Markt für stabil isotopenmarkierte Verbindungen – Globale Branchengröße, Anteil, Trends, Wettbewerb, Chancen und Prognose, 2018–2028F, segmentiert nach Verbindungen (Kohlenstoff (13C), Stickstoff (15N), Deuterium, Sauerstoff (18O), andere), nach Anwendung (Diagnose, Arzneimittelforschung, Bildgebung, Sterilisation, andere), nach Substanzen (Nukleinsäuren, Aminosäuren, Arzneimittel/Metaboliten, Fet

Der globale Markt für mit stabilen Isotopen markierte Verbindungen wird im Prognosezeitraum 2024–2028 voraussichtlich deutlich wachsen. Stabile Isotope werden in Umweltstudien häufig verwendet, beispielsweise zur Ermittlung von Schadstoffquellen und zur Untersuchung des Klimawandels. Die wachsende Nachfrage nach Umweltstudien wird voraussichtlich das Wachstum des Marktes für mit stabilen Isotopen markierte Verbindungen vorantreiben. Beispielsweise werden mit stabilen Isotopen markierte Verbindungen verwendet, um den Kohlenstoffkreislauf und die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Umwelt zu untersuchen. Da die Nachfrage nach Umweltstudien weiter steigt, wird erwartet, dass auch die Nachfrage nach mit stabilen Isotopen markierten Verbindungen steigen wird.

Stabile Isotope sind nicht radioaktive Isotope, die in ihren Atomkernen die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen aufweisen. Sie werden in einer Vielzahl von wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen häufig verwendet, darunter Forschung, Medizin, Landwirtschaft und Umweltstudien. Stabile Isotopen-markierte Verbindungen sind synthetische Moleküle, die ein oder mehrere stabile Isotope, häufig Kohlenstoff-13, Stickstoff-15 und Sauerstoff-18, in ihre chemische Struktur einbauen. Diese markierten Verbindungen werden verwendet, um Stoffwechselwege zu untersuchen, Protein-Protein-Interaktionen zu studieren und neue Medikamente zu entwickeln, die den globalen Markt für stabil isotopenmarkierte Verbindungen ankurbeln werden.

Steigende Nachfrage nach neuen Medikamenten und Therapien

Die Nachfrage nach neuen Medikamenten und Therapien steigt ständig, bedingt durch die steigende Prävalenz chronischer Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes. Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ist Krebs eine der Haupttodesursachen auf der ganzen Welt und war im Jahr 2020 für etwa 10 Millionen Todesfälle verantwortlich, also etwa einen von sechs Todesfällen. Die häufigsten Krebsarten sind Lungen-, Brust-, Dickdarm- und Mastdarmkrebs sowie Prostatakrebs. Laut Angaben aus dem 2022 veröffentlichten Bericht der American Cancer Society wird es im Jahr 2022 in den Vereinigten Staaten über 1,91 Millionen neue Krebsfälle geben. Mit 395.600 bzw. 343.040 neuen Fällen wird erwartet, dass bösartige Erkrankungen des Genital- und Verdauungssystems den Großteil der Krebsfälle ausmachen werden. Die stabile Isotopenverfolgung ist eine entscheidende Methode zum Verständnis der molekularen Mechanismen, durch die Nutrazeutika den Krebsstoffwechsel beeinflussen und gezielt bekämpfen, wie aus Daten hervorgeht, die im August 2021 von PubMed veröffentlicht wurden.

Mit stabilen Isotopen markierte Verbindungen ermöglichen es Forschern, den Arzneimittelstoffwechsel und die potenzielle Toxizität mit beispielloser Präzision zu untersuchen. Indem Wissenschaftler eine markierte Verbindung in einen Arzneimittelkandidaten einbringen, können sie dessen Abbau verfolgen und Metaboliten identifizieren. Dieses Wissen ist entscheidend für die Vorhersage von Wechselwirkungen zwischen Arzneimitteln, die Bewertung potenzieller Nebenwirkungen und die Entwicklung von Arzneimitteln mit verbesserter Bioverfügbarkeit und geringerer Toxizität.

Darüber hinaus bieten mit stabilen Isotopen markierte Verbindungen wertvolle Einblicke in die Absorption, Verteilung, den Stoffwechsel und die Ausscheidung (ADME) von Arzneimitteln im menschlichen Körper. Durch die Einführung einer markierten Verbindung während der Arzneimittelentwicklung können Forscher deren Schicksal verfolgen, Stoffwechselwege aufklären und die Effizienz der Arzneimittelbeseitigung beurteilen. Diese Informationen helfen dabei, die Arzneimitteldosis zu optimieren, potenzielle Nebenwirkungen zu minimieren und die allgemeine Arzneimittelsicherheit zu verbessern.

