MARKT FüR ZELLKULTUR ANALYSIS

Die globale 3d Zellkultur Der Markt wird geschätzt US$ 4.89 Milliarden in 2023 und erwartet eine CAGR von 23.4% während des Prognosezeitraums (2023-2030).

Analysten’ Ansichten auf dem globalen 3D Zellkulturmarkt:

3D-Zellkultur bezieht sich auf die Kultivierung von Zellen in einer Umgebung, die die natürliche dreidimensionale Struktur und Bedingungen von Geweben und Organen im menschlichen Körper stärker nachahmt. Traditionelle Zellkulturtechniken sind wachsende Zellen auf flachen, zweidimensionalen Oberflächen wie Petrischalen, die zu einer Trennung zwischen der in vitro (lab) und in vivo (lebende Organismen) Umgebung führen können. Das Wachstum des Marktes kann den zunehmenden Zielen gewürdigt werden, lebensfähige Ersatzstoffe für tierbasierte Tests und das Vorhandensein von Förderinitiativen zur Unterstützung von Forschungsvorhaben zu schaffen. Darüber hinaus sind laufende Forschungs- und Entwicklungsinitiativen von biopharmazeutischen Unternehmen, die sich auf die Drogeninnovation und -exploration konzentrierten, sowie eine starke Betonung auf die Integration von 3D-Zellkulturen in die Krebsforschung, zusätzliche Faktoren erwartet, dass das Wachstum des Marktes in der absehbaren Zukunft vorantreiben.

Abbildung 1. Globale 3D Zellkultur Marktanteil (%), Nach Technologie, 2023

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Globaler 3D Zellkulturmarkt - Fahrer

• Steigerung der Produkteinführungen durch Schlüsselunternehmen: Marktteilnehmer stellen ständig neue und innovative 3D-Zellkulturprodukte vor, darunter spezialisierte Gerüste, Kulturplatten, Bioreaktoren, und mikrofluidische Geräte. Diese Angebote erfüllen die vielfältigen Forschungsbedürfnisse von Wissenschaftlern, die verschiedene Gewebe, Krankheiten und Anwendungen studieren. Zum Beispiel, am 26. Juni 2023, 3DBioFibR, ein prominenter Pionier im Bereich der Gewebetechnik, kündigte seinen Plan, ein Paar frisches Kollagen zu starten Faser Angebote: μCollaFibR und das CollaFibR 3D Gerüst. Diese Produkte werden mit der exklusiven und innovativen Trockenspinntechnologie von 3DBioFibR gefertigt, die zur Herstellung von Kollagenfasern im kommerziellen Maßstab bestimmt ist. Zusätzlich, am 21. Februar 2023, stellte TheWell Bioscience, ein führender Player auf dem Gebiet der 3D-Zellkulturplattformen, eine innovative Zellerntelösung vor. Bekannt als die VitroGel Organoid Recovery Solution, steht sie als Pionierleistung - die erste Lösung, die in der Lage ist, Organoide sowohl von tierischen extrazellulären Matrizen (ECM) als auch von synthetischen VitroGel Hydrogelen erfolgreich wiederherzustellen.
• Erhöhung der FuE-Aktivitäten in der 3D-Zellkultur: Die steigenden FuE-Tätigkeiten in der 3D-Zellkultur dürften im Voraus für das Wachstum des globalen 3D-Zellkulturmarktes helfen. Zum Beispiel haben Forscher der Okama Universität im August 2020 ein neues 3D-Zellkulturmodell von Pankreaskrebs geschaffen, das das bei Patienten charakteristisch beobachtete "fibrotische" Gewebe genau nachahmt. Am 31. März 2023 investierte ZEISS, ein in Deutschland ansässiger Hersteller von optischen Systemen und optoelektronischen Systemen, in den Life Science Start-up, InSphero, um den Einsatz von 3D-Mikrotissues in der Forschung und Arzneimittelentwicklung zu verbessern. Die neueste Fundraising-Runde für die InSphero AG, ein führender Anbieter von 3D-Spheroid- und Zellanalysen für die Pharma-Drogen-Erforschung und Sicherheitsbewertung, sah das Unternehmen eine achtstellige Summe an.
• Steigende Prävalenz von Krebs und Infektionskrankheiten: Das steigende Auftreten von Krebs und Infektionskrankheiten hat maßgeblich zum Wachstum des 3D-Zellkulturmarktes beigetragen. Zum Beispiel, nach Bericht der WHO im September 2022, Noncommunicable Diseases (NCDs) töten 41 Millionen Menschen jedes Jahr, entspricht 74% aller Todesfälle weltweit. Jedes Jahr sterben 17 Millionen Menschen vor 70 Jahren an einer NCD; 86 % dieser vorzeitigen Todesfälle treten in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen auf. Herz-Kreislauf-Erkrankungen machen die meisten NCD-Todes aus, oder 17,9 Millionen Menschen jährlich, gefolgt von Krebs (9,3 Millionen), chronischen Atemwegserkrankungen (4,1 Millionen) und Diabetes (2,0 Millionen einschließlich Nierenerkrankungen durch Diabetes). 3D-Zellkultur ist eine innovative Technik, mit der Zellen wachsen und in einer Umgebung interagieren können, die den in vivo Bedingungen von Geweben und Organen genau ähnelt. Diese Technologie bietet mehrere Vorteile gegenüber der traditionellen 2D-Zellkultur, insbesondere bei der Untersuchung komplexer Krankheiten wie Krebs und Infektionskrankheiten.

