体外肺モデルの世界市場

世界の体外肺モデル市場は2030年までに20億米ドルに達する見込み

2024年に7億6,030万米ドルと推定される世界のインビトロ肺モデル市場は、2024年から2030年の分析期間においてCAGR17.3％で成長し、2030年までに20億米ドルに達すると予測されています。本レポートで分析対象となったセグメントの一つである2Dモデルは、16.6%のCAGRを記録し、分析期間終了までに12億米ドルに達すると予測されています。3Dモデルセグメントの成長率は、分析期間において18.5%のCAGRと推定されています。

米国市場は2億1,210万米ドルと推定される一方、中国は16.4%のCAGRで成長すると予測されています

米国におけるインビトロ肺モデル市場は、2024年に2億1,210万米ドルと推定されています。世界第2位の経済大国である中国は、2024年から2030年の分析期間において16.4%のCAGRで推移し、2030年までに2億9,930万米ドルの市場規模に達すると予測されています。その他の注目すべき地域別市場分析としては、日本とカナダが挙げられ、それぞれ分析期間中に15.1％、14.6％のCAGRで成長すると予測されています。欧州では、ドイツが約12.6％のCAGRで成長すると見込まれています。

世界の体外肺モデル市場- 主な市場動向と促進要因の概要

なぜ体外肺モデルは呼吸器研究と医薬品開発を変革しているのか？

体外肺モデルは、呼吸器研究および医薬品開発における革新的なツールとして台頭しており、肺の生理機能、疾患メカニズム、薬物反応を研究するための従来の動物実験に比べ、より正確かつ倫理的な代替手段を提供します。これらのモデルは、ヒト肺組織の複雑な構造と機能を模倣しており、研究者が化学物質、汚染物質、医薬品など様々な物質が肺細胞や組織に及ぼす影響を、管理された環境下で調査することを可能にします。喘息、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺がんなどの呼吸器疾患の増加傾向と、効果的な治療法や予防策の緊急の必要性により、学術機関、製薬会社、研究所においてin vitro肺モデルの採用が進んでいます。

体外肺モデルは汎用性が高く、特に空気中の病原体、アレルゲン、環境汚染物質の影響を調査する呼吸器調査において不可欠な存在となっています。従来の2次元細胞培養とは異なり、3次元肺オルガノイドやマイクロ生理学システム（肺オンチップ）といった先進的な体外肺モデルは、気血障壁や異なる細胞タイプ間の相互作用を含む、肺組織の複雑な構造と動的な機能を再現します。このヒト肺の微小環境をより正確に模倣する能力により、研究者は疾患メカニズムへの深い洞察を得たり、新規薬剤候補の毒性・有効性を評価したり、電子タバコや吸入薬などの消費者製品の安全性を評価したりすることが可能となります。動物福祉への懸念や、ヒトの反応を予測する上での動物モデルの限界がますます注目される中、前臨床研究のトランスレーショナル価値を高め、新規治療薬の開発を加速させる可能性を秘めた体外肺モデルへの需要は、今後大幅に増加すると予想されます。

in vitro肺モデルの開発と応用を形作る技術的進歩とは？

技術的進歩は、in vitro肺モデルの開発と応用を推進する最前線にあり、研究者がより高度で生理学的に関連性の高いモデルを構築することを可能にし、それらはヒトの肺機能を忠実に模倣します。この分野における最も革新的な技術革新の一つは、3D肺オルガノイドと肺組織工学の登場です。3D肺オルガノイドは、ヒト幹細胞から作製される微小な自己組織化構造体であり、肺胞細胞、気道上皮細胞、繊毛細胞の存在を含む、肺の構造と機能の主要な特徴を再現します。これらのオルガノイドは、嚢胞性線維症、肺線維症、肺がんなどの様々な肺疾患のモデル化や、インフルエンザウイルスやSARS-CoV-2などの病原体が肺組織に及ぼす影響の研究に活用できます。3D肺オルガノイドの利用は、疾患メカニズムの解明や薬剤反応の検証においてより正確なプラットフォームを研究者に提供し、動物モデルへの依存度を低減するとともに、前臨床研究結果のヒト患者への関連性を高めています。