Mit stabilen Isotopen markierte Verbindungen sind synthetische Moleküle, die ein oder mehrere stabile Isotope wie Kohlenstoff-13, Stickstoff-15 und Sauerstoff-18 in ihre chemische Struktur integrieren.

Die Verwendung mit stabilen Isotopen markierter Verbindungen bei der Arzneimittelentdeckung und -entwicklung hat mehrere Vorteile. Erstens sind stabile Isotope nicht radioaktiv, was ihre Handhabung und Verwendung in Experimenten sicherer macht. Zweitens sind stabile Isotope chemisch identisch mit ihren nicht markierten Gegenstücken, was bedeutet, dass ihr Verhalten in biologischen Systemen gleich ist. Dadurch können Forscher die Auswirkungen von Medikamenten auf den Körper genauer untersuchen. Schließlich bietet die Markierung stabiler Isotope eine einzigartige Möglichkeit, das Schicksal eines Medikaments im Körper zu verfolgen, was für das Verständnis seiner Pharmakokinetik und die Optimierung seiner Dosierung von entscheidender Bedeutung ist.

Stabile Isotopenmarkierungen werden auch in präklinischen Studien verwendet, um die Pharmakokinetik und Toxikologie neuer Medikamente zu untersuchen. Diese Studien sind für die Erlangung der behördlichen Zulassung für neue Medikamente von entscheidender Bedeutung.

Wachsendes Interesse an Proteomik und Metabolomik

Proteomik und Metabolomik sind zwei schnell wachsende Bereiche der Biowissenschaften, die das Potenzial haben, unser Verständnis biologischer Systeme zu revolutionieren und neue Therapien für eine breite Palette von Krankheiten zu entwickeln. Diese Bereiche basieren in hohem Maße auf der Verwendung von stabilen Isotopen-markierten Verbindungen, bei denen es sich um synthetische Moleküle handelt, die ein oder mehrere stabile Isotope wie Kohlenstoff-13, Stickstoff-15 und Sauerstoff-18 in ihre chemische Struktur einbauen. Das wachsende Interesse an Proteomik und Metabolomik treibt das Wachstum des globalen Marktes für stabilen Isotopen-markierte Verbindungen voran, da diese Verbindungen in diesen Bereichen eine entscheidende Rolle spielen. Sie sind beispielsweise Teil von Techniken zur stabilen Isotopen-Markierung, wie der stabilen Isotopen-Markierung mit Aminosäuren in Zellkulturen (SILAC) und dem isotopencodierten Affinitäts-Tag (ICAT). Die stabile Isotopen-Markierung spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Untersuchung posttranslationaler Modifikationen (PTMs), die für die Funktionalität und Regulierung von Proteinen unerlässlich sind. Die Proteomik ist die Untersuchung des Proteoms, also der Gesamtheit aller Proteine, die von einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organismus produziert werden. Die Proteomik-Forschung umfasst die Identifizierung, Quantifizierung und Charakterisierung von Proteinen und ihren Wechselwirkungen mit anderen Molekülen. Die Proteomikforschung kann Einblicke in die molekularen Mechanismen liefern, die Krankheiten zugrunde liegen, und neue Ziele für die Arzneimittelentwicklung identifizieren. Stabile Isotopen-markierte Verbindungen werden in der Proteomikforschung verwendet, um den Proteinumsatz, Protein-Protein-Interaktionen und die Proteinlokalisierung zu untersuchen.

Metabolomics ist die Untersuchung des Metaboloms, also der Gesamtheit der kleinen Moleküle, die von einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organismus produziert werden. Die Metabolomikforschung umfasst die Identifizierung, Quantifizierung und Charakterisierung von Metaboliten und deren Interaktionen mit anderen Molekülen. Stabile Isotopen-markierte Verbindungen werden in der Metabolomikforschung verwendet, um den Stoffwechselfluss, Stoffwechselwege und die Stoffwechselregulierung zu untersuchen.

