3D細胞培養市場の世界市場：製品別（足場なし、足場あり）市場規模2024年～2031年

2025年1月8日2025年1月8日 pr2

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3D Cell Cultures Market by Product (Scaffold Free, Scaffold-based), Application (Drug Discovery, Tissue Regeneration and Regenerative Medicines, Cancer Research, Stem Cell Technology), End User, and Regional Analysis from 2024 to 2031

3D細胞培養市場の規模とシェア分析

世界の3D細胞培養市場は、2024年の14億米ドルから2031年には26億米ドルに増加すると推定されています。2024年から2031年の予測期間における市場のCAGRは9.4%と予測されています。

科学者たちは、がん研究における3D細胞モデルにより、より現実的な環境で腫瘍の挙動や治療抵抗性を調査できるようになるかもしれません。例えば、免疫療法の反応を調査するために、ケンブリッジ大学の研究者は2024年に3D腫瘍モデルを作成しました。これは、カスタマイズされたがん治療につながる可能性があります。

アルツハイマー病、肝線維症、嚢胞性線維症などの疾患の研究では、3D細胞培養から作られた臓器の小型で簡素化されたレプリカであるオルガノイドがますます使用されるようになっています。神経科学研究を促進する3D培養の可能性は、2023年に『Nature』誌に掲載された研究で強調されました。この研究では、脳オルガノイドが神経発生異常の調査において研究者をどのように支援したかが示されました。

市場の主なハイライト

3D細胞培養市場は、創薬、疾患モデリング、個別化医療における独自の細胞モデルに対する需要の高まりを背景に、力強い成長を遂げています。
3D細胞培養技術は、従来の2Dモデルに代わるより正確な手法として、製薬研究、腫瘍学の研究、再生医療、毒性試験に広く採用されつつあります。
製薬会社、学術機関、研究機関間のパートナーシップは、技術開発、知識共有、標準化を加速させ、さらに採用を促進しています。
インドは予測期間中に年平均成長率（CAGR）約11%を記録する見通しです。
政府による有利な政策や資金調達イニシアティブは、特に癌研究、臓器移植、再生療法などの応用分野における研究開発努力を後押ししています。

研究活動への投資増加の中、北米は着実な成長を見せる

北米は2024年には世界の3D細胞培養市場のシェアの約40.9%を占める見通しです。この地域は2031年まで年平均成長率（CAGR）5.3%を維持すると予測されています。この地域は研究開発に重点的に取り組んでおり、過去10年間で3D細胞培養に多額の資金を投入してきました。例えば、

2023年には米国立衛生研究所（NIH）が3D細胞培養関連プロジェクトに2億米ドルを超える資金提供を発表しました。
米国環境保護庁（EPA）は、人体の健康リスク評価に関する革新的な手法やアプローチの開発と評価を行う11の機関に700万米ドルの研究助成金を交付しました。

その結果、北米では米国で技術の進歩が見られるようになりました。3D細胞培養分野における主要な特許申請には、さまざまな米国出願人が含まれています。新規出願人の多くは、米国とアジア太平洋地域で技術革新を展開しています。

ここ数年、同国のバイオエンジニアリング産業にも多額の投資が行われています。3D細胞培養の研究はバイオエンジニアリングの一部です。外国の資金提供機関の存在とインフラの活況が、北米における3D細胞培養の需要の高まりに貢献しています。一方、足場非依存性細胞培養セグメントは、人工足場を必要とせずに自然な組織環境を模倣できる能力により、2031年までの年平均成長率（CAGR）は10.3%になると予測されています。

足場材ベースの3D細胞培養がリードする、複数の薬剤スクリーニング能力

足場材ベースの3D細胞培養製品は、2024年には市場全体の約81%のシェアを占めると予測される。細胞は足場ベースの3D培養でマトリックスに埋め込まれ、足場材料の化学的および物理的特性が細胞の特性に影響を与える可能性が高い。さまざまな薬剤のスクリーニング、患者サンプルにおける薬剤の有効性の評価、個別化医療への道筋をつけるため、3Dベースの足場は患者由来の初代がん細胞を培養する優れたリソースである。

さまざまな浮遊培養技術と比較すると、ゲル包埋や足場は、生体内のがん細胞の3D構造を模倣する上でいくつかの利点があります。その理由は、三次元の細胞間および細胞と細胞外マトリックスの相互作用を含む、微小環境のシグナルの完全な範囲をより正確に模倣できるからです。

