市場概要
DataM Intelligence社の調査レポート「3D細胞培養の世界市場」は、2024〜2031年の予測期間中に年平均成長率15.3％で市場が成長すると予測している。北米の研究開発需要が好調 CN Bio Innovations社、Merck KGaA社、Thermo Fisher Scientific社などが同市場で事業を展開しており、競争は激化している。
3D細胞培養とは、生物学的細胞が3次元的に増殖したり、周囲と相互作用したりできるよう人工的に作られた環境のことである。2次元環境とは異なり、3次元細胞培養では、in vitroの細胞は生体内と同様にあらゆる方向に成長することができる。これらの3次元培養は通常、バイオリアクターや小型カプセルで培養される。
3D細胞培養市場の動向とダイナミクス
世界の3D細胞培養市場の成長を牽引しているのは、研究者の嗜好が特に癌研究において3D細胞培養を使用する方向に変化していることである。3D細胞培養の細胞は、酸素・栄養勾配と細胞の不均一性を持つゾーンで3次元的に増殖し、生体内の微小環境を忠実に反映する。
in vivo試験の代替ツールとしての3D細胞培養モデルへの嗜好の高まりが市場成長を牽引
3D細胞培養市場は、in vivo試験の代替ツールとしての3D細胞培養モデルの使用、自動化された大規模細胞培養システムの開発、臓器移植のニーズの高まりなどの要因により、安定した成長を遂げている。3D細胞培養や共培養モデルは、従来の2D細胞培養よりもin vivoに近い状況で薬剤の安全性や有効性を評価できるだけでなく、ヒト系で直接薬剤試験を行うことができるため、前臨床試験結果の解釈に制限をもたらす種差をなくすことができるという大きな利点がある。
さらに、臓器移植の需要の増加に伴い、ヒトの生理学、病理学、薬物反応の複雑な側面を試験管内で再現する必要があるため、3D細胞培養の需要があると思われる。2021年10月の米国保健資源サービス庁のウェブサイトorgandonor.govによると、2020年には107,103人の患者が全米の臓器移植待機リストに載っていた。また、同サイトのデータによれば、米国では毎年39,000件の臓器移植が行われている。したがって、臓器移植の増加は、3D細胞培養が使用される研究モデルの需要を高めている。主要企業は、研究者の特定の要求に応えるため、製品の発売を重視している。例えば、サーモフィッシャーサイエンティフィックはアプリコン・バイオテクノロジーと提携し、シングルユース・バイオリアクター・コントローラー・プラットフォーム「i-Control」と「EZ-Control」を発表した。
経験豊富で熟練した専門家の不足が市場の成長を妨げる
細胞培養の欠点は、高度に熟練した人材が必要なこと、動物細胞は一般的な汚染物質の多くよりも増殖が遅いため、厳密な無菌技術を用いて技術を行わなければならないことである。しかし、細胞培養が直面する最大の問題は汚染である。細菌やその他多くの微生物が培養物に入り込む可能性があるのだ。これらの要因が、予測期間における市場の成長を妨げている。
COVID-19が3D細胞培養市場に与える影響
COVID-19の大流行は市場に大きな影響を与えると予想される。3D細胞培養に関連するマトリックスで、気液界面培養に適したCOVID-19に取り組む研究者は、細胞培養の全身的な影響のメカニズムを試験管内で調査し、生理学的な微小環境で潜在的な治療法を試験する必要がある。これが、COVID-19研究で3D細胞培養が使用される主な理由である。2021年3月にFrontiers Onlineに掲載された論文「ウイルスとワクチン開発の研究に効果的なツールとしての3D組織モデル」によると、ウイルス感染を研究する際、2D組織培養よりも3D組織培養技術を使用する利点があり、COVID-19の研究に関してもその意味があるという。この研究ではまた、オルガノイドやスフェロイド培養のような技術は、2D培養よりも正確にウイルス感染系を複製し、2D培養では不可能な場合にウイルス感染を可能にするために必要な形態学的・生化学的挙動を作り出すことが示されている。
3D細胞培養市場のセグメント分析
マイクロチップセグメントは予測期間中（2024-2031年）に最も速いCAGRで成長する見込み
マイクロチップは、organ-on-a-chipまたはマイクロシステムとも呼ばれる。マイクロチップは、マイクロチップ業界の様々な技術を用いて、微細加工された3Dデバイス内で培養される細胞とマイクロ流体技術を統合することができる。例えば、2019年6月にAnalytical Method誌に掲載された「PC12細胞の3D細胞培養とマイクロチップを用いた電気化学検出の統合」と題する研究によると、マイクロチップはドーパミンとノルエピネフリンの放出を分離して検出できることが確認された。このように、3D細胞培養装置で作製されたマイクロチップは、神経伝達物質のリアルタイム分析に役立ち、予測期間中、このセグメントを押し上げる。
