Organ on chip Market

Globaler Marktüberblick für Organ-on-a-Chip

Der Markt für Organ-on-a-Chip wird im Prognosezeitraum 2023–2032 voraussichtlich ein Volumen von 0,23 Milliarden USD erreichen, bei einer CAGR von 11,7 %. 

Organs-on-a-Chips (OOCs) sind kleine Kunststoffgeräte mit biokompatiblen Mikrofluidkammern, die mehrere lebende menschliche Zellen in einer 3D-Kultur enthalten, die lebenswichtige physiologische Funktionen von Körperorganen simulieren. Diese Zellen werden in eine Umgebung gebracht, die Aspekte des menschlichen Körpers wie Morphologie, Bewegung, Fluss, elektrische Reize und Flüssigkeitsgradienten künstlich nachbildet.

Die Zahl der gemeinsamen Verkaufsvereinbarungen zwischen Pharmaunternehmen und Universitäts-Spin-offs hat zugenommen, und neue fortschrittliche OOC-Modelle kommen auf den Markt. Die erwartete Einführung fortschrittlicher organspezifischer Modelle und Human-on-a-Chip-Modelle dürfte das Wachstum des Organ-On-a-Chip-Marktes in Zukunft weiter steigern.

Die geringe Größe des Marktes ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass OOCs noch nicht vollständig kommerzialisiert sind. Sie befinden sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase und werden von einer begrenzten Zahl Endnutzer verwendet.

Die Zahl gemeinsamer Verkaufsvereinbarungen zwischen Pharmaunternehmen und Universitäts-Spin-offs hat deutlich zugenommen, begleitet von der Markteinführung neuartiger fortschrittlicher Modelle von Organ-on-a-Chip-Systemen (OOC). Die künftige Wachstumsrate des Organ-on-a-Chip-Marktes wird voraussichtlich durch die bevorstehende Entwicklung verbesserter organspezifischer Modelle und Human-on-Chip-Modelle weiter steigen. 

Darüber hinaus wird das Marktwachstum voraussichtlich durch verbesserte Screeningverfahren für Medikamente vorangetrieben, die zu verstärkten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten wichtiger Akteure der Branche geführt haben. Darüber hinaus werden strategische Anstrengungen und technologische Entwicklungen voraussichtlich zum Wachstum des Marktes in der prognostizierten Zukunft beitragen.

Das Marktwachstum wird hauptsächlich von zwei Schlüsselfaktoren beeinflusst: der erheblichen Kostensenkung bei der Medikamentenentwicklung, die durch die Verwendung von Organ-on-a-Chip-Modellen (OOC) erreicht wird, und der Verfügbarkeit von Mitteln sowohl staatlicher als auch nichtstaatlicher Gruppen. Das prognostizierte Wachstum mit einer hohen durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) kann auf die wachsende Zahl gemeinsamer Verkaufsvereinbarungen zwischen Pharmaunternehmen und Universitäts-Spin-offs sowie auf die Einführung neuer hochentwickelter Modelle der Organ-on-a-Chip-Technologie (OOC) auf dem Markt zurückgeführt werden. 

Die zukünftige Wachstumsrate des Organ-on-a-Chip-Marktes wird wahrscheinlich durch die bevorstehende Einführung hochentwickelter organspezifischer Modelle und Human-on-Chip-Modelle weiter gesteigert.

Im Juni 2024: Emulate, Inc. hat eine neue Version seiner Organ-on-a-Chip-Plattform auf den Markt gebracht, die die menschliche Leberfunktion besser simulieren soll. Dieses Upgrade soll die Genauigkeit von Studien zum Arzneimittelstoffwechsel verbessern.

Im April 2024 sicherte sich CN Bio im ersten Abschluss seiner Investitionsrunde der Serie B 21 Millionen US-Dollar, wozu Bayland Capital und CN Innovations Holdings Ltd maßgeblich beitrugen.

