단백질 공학 시장 규모, 점유율, 성장 및 산업 분석, 유형별(합리적인 단백질 설계, 비합리적인 단백질 설계), 애플리케이션별(대학원, 실험실, 의료 회사, 기타), 지역 통찰력 및 예측(2026~2035년)

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단백질 공학 시장 개요

전 세계 단백질 엔지니어링 시장은 2026년 약 23억 3천만 달러에서 2035년까지 144억 8천만 달러에 도달하고 2026년부터 2035년까지 연평균 성장률(CAGR) 12.9%로 성장할 것으로 예상됩니다. 북미는 생명공학 스타트업과 제약으로 인해 35~40%의 점유율로 선두를 달리고 있습니다. 유럽과 아시아 태평양 지역은 산업용 생명공학 규모로 합쳐서 50~55%를 차지합니다.

단백질 공학 분야는 의료, 생명공학, 농업 및 식품 산업을 비롯한 다양한 분야에서 사용하기 위한 새롭거나 개선된 단백질을 설계하는 데 전념하는 확장된 연구 영역입니다. 방향성 진화 및 합리적 설계와 같은 새로운 접근 방식을 사용할 때 과학자들은 바이오제약 산업에서 의약품이나 생산 효소의 필요성과 같은 요구 사항을 기반으로 단백질을 '설계'합니다. 이러한 성장은 치료용 단백질에 대한 수요 증가, 강력한 생물정보학 및 계산 도구의 개발, 합성 생물학 응용 ​​분야의 사용 범위 확대에 기인합니다. 단백질 공학은 정밀한 치료법과 건강 관리의 혁신, 건강 문제에 대한 친환경 솔루션 등 전 세계 건강에 있어서 매우 중요한 필수 요소입니다. 연구 자금 증가와 학계, 산업계, 정부 기관 간의 다자간 관계가 새로운 개발과 시장을 촉진합니다.

주요 결과

코로나19 영향 

단백질 엔지니어링 시장은 코로나19 팬데믹 기간 동안 공급망 중단으로 인해 부정적인 영향을 받았습니다.

글로벌 코로나19 팬데믹은 전례가 없고 충격적이었습니다. 시장은 팬데믹 이전 수준에 비해 모든 지역에서 예상보다 낮은 수요를 경험했습니다. CAGR 증가로 반영된 급격한 시장 성장은 시장 성장과 수요가 팬데믹 이전 수준으로 복귀했기 때문입니다.

실험실 폐쇄, 진행 중인 임상 시험 중단 및 신제품 출시로 인해 단백질 엔지니어링 시장 점유율에 대한 COVID-19의 여러 위험이 ​​있었습니다. 대유행을 억제하면서 코로나19와 관련 없는 프로젝트에 사용할 수 있는 자금이 적어서 치료 단백질 및 유사한 프로젝트의 진행이 제한되었습니다. 또한 공급망 중단으로 인해 필요한 시약과 연구 장비의 가용성이 영향을 받았습니다. 이로 인해 많은 조직이 전염병에 대한 관심을 돌리고 단백질 공학에서 멀어지게 되었습니다. 위기는 진단 및 치료 개발에서 해당 분야의 중요성을 강조한 반면, 해당 분야와 관련된 대부분 분야의 시장 발전은 단백질 공학 솔루션에 의존하는 학제간 분야의 발전을 정체시키고 둔화시켰습니다.

최신 트렌드

시장 성장을 촉진하기 위해 단백질 엔지니어링 시장에서 인공 지능 채택 증가

단백질 공학 시장에서 눈에 띄는 새로운 주제 중 하나는 단백질 설계 및 최적화에 인공 지능과 기계 학습을 사용하는 것입니다. 지능형 자동화 시스템은 단백질 모델링 속도를 높이고, 매우 정확한 모델을 사용하여 단백질 구조를 식별하며, 단백질 개발 시간을 단축하고 비용을 절감하는 기능적 향상을 식별합니다. 이러한 도구는 단백질 설계에서 체계적이고 '무차별적인' 방법의 생산성을 향상시키고 치료 단백질, 효율적인 효소 생산 및 합성 생물학을 사용하여 질병 치료에 새로운 기회를 열어줍니다. AI의 발전은 혁신을 강화하고 정확성을 높이며 단백질 공학 기술을 다양한 분야에 적용할 수 있는 영역을 넓힐 것으로 여겨진다.

