Marktgröße, Marktanteil, Wachstum und Branchenanalyse für Protein-Engineering, nach Typ (Rationales Protein-Design, Irrationales Protein-Design), nach Anwendung (Graduiertenschule, Labor, Medizinunternehmen, Sonstiges) sowie regionale Einblicke und Prognosen von 2026 bis 2035

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PROTEIN-ENGINEERING-MARKTÜBERSICHT

Der weltweite Protein-Engineering-Markt soll von etwa 2,33 Milliarden US-Dollar im Jahr 2026 auf 14,48 Milliarden US-Dollar im Jahr 2035 steigen und zwischen 2026 und 2035 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 12,9 % wachsen. Nordamerika führt mit einem Anteil von 35–40 % aufgrund von Biotech-Startups und Pharma; Europa und der asiatisch-pazifische Raum halten zusammen 50–55 %, da die industrielle Biotechnologie die Waage hält.

Die Disziplin Protein Engineering ist ein wachsender Forschungsbereich, der sich der Entwicklung neuer oder verbesserter Proteine ​​für den Einsatz in verschiedenen Bereichen widmet, darunter Gesundheitswesen, Biotechnologie, Landwirtschaft und Lebensmittelindustrie. Bei der Verwendung von De-novo-Ansätzen wie gerichteter Evolution und rationalem Design „designen" Wissenschaftler Proteine ​​auf der Grundlage von Anforderungen, beispielsweise dem Bedarf an Medikamenten oder produktiven Enzymen in der biopharmazeutischen Industrie. Dieses Wachstum ist auf die steigende Nachfrage nach therapeutischen Proteinen, die Entwicklung robuster Bioinformatik- und Computerwerkzeuge sowie das breitere Anwendungsspektrum für Anwendungen in der synthetischen Biologie zurückzuführen. Die Entwicklung von Proteinen ist für die globale Gesundheit von entscheidender Bedeutung: Innovation bei präzisen Therapeutika und Gesundheitsfürsorge, umweltfreundliche Lösungen für Gesundheitsprobleme und mehr. Erhöhte Forschungsmittel sowie multilaterale Beziehungen zwischen akademischen, industriellen und staatlichen Organisationen treiben neue Entwicklungen und Märkte voran.

WICHTIGSTE ERKENNTNISSE

AUSWIRKUNGEN VON COVID-19 

Der Protein-Engineering-Markt wirkte sich aufgrund der Unterbrechung der Lieferkette während der COVID-19-Pandemie negativ aus

Die globale COVID-19-Pandemie war beispiellos und erschütternd, da der Markt im Vergleich zum Niveau vor der Pandemie in allen Regionen eine geringere Nachfrage als erwartet verzeichnete. Das plötzliche Marktwachstum, das sich im Anstieg der CAGR widerspiegelt, ist darauf zurückzuführen, dass das Marktwachstum und die Nachfrage wieder das Niveau vor der Pandemie erreichen.

Aufgrund der Schließung von Laboren, der Einstellung laufender klinischer Studien und der Einführung neuer Produkte bestehen durch COVID-19 mehrere Risiken für den Marktanteil von Protein Engineering. Um die Pandemie einzudämmen, standen weniger Mittel für Projekte zur Verfügung, die nichts mit COVID zu tun hatten, und daher waren die Fortschritte bei therapeutischen Proteinen und ähnlichen Projekten begrenzt. Darüber hinaus wirkten sich Unterbrechungen der Lieferkette auf die Verfügbarkeit der benötigten Reagenzien und der Ausrüstung für die Studie aus. Dies führte bei vielen Organisationen zu einer Neuausrichtung der Aufmerksamkeit auf die Pandemie und weg vom Protein-Engineering. Während die Krise die Bedeutung des Fachgebiets für die Entwicklung von Diagnostika und Behandlungen unterstrich, stagnierte die Marktentwicklung in den meisten relevanten Sektoren und verlangsamte den Fortschritt in den interdisziplinären Bereichen, die von Protein-Engineering-Lösungen abhängig sind.

