市場調査レポート
商品コード
1371898
3D細胞培養市場の2030年までの予測:製品別、用途別、エンドユーザー別、地域別の世界分析3D Cell Culture Market Forecasts to 2030 - Global Analysis By Product (Scaffold-based 3D Cell Cultures, Scaffold-Free 3D Cell Cultures, 3D Bioreactors and 3D Petri Dishes), Application, End User and By Geography |
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3D細胞培養市場の2030年までの予測:製品別、用途別、エンドユーザー別、地域別の世界分析 |
出版日: 2023年10月01日
発行: Stratistics Market Research Consulting
ページ情報: 英文 200+ Pages
納期: 2~3営業日
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Stratistics MRCによると、世界の3D細胞培養市場は2023年に13億米ドルを占め、予測期間中にCAGR 16.6%で成長し、2030年には38億米ドルに達すると予測されています。
三次元(3D)細胞培養は、細胞生物学や組織工学の分野で使用される実験技術であり、三次元環境で細胞を培養して研究します。三次元(3D)細胞培養では、細胞は身体組織や臓器の実際の三次元(3D)構造に似たマトリックスや足場内で培養されます。細胞の活性、薬の反応、病気の原因を調査するためには、人体に存在する複雑な細胞のつながりや組織構造に近い3次元細胞培養が有利です。
国立衛生研究所によると、2020年の各種バイオ工学技術への投資総額は5,646米ドルに達し、2019年の5,091米ドルから増加しました。これらの要因が米国の3D細胞培養市場を増強しています。
技術開発、より生体内に近いin vitroモデルへのニーズの高まり、創薬、再生医療、がん研究などへの応用などが、3D細胞培養市場の成長に寄与しています。従来の2D細胞培養に比べ、3D細胞培養技術は細胞の挙動や組織開発の研究に、より生理学的に適切な環境を提供します。その結果、治験をより正確に行う方法を模索する研究者の間で、利用が拡大しています。3D細胞培養が役立つ、より効率的な医薬品開発と疾患モデリングの必要性は、とりわけがん、心血管疾患、神経疾患などの慢性疾患の有病率の上昇によって押し上げられています。
3D細胞培養システムの構築と維持は、従来の2D培養よりも難しい場合があります。多くのシステムや研究室間で均一性を保つことが難しく、結果の再現性や比較可能性が損なわれる可能性があります。ハイスループットスクリーニングや大規模生産のために、3D細胞培養システムをスケールアップすることが難しい場合があります。医薬品製造のような用途では、より大きなスケールで信頼性の高い結果を確保することが、市場の成長を妨げる課題となっています。
単純な二次元(2D)細胞培養では研究できない複雑な生物学的プロセスを探るため、製薬や科学研究では動物実験が頻繁に用いられています。一方、薬物試験や毒性スクリーニングに動物モデルだけを用いることの倫理的・科学的限界は、ますますクローズアップされています。欧州医薬品庁(EMA)や米国食品医薬品局(FDA)をはじめとする規制機関は、薬剤スクリーニングや安全性評価のための3D細胞培養の世界の開発と展開を推進しています。例えば、政府はFDAのPredictive Toxicology Roadmapを通じて、毒性試験の精度と有効性を高めるために、3D細胞培養のような最先端のin vitroモデルの使用を奨励しています。規制要件の厳格化と動物実験の減少
しかし、3D細胞培養には高額な費用がかかるため、市場拡大の大きな障害となっています。3D細胞培養技術の導入価格は、システムの複雑さ、生産量、アプリケーションの特殊なニーズなど、多くの変数によって異なる可能性があります。必要とされる複雑さや機能性にもよるが、これらの装置の価格は数千ドルから数十万米ドルの幅があります。高価であるため、3D細胞培養は大手研究機関や製薬会社で使用されています。そのため、小規模な研究チームや一人で研究を行っている研究者がこの技術にアクセスすることが制限され、市場が阻害される可能性があります。
COVID-19の研究に携わる研究者で、3D細胞培養に適したマトリックスや気液界面培養に適したマトリックスを入手できる者は、生理学的環境下で将来性のある治療法を評価するために、まず試験管内で細胞培養の全身作用のメカニズムを探る必要があります。これが、COVID-19研究に3D細胞培養を用いる主な正当性です。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方法は、2次元培養では不可能な状況において、ウイルス感染をサポートするのに必要な形態学的、生化学的特徴を提供する可能性があることも発見されました。これらの方法はまた、2次元培養よりも正確にウイルス感染システムを再現します。
スキャフォールドベースの3D細胞培養セグメントは、有利な成長を遂げると推定されます。スキャフォールドは、身体組織や臓器に存在する細胞外マトリックス(ECM)に似た構造的枠組みを提供するからです。この構造的支持体は、細胞の接着、移動、組織発達に必要な培養の三次元(3D)構造を維持するのに役立ちます。スキャフォールドのおかげで、細胞はより系統的に周囲とコミュニケーションし、相互作用することができます。細胞-細胞間、細胞-マトリックス間の相互作用や組織特異的機能の解析は、足場の硬さ、多孔性、組成を変化させ、細胞が発達する微小環境を調節する研究者たちによって可能になっています。これにより、多様な細胞反応を調べるために培養条件を正確に変えることが可能になり、市場の成長を後押ししています。
組織工学は、移植、修復、置換のために機能的な組織や臓器を開発しようとする学問分野であり、3D細胞培養に大きく依存しているため、予測期間中に組織工学分野が最も高いCAGR成長を遂げると予想されます。組織工学の目標は、3D細胞培養の原理を用いて、標的組織や臓器の生体内条件を再現することです。細胞は足場の上や内部に蒔かれるが、その多くは幹細胞や患者の初代細胞です。作製される標的臓器や組織によっては、これらの細胞は様々な組織に由来し、細胞は3D培養環境において、生体内で行われる過程に酷似した分化・成熟過程を経る。
