蛋白质工程市场 - 全球行业规模、份额、趋势、机遇和预测，2018 年至 2028 年，按产品类型（胰岛素、单克隆抗体、凝血因子 {血液因子 + 组织纤溶酶原}、疫苗、生长因子 {激素 + 细胞因子} 和其他产品类型）、按技术（非合理蛋白质设计和合理蛋白质设计）、按最终用户（制药和生物技术公司、学术机构和合同研究组织 {CRO}）以及按地区和竞争进行细分

市场概览

2022 年全球蛋白质工程市场价值为 25.6 亿美元，预计在预测期内将出现令人印象深刻的增长，到 2028 年的复合年增长率为 11.00%。蛋白质工程是生物技术的一个分支，涉及蛋白质的刻意设计、修改和优化，以创造新功能、改进现有功能或使其针对特定应用进行定制。蛋白质是必不可少的生物大分子，在生物体中发挥广泛的功能，包括催化化学反应（酶）、运输分子、提供结构支持和调节细胞过程。蛋白质工程利用对蛋白质结构和功能的理解来操纵这些分子以实现各种目的。分子生物学技术的进步使得合成和修改编码具有特定序列的蛋白质的基因成为可能。这使得研究人员能够创建全新的蛋白质或修改现有的蛋白质以用于各种应用。

对生物制药（包括单克隆抗体、疫苗和其他基于蛋白质的疗法）日益增长的需求是一个重要的驱动因素。蛋白质工程技术对于优化这些药物的生产和功效至关重要。基因组学、转录组学和蛋白质组学的不断进步为蛋白质在疾病途径中的作用提供了宝贵的见解。这些知识推动了对蛋白质工程技术的需求，以开发靶向疗法。生物技术和制药行业正在经历持续增长，研发投资不断增加。这种增长推动了对蛋白质工程工具和服务的需求。蛋白质工程在罕见病和孤儿病疗法的开发中发挥着至关重要的作用。这个利基市场的高回报潜力是投资和创新的驱动力。蛋白质工程被用于设计具有增强性能的酶，用于各种工业应用，包括生物燃料生产、食品加工和废物管理。

关键市场驱动因素

技术进步

蛋白质工程的技术进步在塑造该领域和扩大其在各个行业的应用方面发挥了关键作用，包括制药、生物技术、农业和工业过程。成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 和 CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9) 技术彻底改变了蛋白质工程。它允许精确的基因组编辑，从而可以修改基因并以高特异性和效率设计蛋白质。这对药物开发、农业和基础研究具有深远的影响。定向进化是一种强大的技术，它模仿自然选择来优化蛋白质以实现特定功能。通过反复的突变和选择，研究人员可以设计具有增强特性的蛋白质，例如增加亲和力、稳定性或酶活性。高通量筛选 (HTS) 方法已变得更加复杂和自动化，能够快速筛选大量蛋白质库以获得所需特性。这加速了新型酶、治疗性抗体和其他基于蛋白质的产品的发现。分子建模和机器学习等计算方法的进步使研究人员能够预测工程蛋白质的结构和功能。这节省了设计阶段的时间和资源，并有助于理解蛋白质-配体相互作用。合成生物学技术能够创造全新的蛋白质和生物系统。研究人员可以设计和合成编码具有定制功能的新蛋白质的基因，从而扩大蛋白质工程的可能性。酵母、细菌和哺乳动物细胞等蛋白质表达系统的改进增强了重组蛋白和治疗性抗体的产量。这些进步提高了工程蛋白质的产量和质量。

了解蛋白质折叠和稳定性对于蛋白质工程至关重要。计算工具和实验技术改进了对蛋白质结构和稳定性的预测，有助于设计更强大的蛋白质。新一代测序 (NGS) 技术促进了遗传变异和表达模式的分析，使研究人员能够更有效地识别和表征潜在的蛋白质工程靶点。无细胞蛋白质合成系统变得更加高效和多功能。它们无需活细胞即可快速生产蛋白质，使设计和研究各种蛋白质变得更加容易。CrispRGold 和 Prime Editing 等基因组编辑技术的最新发展为修改基因序列提供了更高的精度和控制力。这些进步对基因治疗和蛋白质工程具有深远的影响。ChIP-seq 和蛋白质-DNA 交联等技术使研究人员能够在分子水平上研究蛋白质-DNA 相互作用。这对于理解基因调控和设计 DNA 结合蛋白至关重要。单细胞蛋白质组学技术的进步使得分析单个细胞的蛋白质含量成为可能，从而深入了解细胞异质性和疾病机制。这一因素将有助于全球蛋白质工程市场的发展。