Markttrends für Organ-On-a-Chip

Die Fähigkeit von OOC-Modellen, die Kosten der Arzneimittelentwicklung drastisch zu senken, sowie Zuschüsse von staatlichen und nichtstaatlichen Einrichtungen sind die Hauptfaktoren, die das Marktwachstum beeinflussen. Aufgrund der zunehmenden Anzahl gemeinsamer Verkaufsvereinbarungen zwischen Pharmaunternehmen und Universitäts-Spin-offs sowie der Markteinführung neuer fortschrittlicher OOC-Modelle wird ein Anstieg mit dieser hohen CAGR erwartet. Die erwartete Einführung fortschrittlicher organspezifischer Modelle und Human-on-a-Chip-Modelle wird das Wachstum dieses Organ-On-a-Chip-Marktes voraussichtlich weiter steigern. Zuschüsse von staatlichen und nichtstaatlichen Einrichtungen waren bisher die wichtigsten Treiber der globalen OOC-Branche. Die Fähigkeit von OOC-Modellen, die Kosten der Arzneimittelentwicklung drastisch zu senken, wird künftig ein wichtiger Markttreiber sein.

Darüber hinaus wird erwartet, dass verbesserte Methoden des Arzneimittelscreenings, verstärkte Forschung und Entwicklung wichtiger Akteure, strategische Initiativen und zunehmende technologische Fortschritte das Marktwachstum im Prognosezeitraum ankurbeln werden.

Treiber

• Steigende Investitionen großer Unternehmen in die Organ-on-a-Chip-Forschung und Entwicklung (F&E)

• Die wachsende Nachfrage nach Arzneimittelscreening mit Organ-on-a-Chips

• Unternehmen, die Organ-on-Chips entwickeln, konzentrieren sich zunehmend auf einen integrierten Ansatz, OOCs für menschliche Krankheitsmodelle, personalisierte Arzneimitteltests und den regulatorischen Status von Tests mit MOOCs

• Zunehmende staatliche Initiativen und staatliche Förderung für die Forschung und Entwicklung von OOCs: Große Unternehmen wie Mimetas und InSphero arbeiten mit Behörden und Universitäten in den USA und Europa zusammen, um neuartige und wirksame OOCs zu entwickeln. So erhielt InSphero beispielsweise 2018 staatliche Förderung in Höhe von 10 Millionen US-Dollar für die Forschung und Entwicklung der genannten OOC-Modelle.

Einschränkungen

• Strenge staatliche Vorschriften für Arzneimittelzulassungen
• Die Komplexität von OOC-Modellen

Einblicke in das Marktsegment Organ-on-a-Chip

Einblicke in Organ-on-a-Chip-Organtypen

• Lung-on-a-Chip: Dies ist das größte Segment im Organ-on-a-Chip-Markt und hatte 2018 einen Anteil von rund 20 %. Lung-on-a-Chip ist ein komplexes dreidimensionales Modell einer lebenden, atmenden menschlichen Lunge auf einem Mikrochip.

• Heart-on-Chip: Ein Gerät zur Herstellung von Herzgewebe in dreidimensionalen Modellen. Es dient der Entwicklung von Herzmedikamenten und Kardiotoxizitätstests für die personalisierte Medizin und die Regeneration geschädigten Herzgewebes.

• Liver-on-Chip: Dieser Chip generiert biochemische und metabolische Informationen und zeigt die Leberfunktion an. Fluoreszierende Biosensorzellen im Chip zeigen Veränderungen der Leberzellfunktionen an, darunter Zelltod oder Schäden durch freie Radikale. Die wichtigsten Anwendungen von Leber-auf-Chips sind die Prüfung der allgemeinen Toxizität, der mechanistischen Toxizität und des Nährstoffstoffwechsels.

• Darm-auf-Chip: Diese Chips dienen der Untersuchung der Physiologie und Pathophysiologie des menschlichen Darms. Sie dienen auch als Forschungsinstrument für Anwendungen wie Stoffwechsel-, Ernährungs-, Infektions- und Arzneimittelpharmakokinetikstudien sowie die personalisierte Medizin.

• Nieren-auf-Chip: Nieren-auf-Chips bestehen aus Organchips, Zellen und Reagenzien. Diese Chips werden zur Prüfung der allgemeinen Toxizität, der mechanistischen Toxizität und des Arzneimitteltransports in den Nieren eingesetzt. 

• Haut-auf-Chip: Diese Chips werden zur Stimulierung von Entzündungen, Ödemen und zur medikamentösen Behandlung von Hautkrankheiten eingesetzt. Skin-on-Chips dienen der Kultivierung von Hautgewebe in einem mikrofluidischen System, das viele physikalische und biochemische Parameter der menschlichen Haut steuert.

