에 대한 관심이 높아짐에 따라 오르간 온 어 칩 기술을 강화하기 위한 전략 계획을 발표했습니다.

최종 사용자 분석

시장은 제약 및 생명공학 회사, 화장품 산업, 학술 및 연구 기관, 기타로 구분됩니다.

제약 및 생명공학 기업들은 광범위한 연구 수요와 자금력을 바탕으로 세계 시장을 장악하고 있습니다. 이들 기업은 신약 및 치료법 개발에 막대한 투자를 하고 있으며, 이러한 기술을 적극적으로 도입하는 핵심 주체입니다.

• 예를 들어, 2023년 7월 생명공학 기업인 헤스페로스(Hesperos, Inc.)는 약물 효능 평가 및 비표적 독성 평가를 향상시키기 위한 획기적인 말라리아 칩(Malaria-on-a-Chip) 질병 모델 개발을 발표했습니다.

기업 시장 점유율

장기 칩 시장은 여러 주요 업체들이 시장 지위를 강화하기 위한 전략적 이니셔티브를 실행하고 있는 것이 특징이며, 이는 업계의 경쟁 역학에 대한 귀중한 시장 통찰력을 제공합니다. 마찬가지로, 주요 업체들은 제품 출시를 통해 제품 및 서비스 제공 범위를 확대하고 시장 입지를 강화하고 있습니다.

• 예를 들어, 2023년 6월, Emulate, Inc.는 조기 액세스 프로그램의 일환으로 A1 접근성 칩을 출시했습니다. 이 A1 접근성 칩은 상피 배양 챔버 내에서 더 두꺼운 조직을 생성하는 기능을 향상시키고 에어로졸 또는 국소 적용을 포함한 다양한 약물 치료 방법을 가능하게 합니다.

이러한 혁신은 시장의 역동적인 특성과 다양한 응용 분야를 위한 오르간 온 칩 기술 발전에 대한 선도 기업들의 노력을 보여줍니다.

Valo Health: 글로벌 오르간 온 칩 시장의 떠오르는 기업

Valo Health는 인공지능(AI)과 오르간 온 칩 기술을 결합한 혁신적인 접근 방식으로 오르간 온 칩 시장에서 주목받고 있습니다.

이러한 독보적인 통합을 통해 인간 생물학과 질병에 대한 보다 예측적인 모델링이 가능해지며, 이는 신약 발견 및 개발 과정을 가속화할 수 있습니다.

Valo Health의 최근 개발 사항은 다음과 같습니다.

• 2022년 4월, Valo Health는 심장 기능을 시뮬레이션하여 약물 반응을 예측하는 "심장 칩" 기술로 유명한 TARA Biosystems를 인수했습니다. Valo의 Opal 데이터 플랫폼과의 통합은 표적을 식별하고 전임상 시험을 수행함으로써 심혈관 질환 치료제 개발을 향상시키는 것을 목표로 합니다.