不断发展的生物技术和制药行业

生物技术和制药行业已经见证了向生物制剂的转变，生物制剂是从生物体中提取的药物。这包括单克隆抗体、疫苗和其他基于蛋白质的疗法。蛋白质工程在设计、优化和生产这些生物制剂方面起着至关重要的作用，满足了对更有针对性和更有效的治疗日益增长的需求。发现和开发新药的过程通常涉及识别和修饰与疾病相关的特定蛋白质。蛋白质工程技术可以对这些蛋白质进行修饰，以增强其治疗特性或创造全新的候选药物。制药行业正日益转向个性化医疗，根据个体患者的状况量身定制治疗方案。蛋白质工程允许定制治疗性蛋白质以匹配个体患者的遗传和分子特征，从而改善治疗效果。蛋白质工程在开发罕见病和孤儿病的治疗方法方面发挥了重要作用，这些疾病可能没有大量的患者群体。制药行业对这些细分市场表现出浓厚兴趣，推动了对蛋白质工程服务和技术的需求。

生物制药行业依靠生物制造工艺生产大量蛋白质药物。蛋白质工程有助于优化这些治疗性蛋白质的表达、产量和稳定性，确保高效且经济的生产。制药公司不断寻求通过创新和差异化产品扩大其药物渠道。蛋白质工程可以开发新型生物制剂和蛋白质疗法，帮助公司保持竞争力。联合疗法的发展是制药行业的一个日益增长的趋势，即使用多种药物来针对一种疾病的不同方面。蛋白质工程可用于设计协同作用的互补治疗性蛋白质。随着一些生物药物的专利到期，生物仿制药的市场不断增长，生物仿制药是现有生物制剂的高度相似版本。蛋白质工程用于制造具有可比功效和安全性的生物仿制药。生物技术和制药公司在研发方面投入巨资，将新药推向市场。这项投资包括用于蛋白质工程研究和技术开发的资金。制药公司、生物技术公司和学术机构在蛋白质工程研究方面的合作已变得很普遍。这些伙伴关系推动了创新并加速了基于蛋白质的疗法的开发。像 COVID-19 大流行这样的事件凸显了快速开发疫苗和治疗方法的必要性。蛋白质工程在 COVID-19 疫苗和治疗方法的开发中发挥了关键作用，展示了其在应对全球健康挑战中的重要性。这一因素将加速全球蛋白质工程市场的需求。

增加对罕见疾病的关注

罕见病，也称为孤儿病，由于发病率低，往往缺乏有效的治疗方法。蛋白质工程提供了一种有前途的方法来开发针对这些疾病的定制疗法，解决了重大的未满足的医疗需求。罕见病的研究通常涉及识别导致这些疾病的特定基因突变或蛋白质异常。蛋白质工程允许定制治疗性蛋白质，以精确靶向罕见疾病所涉及的分子通路，从而实现精准医疗方法。世界各国政府和监管机构为治疗罕见疾病的孤儿药的开发提供激励。蛋白质工程在设计和优化这些药物方面发挥着重要作用，包括单克隆抗体和酶替代疗法。罕见疾病通常是由特定的蛋白质异常引起的。蛋白质工程技术可以开发靶向疗法，以纠正或补偿这些异常，从而改善治疗效果。

针对罕见疾病相关蛋白质进行设计的单克隆抗体在治疗某些形式的肌营养不良症和溶酶体贮积症等疾病方面显示出巨大的前景。蛋白质工程与基因疗法密切相关，基因疗法在治疗罕见遗传疾病方面具有巨大潜力。工程蛋白质，如病毒载体或酶，可用于将治疗基因传递给罕见疾病患者。对于某些罕见代谢紊乱，酶替代疗法是必不可少的。蛋白质工程技术可以优化这些治疗性酶的稳定性、活性和靶向性。在监管激励、资金增加和蛋白质工程技术进步的共同推动下，孤儿药市场一直在稳步增长。这种增长鼓励对罕见病研发的投资。学术研究人员、制药公司和患者权益团体在罕见病领域的合作变得越来越普遍。这种合作加速了基于蛋白质的疗法的研究和开发。致力于罕见病的患者团体和基金会的大力倡导提高了人们对研究和治疗开发的认识和支持。这些努力推动了对蛋白质工程解决方案的资金和兴趣。基因组学和蛋白质组学等诊断技术的进步使得能够识别罕见病特异性生物标志物。蛋白质工程可用于开发诊断和靶向疗法。这一因素将加速全球蛋白质工程市场的需求。

主要市场挑战

蛋白质设计的复杂性

蛋白质具有复杂的三维结构，这对其功能至关重要。设计具有正确折叠的特定结构的蛋白质是一项具有挑战性的任务，因为氨基酸序列的微小变化可能会导致错误折叠和功能丧失。预测设计蛋白质的确切功能可能具有挑战性。许多蛋白质在生物系统中具有多方面的作用，设计一种蛋白质来执行特定功能可能非常复杂。确保设计的蛋白质稳定并正确折叠成其功能构象是一项重大挑战。实现正确的蛋白质折叠对其活性和功效至关重要。蛋白质经常与其他分子相互作用，例如配体、辅因子或其他蛋白质。设计一种与特定分子选择性且高亲和力相互作用的蛋白质可能很复杂。设计参与特定蛋白质-蛋白质相互作用的蛋白质可能特别具有挑战性。预测不同蛋白质将如何相互作用并准确设计这些相互作用是复杂的。蛋白质设计需要多学科的专业知识，包括生物学、化学、生物信息学和结构生物学。这些领域的专家之间的合作往往是必要的。