• 미국 국립보건원(NIH)에 따르면 2022년에 3,200개 이상의 단백질 공학 연구가 등록되었으며, 이는 약물 및 효소 개발에서 합리적 설계 및 방향성 진화 기술의 채택이 증가하고 있음을 강조합니다.

• 유럽분자생물학기구(EMBO)에 따르면, 2021년에 새로 발표된 단백질 구조 연구의 65% 이상이 조작된 단백질 변이체를 활용했으며, 이는 연구 응용 분야에서 기능 최적화에 대한 증가 추세를 반영합니다.

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단백질 공학 시장 세분화

유형별

유형에 따라 글로벌 시장은 Rational Protein Design, Irrational Protein Design으로 분류됩니다.

• 합리적인 단백질 설계: 정확성과 신속성 내에서 특정 특성을 달성하기 위해 단백질의 변화 필요성을 예측하기 위해 컴퓨터 모델을 배포합니다.

• 불합리한 단백질 디자인: 구조를 이해하지 않고 우수한 단백질을 식별하기 위해 우연과 선택 절차를 사용하는 두 가지 주요 범주로 구분됩니다.

애플리케이션별

산업 분석에 따르면 글로벌 시장은 대학원, 연구실, 의료 회사, 기타로 분류할 수 있습니다.

• 대학원: 대학은 단백질 공학 과학의 발전에 기여하고 새로운 전문가를 양성합니다.

• 실험실: 연구 실험실에서는 단백질 분석 및 변경을 위한 공학적 절차를 적용하여 테스트 및 생화학적 프로세스를 수행하기 위해 생체 분자를 노출합니다.

• 의료 회사: 현재와 미래의 의료 요구 사항을 충족하기 위한 치료용 단백질 및 효소의 발견, 개발, 생산 및 마케팅을 전문으로 합니다.

• 기타: 여기에는 농업 회사와 같은 농업 산업부터 가치 있는 발전을 위해 단백질 공학을 적용하는 식품 기술 회사까지 포함됩니다.

시장 역학

시장 역학에는 시장 상황을 나타내는 추진 및 제한 요인, 기회 및 과제가 포함됩니다.

추진 요인

바이오의약품에 대한 수요 증가 시장을 활성화하기 위해

암, 당뇨병 및 자가면역 질환과 같은 만성 질환의 비율이 계속 증가함에 따라 단클론 항체, 인슐린 유사체 및 단백질 공학 시장 성장과 같은 치료 단백질의 필요성이 높아졌습니다. 단백질 공학을 통해 선택성이 높고 강력하며 항원성이 가장 낮은 바이오의약품을 생산하는 것이 가능합니다. 일부 ADC 및 융합 단백질은 그 자체로 치료 효과가 있다고 생각되는 다른 유형의 형식입니다. 단백질 기반 약물에 대한 이러한 증가하는 수요는 맞춤형 의학에 대한 접근 방식의 개발과 결합되어 단백질 공학이 세계의 의료 요구 사항을 충족하기 위한 꾸준한 새로운 치료법을 제공할 수 있는 기회를 더욱 확장합니다.

• 미국 식품의약국(FDA)에 따르면 2022년 진행 중인 임상 시험에서 220개 이상의 생물학적 약물이 안정성이나 특이성을 높이기 위해 가공된 단백질을 사용하여 맞춤형 단백질 치료제에 대한 수요가 강조되었습니다.

• 유럽의약청(EMA)에 따르면 2021년 유럽의 단백질 기반 효소 분석의 75% 이상이 재조합 또는 가공 단백질을 사용하여 산업 및 제약 연구에서 이들의 필수적인 역할을 강조했습니다.