個別化医療への需要の高まりとともに、がん研究が注目を集める

用途別では、がん研究分野が2024年には31%のシェアを占める可能性が高い。 3D細胞培養は、個別化がん治療の開発において極めて重要である。例えば、

2024年にはメモリアル・スローン・ケタリングがんセンターの研究者が患者由来のオルガノイドを使用して免疫チェックポイント阻害剤の試験を行った。これにより、個々の患者に合わせた治療が可能となった。

このようなアプローチにより、免疫療法の有効性が向上し、最適な治療法を見極めるのに必要な時間を短縮できる。

市場導入とトレンド分析

米国市場が活況を呈している理由とは？

「研究開発の増加と特許ポートフォリオの拡大」

米国は、2024年には世界的な3D細胞培養市場の約38.4%のシェアを占める見通しです。

米国は研究開発に重点的に取り組み、過去10年以上にわたり3D細胞培養に多額の資金を投じてきました。その結果、技術的な進歩が見られました。3D細胞培養分野における特許申請の上位には、多数の米国出願人が名を連ねています。米国出願人は通常、米国とアジアの両方で技術革新を開発しています。

過去数年間、米国のバイオテクノロジー産業にも多額の投資が行われています。3D細胞培養の研究はバイオエンジニアリングの一部です。海外の投資機関の存在と、この地域のインフラの成長が、3D細胞培養の需要増加に貢献しています。

ドイツは3D細胞培養の有望な市場となるか？

「再生医療における認知度向上の取り組みと技術の採用」

ドイツは2024年には世界市場の約6.8%のシェアを占める見通しです。

3D細胞培養とドイツの3D細胞培養市場に対する一般の認知度を高める取り組みの一環として、ドイツ国内の3D細胞培養に関わる多くの組織や機関がトレーニングプログラムやセミナーも実施しています。この技術の採用を促進するための会議の開催や、政府による生物研究への財政支援により、ドイツの3D細胞培養市場は拡大しています。

再生医療と幹細胞研究における技術革新は、致命的な疾患やその他の類似した症状の治療に有望な成果をもたらしています。ドイツでは幹細胞療法と再生医療が広く採用されています。さらに、同国には強固な医療インフラが整っています。これらの要素が、予測期間中の同国の市場全体の成長を支えています。

インドが有望な市場として台頭している理由とは？

「増加する受託研究活動と幹細胞療法の研究」

インドは予測期間中に年平均成長率（CAGR）で約11.3%の成長が見込まれています。

インドはヘルスケア業界における研究開発をますます重視するようになってきています。この国には、腫瘍学、幹細胞、再生医療研究のための多数のプロジェクトに取り組むさまざまな受託研究機関があります。世界中の先進国と比較すると、この国の規制慣行はそれほど厳しくありません。幹細胞の入手に関しては、臍帯は容易に入手でき、倫理的な問題も生じないため、この業界の企業は幹細胞研究にそれを利用しています。

幹細胞は多能性であるため、血液関連のさまざまな疾患の治療に有益であると考えられています。その結果、患者からの医療需要の高まりに対応するために使用されています。したがって、インドにおける3D細胞培養市場の発展は、幹細胞治療の発展から恩恵を受けるでしょう。

カテゴリー別洞察

3D細胞培養では、細胞が成長するための人工的な環境を作り出し、その環境に対する細胞の反応を研究します。生きた細胞から組織や器官に似た3次元構造を作り出すことを3次元細胞培養（3D培養）といいます。他の細胞培養技術と比較すると、3D細胞培養は実用的で新しい機能を備えているため、広く採用されています。

細胞は、生体内の細胞外マトリックスを模倣するように設計・調整された足場またはマトリックス上で培養され、腫瘍および組織の3Dモデルが生成されます。3D細胞培養を構築するには、細胞が足場に接着し、その孔に入り込み、孔を満たします。体外細胞培養では、足場を物理的な支持システムとして使用することができます。

がん細胞は体外培養により良好な反応を示すため、細胞培養はさまざまな腫瘍学の研究に役立っています。体外培養のがん細胞は、がん研究で使用される細胞ベースのアッセイの重要な要素です。