NEUESTE TRENDS

Zunehmende Einführung künstlicher Intelligenz im Protein-Engineering-Markt, um das Marktwachstum voranzutreiben

Ein auf dem Protein-Engineering-Markt aufkommendes Thema ist der Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen bei der Proteinentwicklung und -optimierung. Intelligente automatisierte Systeme beschleunigen die Proteinmodellierung, verwenden hochpräzise Modelle zur Identifizierung von Proteinstrukturen und erkennen funktionelle Verbesserungen, die zu schnelleren Zeiten und geringeren Kosten bei der Entwicklung von Proteinen führen. Diese Werkzeuge verbessern die Produktivität sowohl systematischer als auch „Brute Force"-Methoden beim Proteindesign und eröffnen neue Möglichkeiten bei der Behandlung von Krankheiten mithilfe therapeutischer Proteine, effizienter Enzymproduktion und synthetischer Biologie. Es wird angenommen, dass die Weiterentwicklung der KI die Innovation fördert, die Genauigkeit erhöht und die Anwendung von Protein-Engineering-Technologien in verschiedenen Bereichen erweitert.

• Nach Angaben der US-amerikanischen National Institutes of Health (NIH) wurden im Jahr 2022 über 3.200 Protein-Engineering-Studien registriert, was die zunehmende Einführung von Techniken des rationalen Designs und der gerichteten Evolution in der Arzneimittel- und Enzymentwicklung unterstreicht.

• Nach Angaben der European Molecular Biology Organization (EMBO) verwendeten mehr als 65 % der neu veröffentlichten Proteinstrukturstudien im Jahr 2021 manipulierte Proteinvarianten, was einen zunehmenden Trend zur Funktionsoptimierung in Forschungsanwendungen widerspiegelt.

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PROTEIN-ENGINEERING-MARKTSEGMENTIERUNG

Nach Typ

Basierend auf dem Typ kann der globale Markt in Rational Protein Design und Irrational Protein Design kategorisiert werden

• Rationales Proteindesign: Setzt Computermodelle ein, um die Notwendigkeit von Änderungen an Proteinen vorherzusagen, damit bestimmte Eigenschaften mit Genauigkeit und Schnelligkeit erreicht werden können.

• Irrationales Proteindesign: Unterteilt in zwei Hauptkategorien, die Zufalls- und Auswahlverfahren nutzen, um überlegene Proteine ​​zu identifizieren, ohne ihre Konformation zu verstehen.

Auf Antrag

Basierend auf der Branchenanalyse kann der globale Markt in Graduiertenschulen, Labore, medizinische Unternehmen und andere kategorisiert werden

• Graduiertenschule: Universitäten tragen zur Entwicklung der Protein-Engineering-Wissenschaft bei und schaffen neue Fachkräfte.

• Labor: Forschungslabore setzen Biomoleküle frei, um Tests und biochemische Prozesse durchzuführen und dabei technische Verfahren zur Analyse und Veränderung von Proteinen anzuwenden.

• Medizinunternehmen: Spezialisiert auf die Entdeckung, Entwicklung, Produktion und Vermarktung therapeutischer Proteine ​​und Enzyme, um aktuelle und zukünftige Gesundheitsbedürfnisse zu erfüllen.

• Sonstiges: Dazu gehören Unternehmen aus der Agrarindustrie wie Landwirtschaftsbetriebe bis hin zu Lebensmitteltechnologieunternehmen, die Protein-Engineering für wertvolle Fortschritte einsetzen.

MARKTDYNAMIK

Die Marktdynamik umfasst treibende und hemmende Faktoren, Chancen und Herausforderungen, die die Marktbedingungen angeben.