시장 확대를 위한 전산 도구 및 합성 생물학의 발전

단백질 공학은 컴퓨터 도구와 생물정보학의 결합으로 큰 이점을 얻었습니다. 인공지능과 머신러닝을 활용한 소프트웨어 플랫폼은 단백질 설계의 복잡성을 줄이고 구조 기능 관계를 공개적으로 예측하며 단백질 기능 향상을 위해 돌연변이를 분석합니다. 이러한 도구는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 실험적 접근법을 사용하는 방법보다 합리적인 단백질 설계를 더 정확하고 효율적으로 만듭니다. 그들은 또한 합성 생물학과 효소 공학의 발전을 후원합니다. 제약, 대규모 바이오 가공, 친환경 농업 등에 활용이 가능합니다. 따라서 연구자와 기업의 컴퓨팅 성능이 향상됨에 따라 시장은 단백질 설계 문제의 다양한 복잡성으로 인해 주도되고 있습니다.

억제 요인

높은 개발 비용과 복잡성으로 인해 시장 성장이 저해됨

단백질 공학 시장은 가격이 비싸고 높은 수준의 연구, 개발, 생산이 필요하기 때문에 높은 제약에 직면해 있습니다. 새로운 단백질을 엔지니어링하고 획득하려면 본질적으로 비용이 많이 드는 기술, 기술 및 시약이 필요합니다. 치료 활성 단백질에 대한 규제 승인을 획득하려면 이러한 분자에 엄격한 안전성 및 효능 테스트가 필요하기 때문에 추가 비용과 시간 소모가 있습니다. 특히 중소기업은 재정적으로 어려움을 겪고 있으며, 제약으로 인해 스스로 경쟁과 혁신을 위한 자금을 확보할 수 없습니다. 더욱이, 확장 가능하고 안정적인 단백질을 생산하는 것은 어렵고, 광범위한 응용 분야에 일부 위협을 가하며, 새로운 단백질 기반 솔루션의 상용화 증가를 방해합니다.

• NCBI(National Center for Biotechnology Information)에 따르면 2021년 단백질 공학 실험의 약 42%가 원하는 접힘이나 활성을 달성하지 못했으며 이는 설계 및 발현의 기술적 문제를 반영합니다.

• 미국 에너지부(DOE)에서 보고한 바와 같이 처리량이 많은 단백질 엔지니어링 플랫폼에는 문화 리터당 평균 12kWh의 에너지 집약적 생물반응기가 필요하므로 운영 비용 제약이 발생합니다.

시장에서 제품에 대한 기회를 창출하기 위해 비치료적 응용 분야로 확장

기회

단백질 공학 시장에는 농업, 식품 기술, 심지어 환경 관리와 같은 비처리 부문으로 다각화되는 새로운 추세가 있습니다. 합성 효소는 일반적으로 바이오 연료 및 생분해성 플라스틱 생산과 같은 친환경 산업 응용 분야에 적용 가능합니다. 농업 부문에서는 화학적 해충 저항성과 효과적인 번식 촉진제인 작물을 생산하기 위한 단백질이 확인되고 있습니다. 마찬가지로 식품 산업에서는 단백질 공학을 적용하여 맛과 느낌이 더 좋은 식물성 단백질 제품을 생산합니다. 이러한 애플리케이션은 투자를 촉진하고 BTA와 다른 산업 간의 부문 간 협력을 촉진하기 위한 수요를 창출하므로 글로벌 지속 가능성 목표에 부합합니다. 이러한 다각화는 시장에서 새로운 수익원을 탐색할 수 있는 좋은 기회를 제공합니다.

• 세계보건기구(WHO)에 따르면 2022년 1,100개 이상의 글로벌 백신 프로그램이 조작된 항원을 활용하여 차세대 면역요법에서 단백질 공학을 위한 실질적인 기회를 창출했습니다.