前臨床段階における細胞ベースのアッセイの重要性は、2つの要因に起因しています。細胞ベースのアッセイのための病理学的および生理学的設定をシミュレートできる細胞モデルは、前臨床段階の開発に必要な時間を大幅に短縮することができます。

創薬、疾患モデリング、個別化医療におけるより正確で信頼性の高いモデルに対するニーズの高まりにより、3D細胞培養市場は著しい成長を遂げています。生体組織の複雑な環境を再現できない従来の2D細胞培養とは異なり、3D細胞培養は生体内の環境をより忠実に模倣する、より現実的なモデルを提供します。

この技術革新により、より優れた薬剤試験、より正確な疾患の理解、そして独自の治療ソリューションへの道が開かれました。この市場には、スフェロイド、オルガノイド、足場材など、幅広い技術が含まれます。また、製薬研究、毒物学、再生医療におけるさまざまな応用も含まれます。

この市場では、オルガノイドモデルの出現や高度に洗練された3Dバイオプリンティング技術など、著しい技術革新が起こっています。これらの技術革新により、研究や治療法開発のための、より複雑で機能的に関連性の高い細胞モデルの作成が可能になります。

これまでの成長と今後の見通し

世界の3D細胞培養市場は、2019年から2023年の期間に年平均成長率（CAGR）7.4%を記録しました。ヒトが細胞経路についてより深く理解するにつれ、医薬品開発のための新たなターゲットを見つけやすくなっています。そのため、腫瘍学の研究にますます注目が集まり、3D細胞培養市場を牽引しています。

米国国立がん研究所（NCI）は、他の研究機関と共同で、重要な研究イニシアティブに投資しています。がん研究事業にとって重要な特定のトピックに関する研究を促進し、支援することを目的としています。これには、NCIゲノムデータコモンズ（GDC）、Cancer Moonshot、米国臨床試験ネットワーク（NCTN）、NCIコミュニティ腫瘍学研究プログラム（NCORP）、RASイニシアティブなどが含まれます。

また、生体内の環境条件により近い状態を実現できることも、3D細胞培養業界の主な推進要因であると考えられています。細胞の維持、スクリーニング、細胞ベースの試験には、3D細胞培養が利用されています。

3D細胞培養の市場は、細胞を自然環境に近い状態で培養できるというこれらの培養の能力によって牽引されると推測されています。また、組織の極めて正確なモデルを生成することも可能です。3D細胞培養の多様な用途も、市場におけるエンドユーザーの需要増加に拍車をかけています。上述の要因により、世界市場は今後10年間、年平均成長率9.4%で高い成長を遂げる見通しです。

市場成長の推進要因

動物実験に関する厳格な規則が需要を後押し

動物を使った研究や実験という物議を醸すテーマに対して、さまざまなプロジェクトやキャンペーンが開始されています。例えば、

ヒューメイン・ソサエティ・インターナショナルが2024年に発表した数字によると、研究用に年間およそ1億1500万匹の動物が実験室で使用されています。実験室での試験では、動物に代わって3D細胞培養が使用されるようになることが予想されています。

動物実験は3D細胞培養に置き換えられつつあります。各国政府は、動物実験を制限し、代わりに3D細胞培養の利用を奨励する規制やガイドラインを実施しています。そのため、3D細胞培養の市場は、複数の組織からの支援や取り組みをより多く獲得しています。

その他にも、さまざまな政府機関や非営利団体が、実験動物に代わるものとして3D細胞培養の導入に取り組んでいます。これには、米国国家毒性プログラム、環境保護庁、米国国立衛生研究所などが含まれます。予測期間中、このような発展と意識の高まりにより、3D細胞培養業界の成長が加速する可能性があります。

バイオ医薬品に対する需要の高まり

ここ数十年間、3D細胞培養および関連製品に対する需要は飛躍的に増加しています。初の生物製剤であるヒュミリンは1982年に発売されました。米国食品医薬品局（FDA）は2019年に48種類の新しい生物製剤を承認しました。

革新的な治療法の開発とバイオシミラーとも呼ばれるジェネリックバイオ医薬品の利用が市場の成長を促進しています。3D細胞培養法で製造されたバイオシミラー医薬品の必要性は、バイオ医薬品業界を完全に変えるだろうと予測されています。