北米が予測期間中最大の市場シェアを占めると予測されているのは、米国が研究開発に力を入れており、最近3D細胞培養の研究に大規模な投資を行っているためです。その結果、技術的な向上が見られます。3D細胞培養分野の特許出願件数の上位には多数の米国人が名を連ねています。アメリカ人の候補者の大半は、こことアジアの両方でイノベーションを開発しています。ここ数年、米国の生物工学産業にも大規模な投資が行われています。ヒトの生理学、疾病、薬物反応の複雑な側面を試験管内で模倣することも必要です。臓器移植の必要性が高まるにつれ、3D細胞培養のニーズは高まると予想されます。
3D細胞培養製品の採用は、製薬・バイオテクノロジー企業や学術研究センターを含む欧州の主要エンドユーザー産業で好調であることから、予測期間中、欧州のCAGRが最も高いと予測されています。この動向は今後数年間も続くと予想されるが、さらに、製薬・バイオテクノロジー分野の拡大、マイクロ流体技術に基づく製品の最近の商品化、主要市場企業の存在感の高まり、この分野における豊富な研究活動により、これらの製品のより高い取り込みが予想されます。
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Note: Tables for North America, Europe, APAC, South America, and Middle East & Africa Regions are also represented in the same manner as above.
According to Stratistics MRC, the Global 3D Cell Culture Market is accounted for $1.3 billion in 2023 and is expected to reach $3.8 billion by 2030 growing at a CAGR of 16.6% during the forecast period. Three-dimensional (3D) cell culture is a laboratory technique used in the fields of cell biology and tissue engineering to grow and study cells in a three-dimensional environment. In three-dimensional (3D) cell culture, cells are developed within a matrix or scaffold that resembles the bodily tissues' and organs' actual three-dimensional (3D) structures. For the purpose of researching cell activity, medication responses, and disease causes, 3D cell culture is more advantageous since it more closely resembles the intricate cellular connections and tissue structures present in the human body.
According to the National Institute of Health, in 2020, the total investment in various bio engineering technologies amounted to USD 5,646, an increase from USD 5,091 in 2019. These factors have augmented the US 3D cell culture market.
Technology developments, rising need for in vitro models that more closely resemble in vivo settings, applications in drug discovery, regenerative medicine, and cancer research, among other factors, have all contributed to the growth of the 3D cell culture market. Comparatively to conventional 2D cell culture, 3D cell culture techniques provide a more physiologically appropriate environment for researching cell behavior and tissue development. As a result, usage has grown as researchers look for ways to make their trials more accurate. The need for more efficient drug development and disease modeling, which 3D cell culture can help, has been pushed by the rising prevalence of chronic diseases like cancer, cardiovascular diseases, and neurological disorders, among others.
The creation and upkeep of 3D cell culture systems can be more difficult than conventional 2D culture. It can be difficult to achieve uniformity across many systems and laboratories, which could impede the repeatability and comparability of results. It can be difficult to scale up 3D cell culture systems for high-throughput screening or large-scale production. For applications like medication manufacturing, ensuring reliable results at bigger scales is a challenge which hampers the growth of the market.