Stabile Isotopen-markierte Verbindungen sind für viele Proteomik- und Metabolomikanwendungen unverzichtbar. Beispielsweise werden stabil isotopenmarkierte Aminosäuren in quantitativen Proteomikexperimenten verwendet, um Proteinexpressionsniveaus zwischen verschiedenen Proben zu vergleichen. Stabil isotopenmarkierte Lipide und Kohlenhydrate werden in Metabolomikexperimenten verwendet, um Stoffwechselwege und Stoffwechselfluss zu untersuchen. Stabile Isotopen markierte Nukleotide werden in Nukleinsäuresequenzierungsexperimenten verwendet, um die Genauigkeit zu verbessern und Fehler zu reduzieren.

Das wachsende Interesse an personalisierter Medizin und Präzisionsmedizin treibt auch das Wachstum des Marktes für stabil isotopenmarkierte Verbindungen voran. Personalisierte Medizin und Präzisionsmedizin zielen darauf ab, Behandlungen zu entwickeln, die auf die genetische Ausstattung, den Lebensstil und die Umgebung eines Individuums zugeschnitten sind. Proteomik- und Metabolomikforschung kann wertvolle Informationen für die Entwicklung personalisierter und präziser medizinischer Behandlungen liefern. Stabile Isotopen markierte Verbindungen sind für viele dieser Anwendungen unverzichtbar.

Technologische Fortschritte

Technologische Fortschritte treiben das Wachstum vieler Branchen voran, und der globale Markt für stabil isotopenmarkierte Verbindungen ist keine Ausnahme.

Einer der wichtigsten technologischen Fortschritte, die das Wachstum des Marktes für stabil isotopenmarkierte Verbindungen vorantreiben, ist die Entwicklung neuer Markierungstechniken. Herkömmliche Markierungstechniken wie Isotopenaustausch und chemische Synthese sind zeitaufwändig, teuer und erfordern spezielle Geräte. Neue Markierungstechniken wie die metabolische Markierung, die enzymatische Markierung und die biorthogonale Markierung sind jedoch effizienter, kostengünstiger und können in einem breiteren Anwendungsbereich eingesetzt werden.

Bei der metabolischen Markierung handelt es sich um eine Technik, bei der mit stabilen Isotopen markierte Vorläufer wie Aminosäuren, Nukleotide oder Zucker in lebende Zellen oder Organismen eingebaut werden. Diese Vorläufer werden dann in Proteine, Nukleinsäuren oder andere Biomoleküle eingebaut, wodurch die Produktion von mit stabilen Isotopen markierten Verbindungen in vivo ermöglicht wird. Die metabolische Markierung ist eine leistungsfähige Technik zum Studium von Stoffwechselwegen, Proteinumsatz und Protein-Protein-Interaktionen.

Bei der enzymatischen Markierung handelt es sich um eine Technik, bei der Enzyme verwendet werden, um mit stabilen Isotopen markierte Substrate selektiv in bestimmte Biomoleküle einzubauen. Beispielsweise kann ein Proteaseenzym verwendet werden, um mit stabilen Isotopen markierte Aminosäuren selektiv in bestimmte Proteine einzubauen, wodurch die Produktion von ortsspezifisch markierten Proteinen ermöglicht wird. Die enzymatische Markierung ist eine leistungsfähige Technik zur Untersuchung der Proteinfunktion, Protein-Protein-Interaktionen und posttranslationalen Modifikationen.

Bei der biorthogonalen Markierung handelt es sich um eine Technik, bei der nicht natürliche chemische Reaktionen zur selektiven Markierung von Biomolekülen verwendet werden. Beispielsweise kann eine biorthogonale Reaktion verwendet werden, um stabil isotopenmarkierte Zucker selektiv in bestimmte Glykoproteine einzubauen, wodurch die Produktion ortsspezifisch markierter Glykoproteine ermöglicht wird. Die biorthogonale Markierung ist eine leistungsfähige Technik zur Untersuchung komplexer Biomoleküle wie Glykoproteine und zur Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Wirkstoffe.

Ein weiterer technologischer Fortschritt, der das Wachstum des Marktes für stabil isotopenmarkierte Verbindungen vorantreibt, ist die Entwicklung neuer Analysetechniken. Analysetechniken wie Massenspektrometrie und Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) sind für die Analyse stabil isotopenmarkierter Verbindungen und ihrer Wechselwirkungen mit anderen Molekülen von entscheidender Bedeutung. Die Einführung neuer Analysetechniken wie hochauflösender Massenspektrometrie und NMR-Spektroskopie ermöglicht die Produktion hochwertiger, hochdurchsatzfähiger und hochauflösender stabiler Isotopenverbindungen.