Treibende Faktoren

Steigende Nachfrage nach Biopharmazeutika um den Markt anzukurbeln

Da die Häufigkeit chronischer Krankheiten wie Krebs, Diabetes und Autoimmunerkrankungen weiter zunimmt, wächst der Bedarf an therapeutischen Proteinen wie monoklonalen Antikörpern, Insulinanaloga und dem Markt für Protein-Engineering. Durch Protein-Engineering ist es möglich, hochselektive, wirksame und am wenigsten antigene Biopharmazeutika herzustellen. Bei einigen ADCs und Fusionsproteinen handelt es sich um andere Arten von Formaten, von denen man annimmt, dass sie eigenständige therapeutische Wirkungen haben. Diese steigende Nachfrage nach proteinbasierten Arzneimitteln in Kombination mit der Entwicklung des Ansatzes zur personalisierten Medizin erweitert die Möglichkeiten des Protein-Engineerings weiter, um einen stetigen Strom neuer Therapeutika bereitzustellen, um den weltweiten Gesundheitsanforderungen gerecht zu werden.

• Nach Angaben der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) verwendeten über 220 biologische Arzneimittel in aktiven klinischen Studien im Jahr 2022 manipulierte Proteine ​​zur Verbesserung der Stabilität oder Spezifität, was die Nachfrage nach maßgeschneiderten Proteintherapeutika unterstreicht.

• Nach Angaben der Europäischen Arzneimittel-Agentur (EMA) verwendeten mehr als 75 % der proteinbasierten Enzymtests in Europa im Jahr 2021 rekombinante oder manipulierte Proteine, was ihre wesentliche Rolle in der industriellen und pharmazeutischen Forschung unterstreicht.

Fortschritte bei Computertools und synthetischer Biologie zur Erweiterung des Marktes

Das Protein-Engineering hat durch die Kombination von Computertools und Bioinformatik großen Nutzen gebracht. Softwareplattformen, die künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen nutzen, reduzieren die Komplexität des Proteindesigns, sagen offen Struktur-Funktions-Beziehungen voraus und analysieren Mutationen für eine verbesserte Proteinfunktionalität. Diese Werkzeuge machen das rationale Proteindesign präziser und effizienter als Methoden mit experimentellen Ansätzen, die zeitaufwändig und kostspielig sind. Sie fördern auch Fortschritte in der synthetischen Biologie und Enzymtechnik; Dies ermöglicht den Einsatz in der Pharmaindustrie, in der großtechnischen Bioverarbeitung und in der umweltfreundlichen Landwirtschaft. Daher wird der Markt mit zunehmenden Rechenverbesserungen von Forschern und Unternehmen durch verschiedene Komplikationen bei den Herausforderungen beim Proteindesign angetrieben.

Zurückhaltender Faktor

Hohe Entwicklungskosten und Komplexität behindern das Marktwachstum

Der Markt für Protein-Engineering unterliegt einem hohen Maß an Zurückhaltung, da er teuer ist und ein hohes Maß an Forschung, Entwicklung und Produktion erfordert. Die Entwicklung und Gewinnung von De-novo-Proteinen erfordert Technologie, Fähigkeiten und Reagenzien, die oft kostspielig sind. Die Erlangung der behördlichen Zulassung für therapeutisch aktive Proteine ​​ist mit zusätzlichen Kosten und Zeitaufwand verbunden, da diese Moleküle strenge Sicherheits- und Wirksamkeitstests erfordern. Vor allem kleine und mittlere Unternehmen haben mit finanziellen Schwierigkeiten zu kämpfen und sind aufgrund ihrer Zwänge nicht in der Lage, aus eigener Kraft Mittel zu beschaffen, um im Wettbewerb zu bestehen und Innovationen voranzutreiben. Darüber hinaus stellt die Herstellung skalierbarer und stabiler Proteine ​​eine Herausforderung dar, birgt Risiken für eine weit verbreitete Anwendung und verhindert die zunehmende Kommerzialisierung neuer proteinbasierter Lösungen.