市場の抑制要因

投資不足と需要を妨げる望ましい足場特性

熟練した専門家は、研究分野に新たな理想をもたらすことで、研究開発における革新と成長をもたらすことができます。しかし、研究開発イニシアティブに従事する有資格者は不足しています。

低賃金、困難な業務、不十分なラボでのトレーニングなどが熟練した専門家の不足の主な原因となっています。3D細胞培養を扱うには、専門のラボでのトレーニングコースが必須となります。

これらのコースが高額であることが、今後10年間の3D細胞培養業界の発展を妨げる可能性があります。さらに、3D細胞培養トレーニングプログラムに対する認知度の低さから、ラボでの専門知識が不足していることが市場の成長を妨げています。

また、研究に対する政府の投資不足による実験用機器の不足も、市場の成長を妨げる要因となることが予想されます。したがって、必要なスキルを持つ人材の不足や、研究施設で必要とされる機器やその他のリソースの不足は、3D細胞培養市場に悪影響を及ぼす可能性があります。

従来の2D細胞培養と比較すると、3D細胞培養は細胞間相互作用により近いモデルを提供しますが、血管系はまだ適切に機能していません。足場は、成長中の細胞を支えるため、3D細胞培養において重要です。これらの組織工学用足場は、軟骨組織、軟組織、さらには硬組織の修復、再生、バイオファブリケーションに使用できます。

この手順の最終的な観察結果は、多孔性、表面体積比、および気孔分散に大きく依存します。組織工学における問題のひとつは、許容できる機械的特性を持つ足場を合成することが難しいことです。さらに、機械的強度に優れた多くの材料には多孔性がありません。望ましい足場特性が欠如していると、市場拡大が制限される可能性があります。

主な市場機会

新しい治療法をテストするための信頼性の高いプラットフォームの出現が新たな機会を生み出す

独自の創薬や個別化医療に対する需要の高まりを背景に、世界的な3D細胞培養市場は大幅な成長が見込まれています。従来の2D細胞培養モデルでは、ヒトの組織の複雑性を再現できないことがよくあります。そのため、3D細胞培養は、薬剤テストや疾患モデリングにおいて、より正確で効果的な代替手段となります。

製薬会社や研究機関は、新しい治療法をテストし、疾患のメカニズムを理解するための信頼性の高いプラットフォームを求めています。そのため、オルガノイドやハイスループットスクリーニングプラットフォームを含む3D細胞培養システムに対する需要は大幅に増加し、新たな機会をもたらすでしょう。

3D細胞培養市場の競合状況

製薬会社、学術機関、研究機関は、3D細胞培養技術の開発に向けて協力しています。そのため、技術進歩、知識の交換、プロトコルの標準化が促進され、これらの技術の採用がさらに広がることが期待されます。

政府による支援的な政策や官民両部門からの資金提供により、この分野の研究開発が加速している。例えば、2023年3月にはZEISS VenturesがInSpheroへの投資を行い、3D細胞培養研究の加速化を図った。同様に、2023年11月にはHeartBeat.bioが心臓病研究のための特殊な3Dヒト組織ベースの創薬プラットフォームの開発に494万米ドルを投資した。

最近の業界動向

2024年10月、ベルギーに拠点を置くUnivercells Technologiesは、Scale-X Nexoバイオリアクターを発表した。これは、複数の治療用途にわたる細胞培養プロセス開発の効率を高めることを目的として設計された。
2023年9月、ワシントン州を拠点とするCuri Bioは、NautilusとStingrayという2つの新しいプラットフォームを発表した。これらは、特に電気生理学の分野において、研究者が2Dおよび3Dの細胞培養を検査するのを支援することを目的としている。
2023年7月、カナダに拠点を置く3D BioFibRは、施設拡張と3Dバイオプリンティング用途に特化したコラーゲン繊維製品の発売に向けて、約352万米ドルの投資を確保した。

3D細胞培養市場のセグメンテーション

製品別

足場を使用しない3D細胞培養
足場を使用する3D細胞培養
- ハイドロゲルを使用する3D細胞培養
- 高分子硬質材料を使用する3D細胞培養

用途別

創薬
組織再生と再生医療
癌研究
幹細胞技術
その他

エンドユーザー別

バイオテクノロジーおよび製薬産業
学術研究機関
病院研究室
受託研究機関

地域別

北米
ヨーロッパ
東アジア
南アジアおよびオセアニア
中南米
中東およびアフリカ