In order to explore complicated biological processes that cannot be studied with a straightforward two-dimensional (2D) cell culture, animal studies are frequently used in pharmaceutical and scientific research. The ethical and scientific limits of using just animal models for drug testing and toxicity screening, on the other hand, have come under increasing scrutiny. Regulatory agencies including the European Medicines Agency (EMA) and the U.S. Food and Drug Administration (FDA) have pushed for the global development and deployment of 3D cell culture for drug screening and safety assessment. For instance, the government encourages the use of cutting-edge in vitro models, such as 3D cell cultures, to increase the precision and effectiveness of toxicity testing via the FDA's Predictive Toxicology Roadmap. The tightening of regulatory requirements and the decline in animal testing
The expensive expense of 3D cell culture, however, poses a significant obstacle to the market's expansion. The price of implementing 3D cell culture technologies might differ based on a number of variables, including the system's complexity, the volume of production, and the application's particular needs. Depending on the complexity and functionality needed, the price of these instruments can range from a few thousand dollars to several hundred thousand dollars. Because it is expensive, 3D cell culture is used by big research organizations and pharmaceutical firms. This may restrict access to this technology for smaller research teams and lone researchers thus impeding the market.
In order to evaluate prospective treatments in a physiological milieu, researchers working on COVID-19 who have access to appropriate matrices for 3D cell culture and suitable for air-liquid interface culture must first explore in vitro the mechanisms of the systemic effects of cell cultures. This is the main justification for using 3D cell cultures in COVID-19 research. The study also discovered that methods like organoids and spheroid cultures may provide the morphology and biochemical characteristics necessary to support viral infection in situations where 2D cultures cannot. These methods also reproduce viral infection systems more accurately than 2D cultures can.
The scaffold-based 3D cell cultures segment is estimated to have a lucrative growth, as these Scaffolds offer a structural framework that resembles the extracellular matrix (ECM) present in bodily tissues and organs. This structural support aids in preserving the culture's three-dimensional (3D) architecture, which is necessary for cell adhesion, migration, and tissue development. Cells can communicate and interact with their surroundings more systematically thanks to scaffolds. The analysis of cell-cell and cell-matrix interactions as well as tissue-specific functions is made possible by the researchers who can alter the stiffness, porosity, and composition of scaffolds to regulate the microenvironment in which cells develop. This makes it possible to precisely alter the culture conditions in order to investigate diverse cellular reactions which drive the growth of the market.
The tissue engineering segment is anticipated to witness the highest CAGR growth during the forecast period, as tissue engineering, a discipline that seeks to develop functional tissues and organs for transplantation, repair, and replacement, heavily relies on 3D cell culture. The goal of tissue engineering is to replicate the in vivo conditions of the target tissue or organ using the principles of 3D cell culture. Cells are sown onto or inside the scaffold, frequently stem cells or primary cells from the patient. Depending on the target organ or tissue being created, these cells might come from a variety of tissues and cells go through differentiation and maturation processes in the 3D culture environment that closely resemble those that take place in vivo.
North America is projected to hold the largest market share during the forecast period owing to the United States is concentrating on R&D and has recently made large investments in research into 3D cell culture. The nation has seen technological improvements as a result. Among the top patent applications for the field of 3D cell culture are numerous Americans. The majority of American candidates develop their innovations both here and in Asia. Over the past few years, there have also been large investments made in the bioengineering industry in the United States. In vitro mimicry of complex aspects of human physiology, disease, and drug reactions is also necessary. The need for 3D cell cultures is anticipated to increase as the need for organ transplantation rises in the area.
Europe is projected to have the highest CAGR over the forecast period, owing to the adoption of 3D cell culture products is strong in Europe's key end-user industries, including pharmaceutical and biotechnology firms and academic research centers. Although this trend is anticipated to continue in the upcoming years, moreover the higher uptake of these products due to the expansion of the pharmaceutical and biotechnology sectors, the recent commercialization of products based on microfluidic technology, the growing presence of key market players, and the abundance of research activities in the area.
Some of the key players profiled in the 3D Cell Culture Market include: BiomimX SRL, Hurel Corporation, CN Bio Innovations, InSphero AG, Corning Incorporated, Lonza AG, MIMETAS BV, Merck KGaA, Thermo Fisher Scientific, Nortis Inc., Advanced Biomatrix, Inc., Avantor, Inc., Becton, Dickinson And Company, Lena Biosciences, Promocell GmbH, REPROCELL Inc., Sartorius AG, Synthecon Incorporated, Tecan Trading AG, Nanofiber Solutions
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In June 2023, BD Launches New Robotic System to Automate Clinical Flow Cytometry. The BD FACSDuet™ Premium Sample Preparation System leverages liquid-handling robotics to automate the entire sample preparation process.