世界の3D細胞培養市場（2023年～2031年）：製品別、用途別、エンドユーザー別、地域別
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世界の3D細胞培養市場規模は、2022年に 17.4億米ドルと評価され、2031年には 68.3億米ドルに達すると予測されています。2031年までに830億3,000万ドルに達し、予測期間中（2023-2031年）に年平均成長率16.4% で成長すると予測されています。 2D培養よりも3D培養技術を使用する利点やR&D活動への支出の増加などの要因が市場成長を刺激する。
3D細胞培養は、人体の生体内状況に酷似した生体外環境における生物学的細胞の配置として特徴付けられる。 3D細胞培養が分類される3つの主なカテゴリーは、従来の培養、臓器オンチップモデル、組織バイオエンジニアリングである。 3D細胞培養技術は、従来の方法よりも優れているため、創薬、毒性試験、組織工学、基礎研究において重要なツールとして認められている。 細胞を3次元（3D）培養すると、細胞外マトリックス（ECM）成分が発現し、培養環境との相互作用が向上する。
3D細胞培養市場の成長要因
2D培養よりも3D培養技術を使う利点
細胞培養技術が発明されて以来、細胞は実験器具に基板を貼り付けた2D（単層）で培養されてきた。 このような人工的な環境は、ヒトの体内で見られる生理的条件とは似ても似つかないため、このような体外実験を行い、その結果を臨床試験に反映させることは困難である。 さらに、細胞外マトリックスや他のいくつかの生物学的プロセスは、常に体内の細胞にさらされ、相互作用している。 しかし、主に特殊化した細胞では、細胞の機能性、表現型、形態が頻繁に失われることが、2次元表面上でのin-vitro細胞培養で見られる。 この細胞培養は、生体内の状況をうまく表現できていない。 一方、3D細胞培養は生体内環境を正確にシミュレートすることでこれらの問題に対処しており、優れたモデルとなっている。 2D細胞培養よりも優れているため、3D細胞培養は普及しつつあり、調査期間中の市場拡大に拍車をかけている。
研究開発活動への支出の増加
創薬や薬剤開発、幹細胞研究、がん治療など、いくつかの医療用途における3D細胞培養は、生物学的研究を推進している。 これは主に、分子レベルから生物全体のレベルまで、身体のプロセスや機能を再現する能力によって可能となる。 さまざまな製薬会社やバイオテクノロジー企業が、創薬、治療、治療法の全体的なコストと時間を削減するために、研究ベースの活動に投資を始めている。 ヘルスケア分野では、ここ数十年、公的機関や民間企業の投資が増加している。 政府機関や他の老舗企業は、小規模な新興企業に投資している。 したがって、製薬会社やバイオテクノロジー企業、組織からの資金提供や投資が全体的に増加することで、世界の3D細胞培養市場の成長はすぐに加速するだろう。
市場抑制要因
導入費用の増加
3D細胞培養は従来の単層培養よりも洗練されているため、最先端の細胞培養用品が必要となる。 その結果、実験全体の直接コストが上昇する。 3D細胞培養には利点があるが、3D足場や材料は2D細胞培養用の実験器具よりも高価である。 したがって、3D細胞培養を創薬に用いると、膨大な数の実験が必要となるため、創薬コストが賄えなくなる可能性がある。 さらに、3次元細胞培養におけるタンパク質や遺伝子の発現を調べるには、専用の顕微鏡が必要である。 合成ハイドロゲルやECMタンパク質も価格を上げる。 これらの要因は、実験プロセス全体のコストを上昇させるため、3D細胞培養を研究に好ましくないものにしている。 分析期間中、これは市場の成長を阻害すると予想される。
市場機会
技術の進歩
医療分野における数々の進歩の結果、テクノロジーは全体的なプロセスにおいて大きな役割を果たしている。 そのような技術革新のひとつに、3D細胞培養がある。 ここ数年、医薬品開発において細胞ベースのアプローチが浸透し、生化学的アッセイに徐々に取って代わられている。 3D細胞培養技術は、より質の高いin-vitroの結果を生み出す可能性を秘めており、医薬品開発業界で大いに受け入れられている。 さらに、イメージング技術を使って、研究者たちは3Dマイクロティッシュの開発のおかげで重要な結論に達することができた；
複数の企業が、新規治療薬を開発するために分析し、さらに研究できる3D画像を撮影するイメージング製品を開発している。 ヘルスケア関連製品におけるこうした開発の結果、3D細胞培養はさまざまな業種の研究に広く受け入れられるようになっている。 がん研究、再生医療、幹細胞研究などの分野での3D細胞培養製品の使用により、市場は拡大している。 さらに、3D足場を使用して組織を作成することにより、3Dマルチマテリアル印刷技術は、組織工学で3Dアクチュエータを使用するためにカスタマイズされた機能を提供することができます。 したがって、3D細胞培養製品やデバイスの技術開発は、近い将来、市場拡大のための有利な機会を生み出すと予想される。