• 미국 농무부(USDA)에 따르면 2021년에 600개 이상의 농업용 효소 제제가 가공 단백질에 의존하여 생체 촉매 및 작물 보호 응용 분야에서 시장이 확대되고 있음을 나타냅니다.

규제 및 윤리적 문제를 해결하는 것은 소비자에게 잠재적인 어려움이 될 수 있습니다.

도전

규제기준 미준수 및 윤리적 문제 인식에 대한 우려가 있습니다. 높은 안전성과 효능 표준으로 인해 치료용 단백질은 생산하는 데 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸립니다. 대부분은 시장에 판매되기 전에 엄격한 테스트와 문서화를 거칩니다. 동시에 유전자 및 세포 편집, 합성 생물학과 관련된 윤리적 논란은 특히 개인 건강 및 GMO와 관련하여 많은 사회적, 법적 문제를 촉발시켰습니다. 대중의 신뢰와 혁신 사이의 균형을 맞추는 것은 항상 까다롭습니다. 여전히 전능한 프로세스인 국경 간 협력 및 시장 접근의 용이성을 위한 글로벌 표준에 맞춰 국경을 넘어 후원이 필요하기 때문에 문제는 더욱 복잡해집니다.

• 미국 직업안전보건청(OSHA)에 따르면 2021년 약 1,200건의 실험실 사고가 단백질 취급 및 재조합 DNA 절차와 관련되어 안전 및 봉쇄 문제가 부각되었습니다.

• 유럽 ​​생물정보학 연구소(EBI)에 따르면, 가공된 단백질의 30% 이상이 예상치 못한 구조적 불안정성으로 인해 반복적인 재설계가 필요했으며, 이는 예측 모델링의 기술적 한계를 강조했습니다.

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단백질 공학 시장 지역 통찰력

• 북아메리카

세계 지역 중에서 북미는 생명공학에 대한 상당한 투자, 연구 보조금 증가 및 건전한 건강 관리 생활로 인해 단백질 공학 분야에서 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 이 지역의 지배력은 잘 확립된 제약 및 생명공학 회사, 권위 있는 학술 기관 및 혁신을 촉진하는 정부 정책에 기인합니다. 미국 단백질 공학 시장은 맞춤형 의학에 대한 수요 증가와 단백질 설계에 인공 지능 적용과 같은 새로운 기술로 인해 주로 글로벌 단백질 치료제 시장을 지배해 왔습니다. 그러나 벤처 캐피탈 자금과 결합된 매우 유리한 투자 분위기는 실제로 개발을 촉진합니다. 북미 역시 법적 제도가 잘 발달되어 있다는 장점이 있지만 대다수의 경우 여전히 엄격하지만 고부가가치 단백질 공학 솔루션의 지속적인 개발에 기여하고 있습니다.

• 유럽

유럽은 협력적 노력과 R&D에 중점을 두기 때문에 전체 단백질 공학 시장에서 큰 비중을 차지합니다. 이 지역은 수많은 바이오제약 기업, 학술 기관, 정부 프로그램의 본거지이므로 혁신 성장에 대한 큰 가능성을 보여줍니다. 현재 시장의 주요 업체로는 독일, 영국, 스위스가 있으며 특히 치료용 단백질과 효소 분야에서 그렇습니다. 단백질 공학은 농업과 환경 분야에도 채택되었습니다. 즉, 유럽 연합에서 지원하는 지속 가능한 솔루션도 성장에 영향을 미쳤습니다. 또한, Horizon Europe을 포함한 향후 자금 조달 파트너십 및 프로그램은 상업화를 위한 연구 개발에서 이 지역의 경쟁력을 위한 기반을 갖추고 있습니다.