• Nach Angaben des National Center for Biotechnology Information (NCBI) gelang es im Jahr 2021 bei etwa 42 % der Protein-Engineering-Experimente nicht, die gewünschte Faltung oder Aktivität zu erreichen, was auf technische Herausforderungen bei Design und Expression zurückzuführen ist.

• Wie das US-Energieministerium (DOE) berichtet, erfordern Protein-Engineering-Plattformen mit hohem Durchsatz energieintensive Bioreaktoren mit durchschnittlich 12 kWh pro Liter Kultur, was zu Einschränkungen bei den Betriebskosten führt.

Ausweitung auf nicht-therapeutische Anwendungen, um Marktchancen für das Produkt zu schaffen

Gelegenheit

Auf dem Protein-Engineering-Markt zeichnet sich ein Trend ab, der sich in Nichtbehandlungssegmente wie Landwirtschaft, Lebensmitteltechnologie und sogar Umweltmanagement diversifiziert. Synthetische Enzyme werden häufig in umweltfreundlichen industriellen Anwendungen wie der Produktion von Biokraftstoffen und biologisch abbaubaren Kunststoffen eingesetzt. Im Agrarsektor werden Proteine ​​für die Produktion von Nutzpflanzen identifiziert, die gegen Chemikalien resistent sind und die Fruchtbarkeit wirksam steigern. Ebenso nutzt die Lebensmittelindustrie Protein-Engineering, um pflanzliche Proteinprodukte herzustellen, die einen besseren Geschmack und ein besseres Gefühl haben. Diese Anwendungen stehen im Einklang mit globalen Nachhaltigkeitszielen, da sie eine Nachfrage schaffen, um Investitionen anzukurbeln und die sektorübergreifende Zusammenarbeit zwischen BTAs und anderen Branchen zu fördern. Eine solche Diversifizierung bietet die großartige Gelegenheit, neue Einnahmequellen auf dem Markt zu erkunden.

• Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) nutzten im Jahr 2022 über 1.100 globale Impfprogramme künstlich hergestellte Antigene, was eine erhebliche Chance für Protein-Engineering in Immuntherapien der nächsten Generation eröffnete.

• Nach Angaben des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) basierten im Jahr 2021 über 600 landwirtschaftliche Enzymformulierungen auf gentechnisch veränderten Proteinen, was einen wachsenden Markt für Biokatalyse- und Pflanzenschutzanwendungen darstellt.

Der Umgang mit regulatorischen und ethischen Bedenken könnte eine potenzielle Herausforderung für Verbraucher darstellen

Herausforderung

Es bestehen Bedenken hinsichtlich der mangelhaften Einhaltung der Regulierungsstandards und der Wahrnehmung ethischer Probleme. Aufgrund hoher Sicherheits- und Wirksamkeitsstandards ist die Herstellung therapeutischer Proteine ​​teuer und zeitaufwändig; Die meisten von ihnen werden strengen Tests und Dokumentationen unterzogen, bevor sie auf den Markt gebracht werden können. Gleichzeitig haben ethische Kontroversen im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Genen und Zellen sowie der synthetischen Biologie viele gesellschaftliche und rechtliche Fragen aufgeworfen, insbesondere im Zusammenhang mit der persönlichen Gesundheit und GVO. Es ist immer schwierig, ein Gleichgewicht zwischen öffentlichem Vertrauen und Innovationskraft zu finden. Die Herausforderung wird durch die Notwendigkeit grenzüberschreitender Schirmherrschaften im Einklang mit globalen Standards noch komplexer, um die grenzüberschreitende Zusammenarbeit und den Marktzugang zu erleichtern, was immer noch ein allumfassender Prozess ist.

• Nach Angaben der US-amerikanischen Arbeitsschutzbehörde (OSHA) standen im Jahr 2021 etwa 1.200 Laborvorfälle im Zusammenhang mit der Handhabung von Proteinen und rekombinanten DNA-Verfahren, was Sicherheits- und Eindämmungsherausforderungen verdeutlicht.