もう一つの画期的な進歩は、マイクロ生理学的システム、別名「臓器オンチップ」技術の開発です。肺オンチップデバイスは、生きたヒト肺細胞を3次元構造に配置したマイクロ流体プラットフォームであり、呼吸運動や血液・空気の動的流動など、肺組織の生理学的・機械的特性を模倣します。これらのデバイスにより、研究者は肺の微小環境を再現し、炎症、感染、毒素曝露など様々な条件下における細胞と組織の複雑な相互作用を調査することが可能となります。肺オンチップモデルは、吸入薬の安全性と有効性の評価、大気汚染物質の毒性試験、従来のモデルでは達成困難な精度での肺疾患メカニズムの解明に活用されています。センサーやイメージング技術の統合により細胞応答のリアルタイムモニタリングが可能となり、薬物試験や環境毒性学研究における有用性がさらに高まっています。

先進材料とバイオプリンティング技術の応用も、in vitro肺モデルの発展を推進しています。生細胞を含むバイオインクを層状に堆積させるバイオプリンティング技術により、細胞配置や組織構造を精密に制御した3D肺組織構築体の作成が可能となりました。この技術により、肺胞、細気管支、血管を含む肺の階層構造を再現した複雑な肺モデルの構築が実現しています。バイオプリンティングを用いてカスタマイズされた肺モデルを生成することで、研究者はより生理学的に関連性の高い環境下で、疾患の進行や治療への反応をより詳細に研究することが可能となります。さらに、バイオエンジニアリングされたスキャフォールドやハイドロゲルの使用により、構造的完全性と機能特性が強化された肺モデルの作成が可能となり、長期培養や反復試験を支えています。これらの技術的進歩は、in vitro肺モデルの能力を拡大し、呼吸器研究、医薬品開発、精密医療における強力なツールとして位置づけています。

市場力学と規制基準は、in vitro肺モデル市場にどのような影響を与えていますか？

in vitro肺モデル市場は、製品開発・導入・応用を形作る市場力学、規制基準、倫理的配慮の複雑な相互作用の影響を受けています。主要な市場促進要因の一つは、呼吸器疾患の増加傾向と効果的な治療法の必要性です。喘息、COPD、肺がんなどの呼吸器疾患は、世界的に主要な罹患率・死亡率の原因となっており、疾患メカニズムの解明や新規治療法開発を支援できる先進的な研究開発モデルの需要が高まっています。最近のCOVID-19パンデミックを含む呼吸器感染症の発生率増加は、ウイルスの病原性研究、抗ウイルス薬の試験、ワクチン開発において、正確かつ拡張可能なin vitro肺モデルの重要性をさらに浮き彫りにしました。呼吸器疾患の世界の負担が増加し続ける中、研究開発のペースを加速できるin vitro肺モデルへの需要が高まっています。

規制基準やガイドラインも、in vitro肺モデル市場を形成する上で重要な役割を果たしています。米国食品医薬品局（FDA）、欧州医薬品庁（EMA）、経済協力開発機構（OECD）などの規制機関は、動物実験への依存度を低減するため、in vitroモデルや代替試験法の活用を推進しています。FDAの予測毒性学ロードマップや欧州連合のREACH規制（化学物質の登録、評価、認可、制限）といった規制イニシアチブは、化学物質、医薬品、消費財の安全性と有効性を評価するための非動物試験法の採用を促進しています。OECDの試験ガイドラインプログラムにおいても、呼吸器毒性試験用の特定のin vitroモデルが承認され、これらのモデルの規制面での広範な受容に向けた道が開かれています。規制当局がin vitroモデルの開発と検証を引き続き支援する中、メーカー各社は規制要件を満たし、ヒトの反応に対する高い予測価値を提供するモデル創出に向けた研究開発に投資しています。

技術革新、研究開発資金、メーカー間の競争といった市場力学も、in vitro肺モデル市場の成長に影響を与えています。競合情勢は、学術研究機関、バイオテクノロジー企業、専門メーカーの存在によって特徴づけられており、各社が生理学的関連性と拡張性を高めた新規in vitro肺モデルの開発に注力しています。各社は、製品革新、研究機関との連携、カスタムモデル開発やアッセイ設計に対する包括的なサポートサービスの提供能力を通じて差別化を図っています。さらに、政府機関、非営利団体、業界コンソーシアムからの資金援助が、新たなin vitro肺モデルの開発や新興アプリケーションの探求を支えています。例えば、米国国立衛生研究所（NIH）の「Tissue Chip Program」のような取り組みは、学術機関と産業界のパートナー間の連携を促進し、薬物スクリーニングや毒性学研究のためにヒト臓器系を模擬できる「臓器オンチップ」技術の開発を進めています。こうした市場力学や規制基準が進化し続ける中で、それらはin vitro肺モデル市場の開発と競争力を形作り、製品革新、応用戦略、市場ポジショニングに影響を与えています。