• Blut-Hirn-Schranke-on-Chip: Diese Chips werden zur Aufrechterhaltung der Gehirnhomöostase, zur immunzytochemischen Analyse der Zellmorphologie und Proteinmarkerexpression, zur Permeabilitätsbestimmung und zur Kalziumbildgebung zur Untersuchung der neuronalen Funktionen des Gehirns eingesetzt.

• Human-on-Chip: Dabei handelt es sich um mikrofluidische Geräte, die mit lebenden menschlichen Zellen ausgekleidet sind und für die Arzneimittelentwicklung, Krankheitsmodellierung und personalisierte Medizin eingesetzt werden. Diese Chips werden auch zur Vorhersage der pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Wirkung von Arzneimitteln auf den menschlichen Körper eingesetzt.

Einblicke in die Anwendung von Organ-on-a-Chip

• Wirkstoffforschung: Das größte Segment im Organ-on-a-Chip-Markt, da sich eine große Anzahl von Pharmaunternehmen auf Arzneimitteltests mit Organ-on-a-Chip-Modellen konzentriert.

• Toxikologische Forschung: Sie ist das zweitgrößte Segment im Organ-on-a-Chip-Markt, da sich große Universitäten und Forschungszentren auf die Anwendung von OOCs in der Arzneimitteltoxikologie konzentrieren. Dabei handelt es sich im Vergleich zu anderen Arzneimitteltoxikologietests um ein deutlich fortschrittlicheres Modell. Methoden.

• Sonstige: Weitere Anwendungen von OOCs finden sich in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der Kosmetikindustrie.

Organ-on-a-Chip-Erkenntnisse für Endnutzer

• Pharmaunternehmen: Dies ist das größte Segment, da immer mehr Pharmaunternehmen OOCs für ihre Forschung und Entwicklung sowie für Arzneimitteltoxizitäts- und Wirksamkeitstests nutzen.

• Forschungseinrichtungen: Dies ist das zweitgrößte Segment im Organ-on-a-Chip-Markt, da sich große Universitäten, Forschungseinrichtungen und gemeinnützige Forschungszentren auf die Anwendung von OOCs in der Arzneimitteltoxikologie konzentrieren. So erhielt das Wyss Institute beispielsweise 2017 Fördermittel von der US-amerikanischen FDA in Höhe von fast 5,6 Millionen US-Dollar, um seine Organ-on-a-Chip-Technologie für Tests an Menschen einzusetzen.

• Sonstige: Hierzu zählen kleine Kliniken und Institute sowie einzelne Forscher, die an der Erforschung und Entwicklung von OOCs arbeiten.

Regionale Einblicke zu Organ-on-a-Chip

Amerika: Der größte regionale Markt für Organ-on-a-Chip-Technologien. Dies ist auf die breite Produkt- und Dienstleistungspalette wichtiger Akteure zurückzuführen, darunter die kundenspezifische Entwicklung neuer Chips mit spezifischer Organanordnung und die zunehmende toxikologische Prüfung von Chemikalien an verschiedenen Organzelltypen.

Europa: Es ist der zweitgrößte Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich stetig wachsen. Die Etablierung wichtiger OOC-Anbieter in fünf Ländern der Europäischen Union (EU), nämlich Großbritannien, Deutschland, Frankreich, Italien und Spanien; staatliche Initiativen und staatliche Förderung von Forschungsinstituten; die Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und Universitäten zur Entwicklung innovativer OOCs sowie eine gut ausgebaute Gesundheitsinfrastruktur dürften das Marktwachstum vorantreiben.

Asien-Pazifik: Der am schnellsten wachsende regionale Markt für Organ-on-a-Chip-Technologien. Darüber hinaus verfügt die Region über einen unterstützenden regulatorischen Rahmen für die Zulassung von OOCs in Südkorea, Australien, Japan und China. Dieser Faktor sowie die hohe Prävalenz chronischer Krankheiten werden den Markt im Prognosezeitraum antreiben.

Naher Osten & Afrika: Der Markt für Organ-on-a-Chip im Nahen Osten wird voraussichtlich aufgrund der Präsenz von Industrieländern wie Saudi-Arabien und Oman in der Region stärker wachsen als der afrikanische Markt.