• Nach Angaben des Europäischen Bioinformatik-Instituts (EBI) erforderten über 30 % der manipulierten Proteine ​​aufgrund unerwarteter struktureller Instabilität eine iterative Neugestaltung, was die technischen Einschränkungen bei der Vorhersagemodellierung verdeutlicht.

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REGIONALE EINBLICKE IN DEN PROTEIN-ENGINEERING-MARKT

• Nordamerika

Unter den Weltregionen hat Nordamerika aufgrund erheblicher Investitionen in die Biotechnologie, erhöhter Forschungsstipendien und einer gesunden Gesundheitsfürsorge den höchsten Marktanteil für Protein-Engineering. Die Dominanz der Region wird auf etablierte Pharma- und Biotechnologieunternehmen, renommierte akademische Institutionen und staatliche Maßnahmen zur Förderung der Innovation zurückgeführt. Der US-amerikanische Protein-Engineering-Markt hat aufgrund der wachsenden Nachfrage nach personalisierter Medizin sowie der aufkommenden Technologien wie der Anwendung künstlicher Intelligenz im Proteindesign hauptsächlich den globalen Markt für Proteintherapeutika dominiert. Allerdings treibt das äußerst günstige Investitionsklima in Verbindung mit der Risikokapitalfinanzierung die Entwicklung wirklich voran. Nordamerika hat auch den Vorteil, über ein gut entwickeltes Rechtssystem zu verfügen, das zwar für die Mehrheit immer noch streng ist, aber zur kontinuierlichen Entwicklung von Protein-Engineering-Lösungen mit hohem Mehrwert beiträgt.

• Europa

Aufgrund seines Schwerpunkts auf Kooperationen und Forschung und Entwicklung ist Europa im gesamten Markt für Protein-Engineering stark vertreten. Die Region beherbergt eine große Anzahl biopharmazeutischer Unternehmen, akademischer Einrichtungen und staatlicher Programme und verspricht daher großes Potenzial für innovatives Wachstum. Zu den führenden Akteuren auf dem aktuellen Markt zählen Deutschland, das Vereinigte Königreich sowie die Schweiz, insbesondere bei therapeutischen Proteinen und Enzymen. Protein-Engineering wurde auch in der Landwirtschaft und im Umweltbereich übernommen, was bedeutet, dass nachhaltige Lösungen, die von der Europäischen Union unterstützt werden, auch sein Wachstum beeinflusst haben. Darüber hinaus bilden zukünftige Finanzierungspartnerschaften und -programme, einschließlich Horizon Europe, die Grundlage für die Wettbewerbsfähigkeit der Region in Forschung und Entwicklung für die Kommerzialisierung.

• Asien

Asien entwickelt sich zu einem dominanten Akteur auf dem Protein-Engineering-Markt, angetrieben durch schnelle Fortschritte in der Biotechnologie und zunehmende Investitionen in Forschung und Entwicklung. Länder wie China und Indien stehen an vorderster Front, angetrieben durch den wachsenden Gesundheitsbedarf, qualifizierte Arbeitskräfte und staatliche Initiativen zur Förderung von Innovation. Die Zahl der Auftragsforschungsorganisationen (CROs) und der biopharmazeutischen Herstellung hat zugenommen, weshalb Protein-Engineering und andere Projekte in der Region im Vergleich zu anderen Ländern relativ günstig sind. Darüber hinaus verbessert der wachsende Markt für Anwendungen der synthetischen Biologie und Enzymtechnik in der Industrie und Landwirtschaft in Asien die Marktposition. Das zunehmende Wirtschaftswachstum der asiatischen Länder und deren zunehmende Geschäftsbeziehungen zu westlichen Unternehmen stärken die Position des Unternehmens in diesem aktiven Bereich zusätzlich.