Abbildung 2. Globale 3D Zellkultur Marktanteil (%), Nach Region, 2023

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Globaler 3D Zellkulturmarkt - Regionale Analyse

Unter den Regionen wird Nordamerika geschätzt, eine beherrschende Stellung im globalen 3D-Zellkulturmarkt im Voraus zu halten. Die Existenz moderner Gesundheitsinfrastruktur, entwickelte Volkswirtschaften, die Präsenz wichtiger Akteure und unterschiedliche strategische Anstrengungen, die von ihnen durchgeführt werden, treiben die Industrie gemeinsam an. Der regionale Markt wird auch durch ein günstiges regulatorisches Umfeld, die Finanzierung von staatlichen und privaten Einrichtungen zur Entwicklung dreidimensionaler Kulturmodelle sowie eine beträchtliche Anzahl von Forschungseinrichtungen und Universitäten, die verschiedene stammzellbasierte Methoden untersuchen, unterstützt. Darüber hinaus treibt auch die zunehmende Geschäfts- und Anlagenerweiterung den Markt an. So kündigte MilliporeSigma, das Life Science-Geschäft von Merck KGaA, Darmstadt Deutschland, am 12. Juli 2023 die Investition von 25 Millionen US-Dollar für die Hinzufügung von 98.000 Quadratmetern Laborraum und die Fähigkeit, Zellkulturmedien an seiner Anlage in Lenexa, Kansas, USA zu produzieren.

Globaler 3D Zellkulturmarkt - Auswirkungen von Coronavirus (COVID-19) Pandemie

Aufgrund der COVID-19 Pandemie hatte der 3D-Zellkultursektor erhöhte Schwierigkeiten beim Ausgleich von Angebot und Nachfrage nach 3D-Zellkulturkomponenten. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Verfügbarkeit von Humanressourcen und unregelmäßigen und gestörten Supply Chain-Operationen Auswirkungen auf die Markterweiterung haben wird. Auf der anderen Seite profitieren die führenden Marktteilnehmer von der Spitze der Forschungsaktivitäten zur Schaffung neuartiger COVID-19 Arzneimittel.

Mit einem erhöhten Bedarf an wirksamen antiviralen Medikamenten und Impfstoffen wendete sich die pharmazeutische Industrie an fortgeschrittene Zellkulturmodelle wie 3D-Kulturen, um Drogenentdeckungs- und Entwicklungsprozesse zu beschleunigen. Forschung über Stammzelltherapien und regenerative Medizin hat ermutigende Ergebnisse für die Behandlung von COVID-19 erzeugt; so wird erwartet, dass diese Behandlungen die negativen Auswirkungen von Lockdowns auf der ganzen Welt kompensieren. Daher wird projiziert, dass der Gesamteffekt von COVID-19 für die Schlüsselakteure des 3D-Zellkulturmarktes moderat sein wird.

Globale 3D-Zellkulturmarktsegmentierung:

Der globale 3D-Zellkulturmarktbericht wird in Technologie, Anwendung, Endbenutzer und Region segmentiert.