Entwicklungen in der Organ-on-a-Chip-Branche

Im Januar 2024 kündigte Emulate eine Partnerschaft mit Pfizer an, um OoC-Modelle für die Arzneimittelforschung und Sicherheitstests zu entwickeln. Im September 2023 ging CN Bio, ein führendes auf Organ-on-a-Chip-Technologie (OOC) für die Entwicklung und Herstellung mikrophysiologischer Systeme (MPS) mit einzelnen und mehreren Organen spezialisiertes Unternehmen, eine strategische Partnerschaft mit LifeNet Health LifeSciences, auch bekannt als „LifeNet Health“, ein. LifeNet Health ist eine gemeinnützige Organisation, die weltweit für ihre Expertise im Bereich rein menschlicher Forschungslösungen anerkannt ist. Zweck dieser Zusammenarbeit ist es, die MPS-Reihe PhysioMimix® OOC von CN Bio mit validierten primären menschlichen Zellen zu versorgen.

Die Vereinbarung beinhaltet die Aufnahme der auf hohe Qualität und MPS validierten Leberzellen von LifeNet Health in das „In-a-Box“-Kit von CN Bio für nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH). Alternativ können Kunden diese Zellen direkt von LifeNet Health beziehen. Diese Zusammenarbeit bietet Kunden eine vereinfachte Lösung, um die vom Unternehmen entwickelten fortschrittlichen In-vitro-Lebermodelle zu replizieren und den Erfolg ihrer Tests zu steigern.

Im November 2023 kündigt Emulate Inc. die Einführung seiner neuen Liver-on-a-Chip-Plattform an, eines mikrofluidischen Geräts, mit dem die Leberfunktion in vitro modelliert werden kann. Die Liver-on-a-Chip-Plattform soll Forschern eine genauere und zuverlässigere Möglichkeit bieten, Lebererkrankungen zu untersuchen und neue Behandlungen zu entwickeln.

InSphero AG kündigt die Einführung seiner neuen Skin-on-a-Chip-Plattform an, eines mikrofluidischen Geräts, mit dem die Hautfunktion in vitro modelliert werden kann. Die Skin-on-a-Chip-Plattform soll Forschern eine genauere und zuverlässigere Möglichkeit bieten, Hautkrankheiten zu untersuchen und neue Behandlungsmethoden zu entwickeln.

Im November 2023 kündigt Organovo Inc. die Einführung seiner neuen Ex Vivo Kidney-Plattform an, einer biotechnologisch hergestellten Niere, mit der die Nierenfunktion in vivo modelliert werden kann. Die Ex Vivo Kidney-Plattform soll Forschern eine genauere und zuverlässigere Möglichkeit bieten, Nierenkrankheiten zu untersuchen und neue Behandlungsmethoden zu entwickeln.

Im April 2023 wurde einem Forscherteam der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) in Südkorea und des Eunpyeong St. Mary's Hospital der Catholic University of Korea die Entwicklung eines Multi-Organ-Chip-on-a-Chip unter Verwendung von 3D-Zelldrucktechnologie erfolgreich abgeschlossen. Dieser innovative Chip soll die mit Typ-2-Diabetes (T2D) verbundenen pathologischen Zustände genau nachahmen. Um die pathogenen Eigenschaften von Diabetes und seine Folgen zu simulieren, produzierte das Studienteam Biotinten aus Bauchspeicheldrüse, Fettgewebe und Leber, die signifikante Assoziationen mit Typ-2-Diabetes (T2D) aufweisen.

Anschließend nutzten die Forscher 3D-Zelldrucktechniken, um eine Multi-Organ-Chip-on-a-Chip-Plattform herzustellen, die strategisch darauf ausgelegt ist, die mit Typ-2-Diabetes (T2D) verbundenen pathologischen Merkmale genau zu replizieren.

Wichtige Akteure im Organ-on-a-Chip-Markt

• CN Bio Innovations Limited (UK)
• Emulate, Inc. (USA)
• TissUse GmbH (Deutschland)
• MIMETAS BV (Niederlande)
• Hµrel Corporation
• Nortis, Inc. (USA)
• InSphero (Schweiz)
• TARA Biosystems, Inc. (USA)
• Axosim (USA)
• Organovo Holdings Inc. (USA)
• BioIVT (USA)
• HemoShear Therapeutics, LLC (USA)