Hochauflösende Massenspektrometrie ist eine Technik, mit der das Masse-Ladungs-Verhältnis stabiler Isotopenverbindungen genau gemessen werden kann, wodurch diese Verbindungen identifiziert und quantifiziert werden können. Hochauflösende Massenspektrometrie ist eine leistungsfähige Technik zum Studium der Proteinexpression, Stoffwechselwege und des Stoffwechselflusses.

Kernspinresonanzspektroskopie ist eine Technik, mit der die dreidimensionale Struktur stabiler Isotopenverbindungen und ihre Wechselwirkungen mit anderen Molekülen bestimmt werden können. Die NMR-Spektroskopie ist eine leistungsfähige Technik zur Untersuchung von Protein-Protein-Interaktionen, Protein-Ligand-Interaktionen und Protein-Nukleinsäure-Interaktionen.

Neueste Entwicklungen

Im Oktober 2022 gab das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) bekannt, dass es zum Bau neuer Anlagen zur Herstellung von Isotopen beitragen werde, die in verschiedenen Branchen, darunter auch in der Medizin, verwendet werden. Stabile Isotope, die bei der Behandlung von Krebs, Herzerkrankungen und der Weltraumforschung verwendet werden, werden im US-amerikanischen Stable Isotope Production and Research Center angereichert.

Der neuartige, mit stabilen Isotopen markierte und unmarkierte Rohlipidhefeextrakt wurde im September 2022 dank einer Zusammenarbeit zwischen Cambridge Isotope Laboratories Inc. (CIL) und ISOtopic Solutions hergestellt.

Das erste kommerziell zugängliche, mit 12C angereicherte Methangas für Quantenanwendungen wurde im Juli 2021 von Cambridge Isotope Laboratories, Inc. (CIL), einem Mitglied der Otsuka Group und dem weltweit führenden Hersteller von stabilen Isotopen und mit stabilen Isotopen markierten Chemikalien, freigesetzt.

Im Jahr 2020 kündigte Cambridge Isotope Laboratories (CIL) die Einführung einer neuen Reihe von mit stabilen Isotopen markierten Verbindungen für die Arzneimittelentwicklung an. Dieses Sortiment umfasst deuteriummarkierte Analoga häufig verwendeter Medikamente wie Ibuprofen und Naproxen, die die Wirksamkeit von Medikamenten verbessern und die Toxizität verringern sollen. Diese Verbindungen haben potenzielle Anwendungen bei der Entwicklung neuer Therapeutika für eine Reihe von Krankheiten.

Im Jahr 2020 entwickelte ein Forscherteam der Universität Glasgow eine neue stabil isotopenmarkierte Verbindung zur Analyse des Zitronensäurezyklus, eines wichtigen Stoffwechselwegs.

Im Jahr 2020 gab Isotope Technologies Garching (ITG) eine Partnerschaft mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) zur Entwicklung neuer Radiopharmaka für die Krebsdiagnose und -behandlung bekannt.

Marktsegmentierung

Der globale Markt für stabil isotopenmarkierte Verbindungen ist nach Verbindungen, Anwendung, Substanzen, Indikation, Methode, Endverbraucher und Unternehmen segmentiert. Basierend auf Verbindungen kann der Markt in Kohlenstoff (13C), Stickstoff (15N), Deuterium, Sauerstoff (18O) und andere segmentiert werden. Basierend auf Anwendung kann der Markt in Diagnose, Arzneimittelentdeckung, Bildgebung, Sterilisation und andere kategorisiert werden. Basierend auf Substanzen kann der Markt in Nukleinsäuren, Aminosäuren, Arzneimittel/Metaboliten, Fettsäuren/Lipide, NMR-Lösungsmittel und andere fragmentiert werden. Basierend auf Indikation kann der Markt weiter in Kardiologie, Neurologie, Entzündung, Stoffwechselkrankheiten und andere segmentiert werden. Basierend auf Methode kann der Markt in Chemie und Zellkultur unterteilt werden. Basierend auf Endverbraucher kann der Markt in Pharma- und Biotechnologieunternehmen, akademische Institute und andere kategorisiert werden.

Marktteilnehmer

Zu den wichtigsten Akteuren auf dem globalen Markt für stabil isotopenmarkierte Verbindungen zählen PerkinElmer Inc., Merck KGaA, 3M Company, Cambridge Isotope Laboratories, Inc., JSC Isotope., Creative Proteomics., Medical Isotopes, Inc., Omicron Biochemicals, Inc., Trace Sciences International und Nippon Sanso Holdings Corporation.