in vitro肺モデル市場の拡大を牽引する主な成長要因は何でしょうか？

世界のインビトロ肺モデル市場の成長は、呼吸器疾患の増加傾向、代替試験手法への需要拡大、モデル開発技術の進歩など、いくつかの主要な要因によって推進されています。主要な成長要因の一つは、呼吸器疾患の発生率上昇であり、これは疾患メカニズムへの深い洞察を提供し、新たな治療法の開発を支援できる高度な研究モデルの需要を大きく創出しています。喘息、COPD、肺線維症、肺がんなどの疾患において、in vitro肺モデルは、疾患の進行を研究し、潜在的な薬剤標的を特定し、治療介入の有効性を評価するための貴重なプラットフォームを提供します。COVID-19、結核、インフルエンザなどの呼吸器感染症に対する効果的な治療法の継続的な必要性は、ヒトの肺生理学をシミュレートし、抗ウイルス剤や抗菌剤の試験を促進できるin vitro肺モデルへの需要をさらに高めています。

もう一つの重要な成長要因は、動物実験の削減と、ヒトの反応をより予測可能な代替試験法の採用が重視されていることです。従来の動物モデルはヒトの生理機能を正確に再現できないことが多く、前臨床試験と臨床試験の結果に乖離が生じます。動物実験の限界に加え、高まる倫理的懸念や規制圧力により、毒性試験、薬剤スクリーニング、疾患モデリングの信頼できる代替手段として、in vitro肺モデルの採用が促進されています。これらのモデルは、新薬・化学物質・環境汚染物質の安全性および有効性を評価する上で、よりヒト関連性の高いプラットフォームを提供し、より安全で効果的な製品開発を支援しています。研究における動物使用の削減と3R原則（代替、削減、改善）への準拠への関心の高まりは、業界全体でのin vitro肺モデルの採用を促進すると予想されます。

技術とイノベーションの継続的な進歩も、in vitro肺モデル市場の成長を支えています。3Dバイオプリンティング、マイクロ流体式肺オンチップデバイス、バイオエンジニアリングによるスキャフォールドなどの革新により、より複雑で生理学的に関連性の高い肺モデルの作成が可能となっています。これらの技術により、研究者はヒト肺組織の構造的・機能的特性をより正確に再現でき、より現実的な環境下で肺の生理機能や疾患メカニズムを研究することが可能になりました。幹細胞由来の患者特異的モデルなど、カスタマイズされた肺モデルの開発は、呼吸器研究や薬剤試験における個別化アプローチを可能にし、精密医療への動向を支えています。さらに、高度なイメージング技術やデータ分析ツールの統合により、細胞応答のモニタリング能力や高品質データ生成能力が向上し、in vitro肺モデルは研究開発においてより強力なツールとなりつつあります。

最後に、環境毒性学、創薬、個別化医療におけるin vitro肺モデルの応用拡大が市場成長に寄与しています。環境毒性学分野では、大気汚染物質、化学物質、ナノ粒子が肺の健康に及ぼす影響を評価するためにin vitro肺モデルが活用され、規制判断や環境安全性評価を支えています。創薬分野では、これらのモデルが薬剤候補の高スループットスクリーニングや、薬剤誘発性肺毒性のメカニズム解明のための基盤を提供しています。患者由来の肺モデルを活用することで、薬剤試験や疾患モデリングにおける個別化アプローチも可能となり、個々の患者の特定の遺伝的・分子的特性に合わせた治療法の設計が実現しています。呼吸器研究、毒性学、医薬品開発といった主要分野からの需要が引き続き高まる中、メーカーが進化する研究ニーズに応えるための革新を進めることで、技術進歩、応用範囲の拡大、ヒト関連研究モデルへの重視の高まりを原動力として、世界のin vitro肺モデル市場は持続的な成長が見込まれます。

セグメント：

タイプ別（2D、3D）

調査対象企業の例

• CN Bio Innovations Ltd.
• Emulate, Inc.
• Epithelix Sarl
• InSphero AG
• Lonza Group AG
• MatTek Corporation
• Mimetas
• TissUse GmbH

AI統合

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目次

第1章 調査手法

第2章 エグゼクティブサマリー

• 市場概要
• 主要企業
• 市場動向と促進要因
• 世界市場の見通し

第3章 市場分析

• 米国
• カナダ
• 日本
• 中国
• 欧州
• フランス
• ドイツ
• イタリア
• 英国
• その他欧州
• アジア太平洋地域
• 世界のその他の地域

第4章 競合