• Nach Technik, der Markt wird zu extrazellulären Matrizen oder Gerüsten, Bioreaktoren, Gelen, Gerüst-freien Plattformen und Mikrochips segmentiert. Extrazelluläre Matrizen oder Gerüste werden projiziert, um den Markt zu dominieren. Das Wachstum in diesem Markt wird voraussichtlich durch Elemente wie die Verwendung von Gerüst-basierten Kulturen in der Gewebetechnik und regenerativen Medizin Anwendungen, Verbesserungen in Gerüstmaterialien und Fertigungsmethoden sowie steigende Forschungsförderung und Zusammenarbeit gefördert werden. Das Wachstum des Marktes wird voraussichtlich durch die jüngsten Produkteinführungen, laufende Forschung und technologische Fortschritte gefördert werden. Dolomite Bio, ein Biotechnologie-Unternehmen eingeführt brandneue hydrogel-fokussierte Reagenzkits im Juli 2022 für Hochdurchsatzzellenverkapselung in Hydrogelgerüsten. Die Entwicklung von Gerüsttechnologien wird kontinuierlich erforscht, was ein weiteres Element zur Förderung des Marktwachstums ist.
• Anwendung, der Markt wird in Forschung, Medikamentenentdeckung, Gewebetechnik, klinische Anwendungen und Stammzellbiologie segmentiert. Das Drogendetektionssegment wird geschätzt, dass im Prognosezeitraum höhere CAGR auf dem globalen 3D-Zellkulturmarkt zu verzeichnen ist. Die laufende Forschung bei der Entwicklung verschiedener Arten von 3D-Zellkultur zur Unterstützung der Drogenentwicklung wird voraussichtlich das Wachstum dieses Segments fördern. Zum Beispiel, im September 2021, UPM Biomedicals, ein führender Hersteller und Lieferant von holzbasierten biomedizinischen Produkten, gab bekannt, dass es einen Deal mit PerkinElmer Health Sciences, Inc., einem Branchenführer im Bereich der Life Sciences, erreicht hat, als Distributor der GrowDex und GrowDase TM Produktlinien des Unternehmens zu dienen. Durch die Kombination von PerkinElmers Zellbildgebungs- und Automatisierungsfähigkeiten mit den tierfreien 3D-Reagenzienoptionen und dem Know-how von UPM bietet diese neue Zusammenarbeit Forschern eine umfassende Lösung für eine hohe Durchsatz-Screening (HTS) von 3D-Zellkulturen in den frühen Stadien der Arzneimittelentwicklung.
• Endbenutzer, der Markt wird in Forschungslabore & Institute, Biopharmazeutische Industrie, Krankenhäuser und diagnostische Zentren, und andere segmentiert. Im Laufe der Prognosezeit wird erwartet, dass das Segment Biopharmazeutische Industrie den größten Marktanteil auf dem weltweiten 3D-Zellkulturmarkt hält. Unternehmen konzentrieren sich auf Service-Releases, um 3D-Zellkulturprozesse für Kunden anzubieten, die im biopharmazeutischen Geschäft aufgrund der erheblichen Vorteile von 3D-Zellkulturen in diesem Bereich anwesend sind. Zum Beispiel, am 12. April 2023, AnaBios, eine San Diego, US-basierte präklinische klinische Forschungsorganisation CRO erwarb menschliche Primär- und Zellkultur-Mediengruppe Cell Systems für einen unentschlossenen Preis in einem Deal, der ein erweitertes Portfolio von menschlichem Gewebe und Zellen gibt.

Unter allen Segmentierungen wird erwartet, dass das Anwendungssegment den Markt über den Prognosezeitraum dominiert, was einer zunehmenden Anwendung der 3D-Zellkultur in der Arzneimittelentwicklung zuzuschreiben ist.