可持续性和环境问题

蛋白质工程研究通常需要大量资源，包括实验室设备、消耗品和能源。这些资源密集型过程对环境的影响可能令人担忧。生产基于蛋白质的产品，如治疗性蛋白质、酶和替代蛋白质（如植物肉和细胞肉），可能会对环境产生影响。优化生物制造过程以使其更具可持续性是一项挑战。转基因生物 (GMO) 的开发用于各种应用，包括农业和工业生物技术，引发了环境和监管问题。确保转基因生物的安全使用和解决潜在的生态影响至关重要。生物制造过程会产生可能对环境产生影响的废物和副产品。管理和减少废物流是一项可持续性挑战。许多蛋白质工程过程需要受控的环境和精确的条件，这可能会消耗大量能源。减少能源消耗和转向可再生能源是可持续发展的优先事项。蛋白质工程中使用的化学品（例如 DNA 合成和蛋白质纯化试剂）会对环境产生影响。开发更环保的化学方法是一项可持续发展目标。虽然替代蛋白质（基于植物和基于细胞）通常被认为比传统动物农业更具可持续性，但它们的环境足迹可能会有所不同。减少这些技术对环境的影响是一项持续的挑战。

主要市场趋势

蛋白质工程的扩展

蛋白质工程用于修改作物的基因组成以增强特定特性。这可以包括提高对害虫和疾病的抵抗力、提高对环境压力（例如干旱或盐度）的耐受性以及优化营养成分。通过蛋白质工程开发抗病性作物可减少对化学杀虫剂的需求，有助于实现环境友好型和可持续农业。对作物进行抗虫工程改造可以保护产量并减少对化学杀虫剂的依赖，使环境和农民都受益。蛋白质工程可以帮助创造更能抵御干旱条件的作物，这对于面临水资源短缺和气候变化挑战的地区至关重要。蛋白质工程通过提高维生素和矿物质等必需营养素的含量来提高作物的营养价值。通过提高作物产量并减少对化学投入的需求，蛋白质工程作物可以促进更可持续和更环保的农业实践。使用通过蛋白质工程设计的转基因作物可以减少土壤侵蚀、降低温室气体排放和减少农业径流，从而减轻环境危害。生物强化涉及提高作物中必需营养素的含量。蛋白质工程可以在生物强化主食作物方面发挥作用，以解决弱势群体的营养不良和营养缺乏问题。

细分洞察

技术洞察

2022 年，全球蛋白质工程市场合理蛋白质设计细分市场占有最大份额，预计未来几年将继续扩大。

产品类型洞察

2022 年，全球蛋白质工程市场单克隆抗体细分市场占有最大的收入份额，预计未来几年将继续扩大。

最终用途洞察

2022 年，全球蛋白质工程市场制药和生物技术公司细分市场占有最大份额，预计未来几年将继续扩大。

区域洞察

2022 年，北美地区主导了全球蛋白质工程市场。

预计亚太地区在预测期内的复合年增长率将最快。因为亚洲发展中国家的自身免疫、心血管和癌症疾病发病率很高。此外，印度和中国等新兴经济体的高速经济发展预计将支持该行业在这一领域尚未开发的前景中的扩张。此外，预计该地区的扩张将得益于大量人口基础可用于蛋白质工程应用的研究和临床测试。

最新发展

• 2021 年 7 月，一家名为 Protomer Technologies（“Protomer”）的私人生物技术初创公司被 Eli Lilly 和初创公司收购。为了寻找和创造能够检测葡萄糖或其他内源性蛋白质活性调节剂的分子，Protomer 使用其专利的肽和蛋白质工程平台。 Protomer 正在开发能够检测细胞分子激活剂的下一代蛋白质疗法。得益于其专利的化学生物学平台，该公司可以创建具有可调节活性的治疗性蛋白质和肽，这些活性可以通过微小分子进行调节。Protomer 采用这种方法推进了多种治疗候选药物，例如可以检测血糖水平并全天根据需要自动启动的葡萄糖反应性胰岛素。
• 2022 年 3 月，安进公司与 Generate Biomedicines 宣布建立研究合作伙伴关系，以识别和开发针对各种治疗领域和递送系统的五个临床目标的蛋白质疗法。安进公司成立了一个数字生物制剂发现小组，这是因为安进公司的生成生物学战略可以利用公司在生物学、自动化和蛋白质工程方面的尖端优势。安进公司生成生物学的目标是利用这种生物学经验和专业知识以及尖端的基于序列的药物设计技术来开发针对一系列具有挑战性的疾病的复杂多特异性疗法。通过减少药物发现所需的时间并生产具有可预测制造和临床行为的潜在先导分子，安进的生物药物发现专业知识可以与 Generate Biomedicines 的人工智能 (AI) 平台相结合，进一步促进多特异性药物设计。

主要市场参与者

• 安捷伦科技公司
• 安进公司
• 布鲁克公司
• Bio-Rad 实验室公司
• 礼来公司
• 默克公司
• 诺和诺德公司
• 珀金埃尔默Inc.
• Thermo Fisher ScientificInc.
• Waters Corporation
• Genscripts USA, Inc.
• GE Healthcare