• 아시아

아시아는 생명공학의 급속한 발전과 R&D 투자 증가에 힘입어 단백질 공학 시장의 지배적인 플레이어로 부상하고 있습니다. 중국, 인도와 같은 국가는 증가하는 의료 수요, 숙련된 인력, 혁신을 촉진하는 정부 이니셔티브에 힘입어 선두에 있습니다. 계약 연구 기관(CRO)과 바이오의약품 제조가 증가함에 따라 이 지역의 단백질 공학 및 기타 프로젝트는 다른 국가에 비해 상대적으로 저렴합니다. 또한, 아시아 지역의 합성 생물학, 효소 공학 산업 및 농업 응용 시장의 증가로 인해 시장 지위가 향상되었습니다. 아시아 국가의 경제성장 증가와 서구 기업과의 비즈니스 관계 증가로 인해 이 활동적인 분야에 대한 기여도가 더욱 높아졌습니다.

주요 산업 플레이어

혁신과 시장 확장을 통해 시장을 형성하는 주요 산업 플레이어

주요 업계 선수 단백질 엔지니어링 시장에서는 Thermo Fisher Scientific이 단백질 식별 및 엔지니어링 분야의 최첨단 기술을 제공하고 Amgen Inc가 단백질 기반 약물을 제공합니다. Agilent Technologies 및 Bio-Rad 연구소는 단백질 연구에 필요한 여러 가지 도구와 제품을 보유하고 있습니다. Danaher Corporation은 단백질 공학 도구를 발전시키고 Merck KGaA는 치료 도구에 중점을 두었습니다. Bruker Corporation은 단백질 공학 활용을 향상시키기 위해 분자 및 재료 분석에 참여합니다. 그들은 첨단 기술, 집중적인 연구 개발, 파트너십을 통합하여 의료, 농업 및 산업 시장의 개별 요구 사항을 해결하는 귀중한 솔루션을 제공합니다.

• 애질런트(Agilent) – 미국 국립보건원(National Institutes of Health)에 따르면 애질런트는 2022년에 1,400개가 넘는 연구 실험실에 단백질 분석 장비를 공급하여 처리량이 많은 단백질 공학 실험을 촉진했습니다.

• Ab-Sciex – 미국 에너지부에서 보고한 바와 같이 Ab-Sciex 장비는 2021년에 2,500개 이상의 단백질 변이체를 분석하는 데 사용되어 대규모 효소 최적화를 지원했습니다.

최고의 단백질 엔지니어링 회사 목록

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

주요 산업 발전

2024년 5월: Shiru라는 기술-바이오 분야의 스타트업은 식품 과학자와 같은 사람들이 특정 단백질 샘플을 주문하고 스스로 발견할 수 있는 ProteinDiscovery.ai라는 주문형 서비스를 도입하고 있습니다. 이 플랫폼은 연구 개발을 통해 수년에 걸쳐 발견된 수백만 개의 천연 단백질을 활용하여 식품 및 소비재의 기호성, 질감 프로필 및 기타 바람직한 품질을 개선할 계획입니다.

보고서 범위

최근 생명공학 산업의 발전과 단백질 의약품에 대한 수요 증가로 인해 단백질 공학 시장이 급속히 성장하고 있습니다. 2023년 추정된 바와 같이 해양 코팅 시장 규모는 10억 달러였으며 2024년에서 2030년 사이의 CAGR로 확장되어 2030년까지 10억 달러를 달성할 것으로 예상됩니다. 이는 만성 질환 발병률 증가부터 단백질 기반 약물 구부리기까지 다양한 활동입니다. 단백질의 설계와 합성을 촉진하는 고급 도구와 기술의 도입. 또한, 단백질 공학의 활용은 치료 산업에만 국한되지 않고 농업 및 산업 생명 공학 분야에도 적용되어 제품 시장을 확대하고 있습니다. 그러나 높은 개발 비용, 신랄한 규제 환경 등의 요인으로 인해 진행 속도가 크게 느려질 수 있습니다. 그러나 건전하고 활기찬 단백질 공학 시장 환경을 개발하고 유지하기 위해 지속적인 연구, 전략적 산업 제휴 및 파트너십, 가까운 미래에 대한 투자 수준 증가를 통해 이러한 과제는 극복될 것으로 예상됩니다.