Globale 3D Zellkultur Markt- Querschnittsanalyse:

Die 3D-Zellkultur in Nordamerika steigt aufgrund mehrerer Faktoren, einschließlich technologischer Fortschritte, verstärkter Übernahme durch Forscher, wachsende Anwendungen in verschiedenen Bereichen und Wachstumsinitiativen durch Marktteilnehmer. Im Mai 2021 erwarb CELLINK, ein Teil von BICO, ein Biokonvergence-Startup, Visikol Corp., ein US-amerikanisches Vertragsforschungsunternehmen, das führende Dienstleistungen in der 3D-Zellkultur, 3D-Gewebe-Bildgebung, Multiplex-Bildgebung und digitale Pathologie für Pharma- und Biotech-Unternehmen anbietet. CELLINK hat alle ausstehenden Aktien in Visikol Corp. für einen Kaufpreis von 7,5 Millionen US-Dollar auf bargeld- und schuldenfreier Basis erworben.

Globaler 3D Zellkulturmarkt: Schlüsselentwicklungen

• Im August 2021, Amerigo Scientific, ein Vertriebsunternehmen, das kritische Produkte und Dienstleistungen für die biomedizinischen und lebenswissenschaftlichen Forschungsunternehmen anbietet, erweiterte sein Zellkulturportfolio mit der Einführung von 3D-Zellkultur für wissenschaftliche Anwendungen. Dieses neue 3D-Zellkultursystem kann in Forschungsbereichen wie Medikamentenentdeckung, Medizin, Bewertung von Nanomaterialien und Grund-Lebenswissenschaften eingesetzt werden.
• Im August 2020, Corning Incorporated, ein US-amerikanisches multinationales Technologieunternehmen, kündigte die Einführung seines 3D Clear Tissue Clearing Reagent an, was eine schnelle und einfache Abbildung von Geweben in 3D-Zellkultur ermöglicht, ohne die zugrunde liegende Zellmorphologie zu schädigen. Diese von Visikol hergestellte und verkaufte Lösung ist nun kommerziell über Corning erhältlich und ergänzt das 3D-Zellkulturportfolio des Unternehmens.
• Im Oktober 2020 kündigte Merck, ein führendes Wissenschafts- und Technologieunternehmen, an, dass es mit D1Med, einem in Shanghai ansässigen biopharmazeutischen Start-up-Präzisions-Medizinunternehmen, zusammenarbeitet, um die Produktion von 3D-Zellkulturtechnologieanwendungen von D1Med zu beschleunigen.
• Im März 2022 startete CELLINK ein Teil von BICO, einem Biokonvergenz-Startup, das BIO CELLX, eine erste seiner Art Biodispensing-Plattform zur Automatisierung der 3D-Zellkultur. Durch die Bereitstellung von Zellbiologen mit vorvalidierten Protokollen beseitigt das BIO CELLX Barrieren für die Automatisierung von 3D-zellbasierten Assays, die auf die Krebsforschung und die Drogenentdeckung abzielen.
• Am 14. Juni 2023 erweiterte Sartorius, ein internationaler Anbieter von Pharma- und Laborgeräten und Stanford University, eine private Forschungsuniversität in Stanford, Kalifornien, USA, ihre Zusammenarbeit, um eine skalierbare Plattform für die groß angelegte menschliche iPSC-Produktion zu entwickeln.

Globale 3D Zellkultur Markt: Schlüssel Entwicklung

• Entwicklung von Organ-on-a-Chip und Mikrofluidik: Die Entwicklung von organ-on-a-Chip- und mikrofluidischen Systemen gewann Traktion. Diese Plattformen bieten fortschrittlichere und komplexe 3D-Zellkulturumgebungen, so dass Forscher die Interaktionen zwischen verschiedenen Geweben und Organen genauer nachahmen können. Zum Beispiel, im Dezember 2022, Emulate, Inc., der führende Anbieter von In-vitro-Modellen der nächsten Generation, gab die Veröffentlichung einer Meilensteinstudie, “Performance-Bewertung und ökonomische Analyse eines menschlichen Leber-Chips für prädiktive Toxikologie”, in Nature Communications Medicine demonstriert, dass der Emulate human Liver-Chip die Patientensicherheit verbessern und kleine klinische Testausfälle durch Lebertoxizität um bis zu reduzieren könnte 87%. Im März 2022 gab Draper, ein führender Anbieter von Organ-on-a-Chip- und Bioverarbeitungssystemen, eine Roadmap für seine Organ-on-a-Chip-Technologie bekannt, die den wachsenden Fokus auf gezielte und fortgeschrittene Therapien innerhalb der Drogenentwicklung anspricht.
• Fortschritte in der 3D-Biodrucktechnologie: 3D Bioprinting Die Technologie hat weiter vorangetrieben, so dass Forscher komplizierte 3D-Strukturen mit zellbeladenen Bioinks erstellen können. Bioprinting bot eine präzise Kontrolle über Zellplatzierung und Architektur, was es für Anwendungen in der Gewebetechnik und der regenerativen Medizin wertvoll macht. Zum Beispiel, im Januar 2021, 3D Systems, ein Unternehmen, das Ingenieure, Herstellung und Verkauf von 3D-Technologien kündigte seine Entscheidung, seine Entwicklungsbemühungen auf regenerative Medizin und Bioprinting-Lösungen deutlich zu erweitern.