WICHTIGSTE INDUSTRIE-AKTEURE

Wichtige Akteure der Branche gestalten den Markt durch Innovation und Marktexpansion

Wichtige Akteure der Branche Auf dem Protein-Engineering-Markt bietet Thermo Fisher Scientific modernste Technologien zur Proteinidentifizierung und -technik an und Amgen Inc bietet proteinbasierte Medikamente an. Agilent Technologies & Bio-Rad Laboratories verfügt über mehrere notwendige Werkzeuge und Produkte für die Proteinforschung. Die Danaher Corporation treibt die Weiterentwicklung von Protein-Engineering-Tools voran und Merck KGaA hat sich auf therapeutische Tools konzentriert. Die Bruker Corporation beteiligt sich an der Molekular- und Materialanalyse, um die Einsatzmöglichkeiten des Protein-Engineerings zu verbessern. Sie vereinen fortschrittliche Technologien, intensive Forschung und Entwicklung sowie Partnerschaften, um wertvolle Lösungen für einzelne Bedürfnisse im Gesundheitswesen, in der Landwirtschaft und auf Industriemärkten bereitzustellen.

• Agilent – ​​Nach Angaben der US-amerikanischen National Institutes of Health lieferte Agilent im Jahr 2022 Proteinanalysegeräte an über 1.400 Forschungslabore und ermöglichte so Protein-Engineering-Experimente mit hohem Durchsatz.

• Ab-Sciex – Wie das US-Energieministerium berichtet, wurden Ab-Sciex-Instrumente im Jahr 2021 zur Analyse von über 2.500 Proteinvarianten eingesetzt und unterstützten so eine groß angelegte enzymatische Optimierung.

Liste der führenden Protein-Engineering-Unternehmen

• Agilent (U.S.)
• Ab-Sciex (U.S.)
• Bio-Rad  (U.S.)
• Bruker (U.S.)

ENTWICKLUNG DER SCHLÜSSELINDUSTRIE

Im Mai 2024: Das Start-up Shiru aus der Tech-Bio-Branche führt einen On-Demand-Dienst namens ProteinDiscovery.ai ein, der es Menschen wie Lebensmittelwissenschaftlern ermöglicht, Proben bestimmter Proteine ​​zu bestellen und dann ihre eigene Entdeckung durchzuführen. Ziel dieser Plattform ist es, die Nutzung der vielen Millionen natürlicher Proteine, die im Laufe der Jahre durch Forschung und Entwicklung entdeckt wurden, zu nutzen, um die Schmackhaftigkeit, das Texturprofil und andere wünschenswerte Eigenschaften von Lebensmitteln und Verbraucherprodukten zu verbessern.

BERICHTSBEREICH

Der Markt für Protein-Engineering entwickelt sich rasant, was auf die jüngste Entwicklung der Biotechnologie-Industrie und den steigenden Bedarf an Protein-Medikamenten zurückzuführen ist. Schätzungen zufolge betrug die Marktgröße für Meeresbeschichtungen im Jahr 2023 eine Milliarde US-Dollar und wird voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate zwischen 2024 und 2030 wachsen und bis 2030 eine Milliarde US-Dollar erreichen. Dabei handelt es sich um Aktivitäten, die von der zunehmenden Inzidenz chronischer Krankheiten bis hin zur Entwicklung proteinbasierter Medikamente reichen; die Einführung fortschrittlicher Werkzeuge und Techniken zur Erleichterung des Designs und der Synthese der Proteine. Darüber hinaus beschränkt sich der Einsatz von Protein Engineering nicht nur auf die therapeutische Industrie, sondern auch in der Landwirtschaft und der industriellen Biotechnologie, wodurch die Märkte für das Produkt erweitert werden. Allerdings können Faktoren wie hohe Entwicklungskosten und ein strenges regulatorisches Umfeld den Fortschritt erheblich verlangsamen. Es wird jedoch erwartet, dass die Herausforderungen durch kontinuierliche Forschung, strategische Branchenzusammenschlüsse und Partnerschaften sowie wachsende Investitionen in absehbarer Zukunft gemeistert werden, um ein solides und dynamisches Marktumfeld für Protein-Engineering zu entwickeln und aufrechtzuerhalten.