2025年全球类器官和球状体市场规模为11.1亿美元,预计从2026年的12.8亿美元增长到2034年的39.6亿美元,在2026-2034年预测期内的复合年增长率为15.17%。
模型系统通过模拟从分子到整体生物体层面的机体过程和功能,推动生物学研究的发展。类器官和球状体是三维培养的细胞。更深入的研究表明,球状体通常由癌细胞系或肿瘤活检组织在超低吸附培养板上以自由漂浮的细胞聚集体形式培养而成。相比之下,类器官则来源于嵌入基质中的组织干细胞。这些三维模型在现代临床试验和个性化医疗方案中得到广泛应用。
近期冠状病毒疫情的爆发推动了类器官模型在研究和揭示新冠病毒机制方面的应用,该病毒会影响多种肠道细胞。许多科学家已经开始利用这些系统进行潜在药物的测试和筛选。此外,从事产品研发和上市的公司也在积极拓展这一领域。例如,安捷伦科技公司研发并推出了Seahorse XFe96球状体微孔板,该微孔板可配合Seahorse XF分析仪,用于测量3D细胞培养球状体中的细胞能量代谢。
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技术干预、最新创新以及3D模型技术共同推动了市场增长。例如,AMS Biotechnology(AMSBIO)推出的Cultrex类器官祖细胞可通过不同的细胞外基质组合进行优化,使研究人员能够通过控制培养微环境来引导细胞活动。因此,利用该技术制备的球状体可用于模拟肿瘤球状体中的细胞侵袭过程。
研究人员通过向球状体中添加血管细胞和人骨髓间充质干细胞(hMSCs),进一步开发了一种三维三元培养模型。这些努力促成了预测性体外模型的建立,因为三元培养物表现出与异种移植瘤相似的药物反应和肿瘤形态。此类研究推动了球状体和类器官在临床应用中的广泛推广。药物检测以及临床试验。
政府研究机构和科研项目对球状体和类器官培养技术的快速接受和应用,预计将推动学术和研究机构的发展。例如,斯坦利精神病学研究中心(博德研究所)和哈佛大学的研究人员于2019年6月成功构建了增强型人脑类器官,以加强神经系统疾病的研究。
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近年来,球状体培养在药物研发、毒理学和癌症研究领域的需求日益增长。这主要归因于球状体与肿瘤具有相似的发育模式,并且可以通过培养获得大量大小一致的细胞。此外,还可以利用多种仪器和技术对球状体进行分析和计数。
另一方面,多细胞肿瘤球体(MCTS)在球体模型领域占据主导地位,因为它是细胞培养中最常用的球体模型。2020年4月,匹兹堡大学的研究人员开展的一项研究表明,MCTS可用于临床前癌症药物研究。该研究得出结论,在肿瘤药物筛选方案中使用MCTS可以更好地评估药物反应,并提供更准确的见解。
类器官有望用作药物研发的体外模型。随着类器官领域的不断发展,预计该市场在预测期内将获得更高的收入。例如,MatTek公司培养了3D类器官结构,用于生产和商业化体外人体组织模型。该公司已将多种产品组合商业化,包括支气管上皮(EpiAirway)、皮肤上皮(EpiDerm、EpiDermFT)、阴道上皮(EpiVaginal)和眼部上皮(EpiOcular)。
由于商业模型系统和肠上皮分析方法的日益普及,肠道类器官在类器官领域占据最大份额。此外,肠道类器官在细胞生物学、疾病建模以及药物生产和筛选等领域也有着广泛的应用。
在预测期内,生物学领域将占据市场主导地位。类器官生物学为检验通过传统方法学习到的人类发育生物学基础知识提供了绝佳的机会。在组织稳态过程、谱系决定和胚胎生长等方面的研究中,源自诱导多能干细胞 (iPSCs) 和胚胎干细胞 (ESCs) 的类器官已被证明具有重要价值。这是因为类器官能够保留其所经历的发育阶段的特征。因此,这些模型已被用于研究胃、胰腺和大脑的发育生物学。
生物技术和制药公司占据了最大的市场份额。类器官和球状体的未来治疗应用前景促使制药初创公司积极采用这些产品。此外,制药企业在临床前药物研发中对类器官和球状体的广泛应用预计将推动该细分市场的增长。同时,主要参与者之间的合作和战略联盟也为市场增长提供了动力。2019年10月,Hubrecht Organoid Technology (HUB) 与 MIMETAS 合作,将芯片类器官技术商业化。
美国和加拿大生物技术领域中基于类器官的研究模型的快速应用推动了区域市场的增长。这些3D培养技术帮助研究人员克服了2D培养所面临的局限性。细胞培养3D球状体平台能够提供模拟人体组织结构特性的微环境。此外,该地区众多州和联邦政府资助机构积极支持此类项目,预计也将推动对类器官和球状体培养系统的需求。例如,美国肝病研究协会 (AASLD) 于2020年2月开展的一项关于类器官医学在肝病学中应用的研究,获得了AASLD基金会(巅峰研究奖)、北美胃肠病学会肝病与营养基金会以及辛辛那提儿童研究基金会(宝洁学者奖)的资助。
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Senior Research Associate
Dhanashri Bhapakar is a Senior Research Associate with 3+ years of experience in the Biotechnology sector. She focuses on tracking innovation trends, R&D breakthroughs, and market opportunities within biopharmaceuticals and life sciences. Dhanashri’s deep industry knowledge enables her to provide precise, data-backed insights that help companies innovate and compete effectively in global biotech markets.
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