2次元（2D）培養モデルや動物モデルは、メカニズム研究や医薬品開発に使用されてきた。しかし、2次元モデルや動物モデルは、多くの細胞タイプや特性において、ヒト組織の生理を模倣することはできない。従って、従来のモデルはヒトを正確に反映することができず、薬物治療に関連する生体内反応を正確に予測することができなかった。この点から、多くの産業界が動物モデルやフラスコ細胞培養モデルに代わる新たなプラットフォームを模索・開発しており、最近では細胞実験や薬剤スクリーニングの代替候補として臓器オンチップ（OoC）が登場した。
これらのチップの主な利点は、低コストで製造できることである。さらに、医薬品の投与量を幅広い濃度で試験できる。この利点は、主に科学研究をかなり加速させるため、マイクロチップの需要を促進すると予想される。近年、創薬プロセスにおける臓器チップ技術の革新的な利用が進んでいる。例えば、2019年3月、民間宇宙開発企業SpaceXは、人間の生理学の様々な側面をモデル化するために設計された生きたヒト細胞を埋め込んだ4つのマイクロチップを搭載したドラゴン貨物カプセルを近々打ち上げる予定であると発表した。これにより、分析が迅速化され、ヒトの生理学に関する洞察が得られ、後に医薬品開発に利用できると期待されている。このような要因が、予測期間における市場の成長を促進している。
世界の3D細胞培養市場の地域別シェア
北米地域が世界の3D細胞培養市場で最大のシェアを占める
北米地域が3D細胞培養市場を支配すると予想されている。米国は研究開発に力を入れており、過去数年間、3D細胞培養の研究に多額の投資を行ってきた。その結果、同国では技術の進歩が進んでいる。3D細胞培養分野の主な特許出願者には、アメリカの出願人が多い。米国人の出願人は、アジアだけでなく米国でも技術を開発する傾向がある。
また、米国ではここ数年、バイオエンジニアリング分野にも巨額の投資が行われている。バイオエンジニアリングには3D細胞培養研究も含まれる。国立衛生研究所によると、2020年、さまざまなバイオエンジニアリング技術への投資総額は5,646米ドルに達し、2019年の5,091米ドルから増加している。これらの要因が米国の3D細胞培養市場を増強している。
さらに、ヒトの生理学、病理学、薬物反応の複雑な要素を試験管内で模倣する必要性があり、この地域で臓器移植の需要が高まるにつれて3D細胞培養の需要が見込まれる。2021年のカナダ健康情報研究所によると、カナダ（ケベック州を含む）では合計3,014件の移植手術（全臓器）が行われ、2010年から42％増加した。このように、前述の要因はすべて、予測期間にわたってこの地域の市場を牽引すると予想される。
企業情報
3D細胞培養市場は、ローカル企業だけでなくグローバル企業も存在し、競争は緩やかである。市場の成長に貢献している主要企業には、BiomimX SRL、CN Bio Innovations、Corning Incorporated、Hurel Corporation、InSphero AG、Lonza AG、Merck KgaA、MIMETAS BV、Nortis Inc.、Thermo Fisher Scientificなどがある。主要企業は、製品投入、買収、提携など、いくつかの成長戦略を採用しており、これが3D細胞培養市場の世界的な成長に寄与している。例えば、2021年8月、アメリゴ・サイエンティフィック社は、科学用途の3D細胞培養を発売し、細胞培養ポートフォリオを拡大した。この新しい3D細胞培養システムは、創薬、医療、ナノ材料の評価、基礎生命科学などの研究分野で使用できる。
【目次】
調査方法と調査範囲
調査方法
調査目的と調査範囲
市場の定義と概要
エグゼクティブサマリー
技術別市場スニペット
アプリケーション別市場スニペット
エンドユーザー別市場スニペット
地域別市場スニペット
市場ダイナミクス
市場に影響を与える要因
促進要因
in vivo試験の代替ツールとしての3D細胞培養モデルへの嗜好の高まり
自動化された大規模細胞培養システムの開発
阻害要因
経験豊富で熟練した専門家の不足
機会
インパクト分析
産業分析
ポーターのファイブフォース分析
サプライチェーン分析
規制分析
COVID-19分析
COVID-19の市場分析
COVID-19以前の市場シナリオ
現在のCOVID-19市場シナリオ
COVID-19後または将来のシナリオ
COVID-19の価格ダイナミクス
需給スペクトラム
パンデミック時の市場に関連する政府の取り組み
メーカーの戦略的取り組み
結論
…
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