地域別インサイト
北米： 市場シェア14.3％で圧倒的な地域
北米の3D細胞培養市場は、米国、カナダ、メキシコが大半を占めると予測されている。 数多くの製薬企業やバイオテクノロジー企業が、再生医療や創薬開発のために研究機関や臨床検査室と協力して3D培養技術を使用しているため、予測期間中も優位性を維持すると予測されている。 予測期間中、米国の3D細胞培養市場は北米市場全体で最大のシェアを占めると見られている。 3D培養製品に対する需要の高まりは、主に臓器移植の需要増と技術的に先進的なソリューションを目指した研究開発活動によって説明される。 研究プロセスを迅速化するため、ヘルスケア企業も協力して様々な研究機関を支援している。
ヨーロッパ 最もCAGRの高い急成長地域
ドイツ、フランス、イギリス、その他のヨーロッパ地域は、ヨーロッパ地域として調査されている。 世界の3D細胞培養市場では、この地域は2位になると予想されている。 この分野には大手バイオ医薬品企業が進出しており、民間団体による資金提供活動が活発化していることが背景にある。 加えて、ここ数年、欧州ではオルガノイドのバイオテクノロジー的研究開発と製品開発が学界と産業界の最前線で活発に行われている。 さらに、がん罹患率の増加により、がんの診断と治療に関する研究がより多く行われている。 がん患者のための個別化された薬物療法を開発するために、3D細胞培養がますます使用されるようになっている。 その結果、3D細胞培養製品の増加が予想され、市場の成長を支えている。 がん罹患率の増加に伴い、創薬のためのR&Dも増加すると予想される。
地域分析には、日本、中国、インド、オーストラリア、その他のアジア太平洋地域の4カ国が含まれている。 予測期間中、同地域の成長は加速すると予想されている。 がん、幹細胞、再生医療に関する研究が3D細胞培養製品を使用する可能性が高いため、この分野での需要が増加している。 例えば、日本の岡山大学は2020年8月、患者に見られる線維化組織を再現した3D細胞培養膵臓がんモデルを開発した。 研究者たちは、このモデルのおかげで、さまざまなレベルの線維化をターゲットに治療法を調整できるようになるだろう。 さらに、中国は新興市場であり、医薬品開発の研究開発を進めようとしている製薬企業やバイオテクノロジー企業にとって、新たな大きなチャンスになると考えられている。
ラテンアメリカ、中東、アフリカはLAMEAとして知られている。 ブラジルは、医療分野における研究需要の高まりから、LAMEAの市場拡大において重要な役割を果たしている。 例えば、疾病管理予防センターの科学者たちは、3Dミニ脳を使ってジカウイルスを研究した。 ジカウイルスへの感染は南アフリカやラテンアメリカで広まっている。 3D細胞培養の利点は、これらの疾患の治療に利用することができ、市場拡大につながる。 さらに、南アフリカを拠点とするノースウェスト大学（NWU）のCentre of Excellence for Pharmaceutical Sciences（PharmacenTM）では、研究目的の高度な細胞培養の取り組みに関する研究プロジェクトが進行中である。 同大学は現在、デンマークのバイオテクノロジー企業CelVivo IVSと共同で、がん研究を対象に3D細胞培養技術を利用している。 また、多くの製薬会社がこの分野で事業を拡大している。今後数年間、地理的拡大や財務的利益を得るための有益な機会を提供すると予想されているからである。
3D細胞培養市場のセグメンテーション分析
製品別
市場はスキャフォールドベースプラットフォーム、スキャフォールドフリープラットフォーム、ゲル、バイオリアクター、マイクロチップ、サービスに二分される。 スキャフォールドベースのプラットフォームセグメントは市場貢献度が最も高く、予測期間中のCAGRは17%で成長すると予想されている。 足場の特性や足場の材料の特性は、細胞の接着、増殖、活性化に影響する。 使用する材料、新組織の形成速度、足場の特性など、様々な特性は、要求される機械的機能と新組織形成の速度を達成するために、用途に合わせて変更する必要がある。 スキャフォールドの孔分布、孔隙率、露出表面積は、細胞が細胞外マトリックスに浸透する方法やその速度に影響を与えることで、再生プロセスが最終的にどの程度うまく機能するかに影響する。
スキャフォールドのないプラットフォームには、細胞外マトリックスや他のバイオマテリアルは存在しない。 これらのプラットフォームには表面がないため、細胞はその3D細胞外マトリックスを作り、配列することになり、生体内組織に酷似している。 スフェロイドは、自己組織化する細胞コロニーの球状クラスターである。 これらの技術は、栄養、酸素、二酸化炭素、老廃物など、細胞が自然に作り出す代謝および増殖勾配を正確に模倣するため、優れた生理学的モデルとなる。