Globaler 3D Zellkulturmarkt: Zurückhalten

• Hohe Kosten für die Implementierung von 3D-Zellkulturtechnologien: Der 3D-Zellkulturmarkt wächst aufgrund seiner Vorteile gegenüber der 2D-Zellkultur und des Verbots von Tierversuchen in mehreren Ländern rapide. Die hohen Kosten für die Implementierung von 3D-Zellkulturtechnologien sind jedoch eine große Herausforderung für das Wachstum des Marktes. Die Kosten dieser Technologien können je nach verschiedenen Faktoren, wie der Komplexität des Systems, der Produktionsskala und den spezifischen Anforderungen der Anwendung variieren. Das 3D-Zellkulturlabor umfasst verschiedene Instrumente und Verbrauchsmaterialien, die zur Entwicklung von 3D-Zellmodellen verwendet werden, wie CO2-Inkubatoren, Bioreaktoren, mikrofluidische Geräte und spezialisierte Bildgebungssysteme. Die Kosten dieser Instrumente können von einigen tausend Dollar bis zu mehreren hunderttausend Dollar je nach Komplexität und Funktionalität reichen. Beispielsweise kann ein grundlegender CO2-Inkubator rund USD 2.000 kosten, während Bioreaktoren von USD 10.000 bis über USD 100.000 reichen können. Die Kosten der Zellkultur hängen von der Zellquelle und den Wartungsanforderungen ab. Zelllinien aus kommerziellen Repositories können von einigen hundert bis mehr als tausend US-Dollar pro Fläschchen, je nach ihren Merkmalen und Nutzungsbeschränkungen. Primärzellen können aufgrund von Komplexitäten in Isolation und Charakterisierung teurer sein.
• Komplexität und Standardisierung der 3D-Zellkultur: 3D-Zellkulturtechniken können komplexer sein als herkömmliche 2D-Zellkulturmethoden, die spezialisierte Ausrüstung und Fachwissen erfordern. Das Fehlen standardisierter Protokolle und die Variabilität der Ergebnisse zwischen Laboratorien stellten Herausforderungen für die Reproduzierbarkeit und den Vergleich der Daten dar. Darüber hinaus sind die mangelnde Konsistenz zwischen Brunnen und Chargen der Zellkultur die anderen großen Barrieren bei der Einführung von 3D-Zellkulturtechniken. Die Forscher haben mehrere Probleme beim Einsetzen von Gerüsten/ECM in Mikroplattenbohrungen. Diese Inkonsistenz in den Produkten reduziert die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und reduziert damit die Effizienz der Forschung.

Globaler 3D Zellkulturmarkt - Key Players

Zu den wichtigsten Akteuren im globalen 3D-Zellkulturmarkt gehören Becton, Dickinson und Company, Thermo Fisher Scientific Inc., Lonza, Merck KGaA, 3D Biotek LLC, 3D Biomatrix, Inc., 3D Biomatrix, Inc. und REPROCELL Inc.

Definition: 3D Zellkultur ist eine künstlich geschaffene Umgebung. 3D Zellkultur ist eine Kulturumgebung, die biologische Zellen in allen drei Dimensionen mit ihrer Umgebung interagieren lässt. Zellen, die in der 3D-Zellkultur gewachsen sind, zeigen ähnliche Eigenschaften von Zellen, die in lebenden Organismen gefunden wurden, in Bezug auf zelluläre Eigenschaften und Verhalten. Diese Technik ermöglicht es den Zellen, in ihrer natürlichen Umgebung in einem in vivo Zustand zu wachsen.