用途別
市場はがん研究、幹細胞研究、創薬、再生医療に二分される。 細胞外マトリックス（ECM）、間質細胞、がん幹細胞、増殖腫瘍細胞はすべて、体外で典型的な細胞の形態と機能を持つ腫瘍を再現するために必要である。 これらの要素は影響を与え、相互作用し、最終的に腫瘍細胞培養モデルに生命を吹き込む。 これらの腫瘍細胞は、人体から取り出して2D環境で培養すると相互作用が失われ、がん治療に対する反応が変わってしまう。 しかし、3D細胞培養モデルは腫瘍の微小環境に酷似しているため、がん研究に使用することができる。
集中的な研究開発により、3D培養技術は現在、前臨床創薬における効果的なツールとして使用されており、もはや研究コミュニティに限定されるものではない。 最近の細胞生物学や組織工学の発展により、多種多様な3D細胞培養技術が開発されている。 これには特に、足場、多細胞スフェロイド、ハイドロゲル、3Dバイオプリンティング、オルガノイドなどが含まれる。 その結果、創薬プロセスの様々な段階において、3D細胞培養モデルがより頻繁に使用されるようになった。 リードの同定、前臨床最適化、標的の検証の段階が、3D細胞培養が最もよく使われるところである。
加えて、これらの培養は患者に特異的な細胞を体外で増殖させることができるため、病態生理学に3D細胞培養を導入することは、疾患に対して正確に個別化された医薬品を開発する有利な機会を提供する可能性がある。 さらに、3Dモデルでの薬物感受性は2D細胞培養モデルでのそれとは著しく異なるため、3D細胞培養は創薬と薬剤開発に極めて重要である。 同様に、スクリーニング方法の改善により、早期の薬物毒性や生理学的に価値のあるデータ収集が可能となり、創薬プロセスの加速化が期待される。
エンドユーザー別
市場はバイオテクノロジー・製薬企業、受託研究所、学術機関に二分される。 学術機関セグメントは市場への貢献度が最も高く、予測期間中のCAGRは16.5%で成長すると予測されている。 世界中の多くの機関や大学は、進行中の創薬、開発、スクリーニングの実践を考慮して、研究プロジェクトで3D細胞培養を使用する潜在的な成果を調査している。 様々なヘルスケア用途での3D細胞培養の需要増加により、複数の企業が研究機関や臨床研究所と提携している。 さらに、多くの学術機関が、様々な病状を治療する新しい方法を生み出すために、3D培養モデルに研究開発努力を集中している。 例えば、ヘルムホルツ協会の研究大学で現在行われている研究では、3D培養ベースのマイクロ・バイオリアクター・システムにおける最近の進歩、それに相当するin-vitroモデル、および潜在的な応用について調査している。
3D細胞培養モデルは、細胞により自然な環境を与えるため、新しい治療法や治療法の開発を加速すると期待されている。 病気や組織の発達を研究するための新しいモデルには、3D細胞培養が含まれる。 予測期間中、2D培養細胞よりも薬物反応や毒性の予測に優れているため、一部の製薬会社やバイオテクノロジー会社からの需要が増加すると予想される。 3D細胞のこうした特性により、無関係な薬剤候補の予備的排除や関連する薬剤化合物の検証が可能になる。 薬物反応の研究に3D細胞培養を利用することで、早期の真偽確認が可能となり、資源、時間、コストの節約につながる。 したがって、こうした疾患モデルは、バイオテクノロジー企業や製薬企業による、より効果的で信頼性の高い治療法の開発を加速させることができる。 また、世界の3D細胞培養市場における製薬・バイオテクノロジー企業セグメントの成長は、様々な技術の進歩、研究開発活動への多額の投資、生物医学用途における3D細胞培養の需要の増加、3D細胞培養医療製品のFDA承認が主な要因となっている。
3D細胞培養市場のセグメンテーション
製品別（2019-2031年）
足場なしプラットフォーム
ゲル
バイオリアクター
マイクロチップ
サービス
足場ベースのプラットフォーム
マクロスケール
マイクロスケール
ナノスケール
固体足場
用途別（2019-2031）
がん研究
幹細胞研究
創薬
再生医療
エンドユーザー別（2019-2031）
製薬・バイオテクノロジー企業
学術・研究機関
病院・診断ラボ
その他
目次
1. エグゼクティブサマリー
2. 調査範囲とセグメンテーション
3. 市場機会の評価
4. 市場動向
5. 市場の評価
6. 規制の枠組み
7. ESGの動向
8. 世界の3D細胞培養市場規模分析
9. 北米の3D細胞培養市場分析
10. ヨーロッパの3D細胞培養市場分析
11. APACの3D細胞培養市場分析
12. 中東・アフリカの3D細胞培養市場分析
13. ラタムの3D細胞培養市場分析
14. 競合情勢
15. 市場プレイヤーの評価
16. 調査方法
17. 付録
18. 免責事項
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