Markt für Computerbiologie – Globale Branchengröße, Anteil, Trends, Chancen und Prognose, 2018–2028, segmentiert nach Anwendung (zelluläre und biologische Simulation, Arzneimittelentdeckung und Krankheitsmodellierung, präklinische Arzneimittelentwicklung, klinische Studien, Software zur Simulation des menschlichen Körpers), nach Tool (Datenbanken, Infrastruktur (Hardware), Analysesoftware und -die

Marktübersicht

Der globale Markt für Computerbiologie hat im Jahr 2022 einen Wert von 4,89 Milliarden USD und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich ein beeindruckendes Wachstum mit einer CAGR von 7,49 % bis 2028 verzeichnen. Der globale Markt für Computerbiologie bezieht sich auf die Anwendung von Computertechniken, einschließlich Algorithmen, Datenanalyse und mathematischer Modellierung, um biologische Daten zu verstehen und zu analysieren. Er spielt eine entscheidende Rolle in verschiedenen Bereichen der Biowissenschaften, einschließlich Genomik, Proteomik, Arzneimittelforschung und personalisierter Medizin.

Wichtige Markttreiber

Explosion biologischer Daten

Das Feld der Biologie ist in eine neue Ära eingetreten, die durch eine beispiellose Explosion biologischer Daten gekennzeichnet ist. Von der Genomsequenzierung bis zur Untersuchung komplexer biologischer Systeme sind das Volumen und die Komplexität der generierten Daten atemberaubend. Diese Datenflut hat zur Entstehung des Fachgebiets der Computerbiologie geführt, das moderne Algorithmen und Datenanalysetechniken verwendet, um diese Informationsfülle zu verstehen. Die Genomsequenzierung war eine treibende Kraft hinter der Flut biologischer Daten. Das 2003 abgeschlossene Humangenomprojekt war ein wichtiger Meilenstein in der Genomforschung, aber es war erst der Anfang. Heute ist es dank Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien möglich, ganze Genome schnell und kostengünstig zu sequenzieren. Dies hat zu einem riesigen Archiv genomischer Daten geführt, das wichtige Erkenntnisse über Genetik, Evolution und Krankheitsanfälligkeit liefert. Die Genomforschung ist nur eine Facette der Explosion biologischer Daten. Auch die Transkriptomik, die Genexpressionsmuster untersucht, und die Proteomik, die sich auf Proteine konzentriert, haben zum Datenzufluss beigetragen. Forscher können jetzt das gesamte Transkriptom oder Proteom eines Organismus untersuchen und so Einblicke in Genregulation, Proteinfunktion und Krankheitsmechanismen gewinnen. Technologien zur Einzelzellsequenzierung haben die biologische Forschung auf eine feinere Ebene der Granularität gebracht. Anstatt Gewebe oder Zellpopulationen zu untersuchen, können Wissenschaftler jetzt einzelne Zellen innerhalb eines Gewebes analysieren. Diese Technologie hat unser Verständnis von zellulärer Heterogenität, Gewebeentwicklung und Krankheitsverlauf revolutioniert. Sie erzeugt jedoch riesige Datenmengen, die eine anspruchsvolle computergestützte Analyse erfordern. Die Integration mehrerer Omics-Datenquellen (Genomik, Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik usw.) ist ein leistungsstarker Ansatz zum umfassenden Verständnis komplexer biologischer Systeme. Allerdings vervielfacht sie das Datenvolumen exponentiell. Die Computerbiologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Harmonisierung und Interpretation dieser integrierten Datensätze und ermöglicht ganzheitliche Einblicke in biologische Phänomene. Die Pharmaindustrie verlässt sich auf die Computerbiologie, um die Arzneimittelentdeckung zu beschleunigen. Durch die Analyse riesiger Datensätze chemischer Verbindungen und ihrer Wechselwirkungen mit biologischen Molekülen können Forscher potenzielle Arzneimittelkandidaten identifizieren, ihre Wirksamkeit vorhersagen und ihre Eigenschaften optimieren. Dieser datengesteuerte Ansatz reduziert den Zeit- und Kostenaufwand für die Markteinführung neuer Arzneimittel erheblich.

Fortschritte in der Genomik

In den letzten Jahrzehnten hat die Genomik bemerkenswerte Fortschritte gemacht, die unser Verständnis von Genetik, Krankheiten und den Feinheiten des Lebens selbst revolutioniert haben. Im Mittelpunkt dieser Transformation steht die Synergie zwischen Genomik und Computerbiologie. Das 2003 abgeschlossene Humangenomprojekt markierte einen Wendepunkt in der Genomik. Es war eine gewaltige Gemeinschaftsanstrengung, um alle Gene des menschlichen Genoms zu kartieren und zu sequenzieren. Diese monumentale Leistung bereitete den Boden für eine Genomrevolution und katalysierte die rasante Entwicklung von Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierungstechnologien. Next-Generation-Sequencing-Technologien (NGS) erwiesen sich als bahnbrechende Neuerungen in der Genomik. Diese Instrumente können in kurzer Zeit riesige Mengen DNA sequenzieren und in einem einzigen Durchgang Terabyte an Daten erzeugen. Dieser exponentielle Anstieg der Datenmenge erforderte fortschrittliche Computertools und Fachwissen, um die Daten effizient zu verarbeiten und zu analysieren. Die Verbreitung der Hochdurchsatzsequenzierung hat zu einer Explosion der Genomdaten geführt. Forscher können jetzt nicht nur menschliche Genome, sondern auch die Genome zahlloser anderer Arten sequenzieren und so wichtige Erkenntnisse über die Evolution, die genetische Vielfalt und die genetische Grundlage von Krankheiten gewinnen. Diese Fülle an Daten treibt die Nachfrage nach computergestützten Biotechnologielösungen zur Gewinnung aussagekräftiger Informationen an. Das Aufkommen erschwinglicher DNA-Tests direkt für den Verbraucher hat die Genomik für die breite Masse zugänglich gemacht. Einzelpersonen können jetzt ihre genetischen Informationen erhalten, die Einblicke in ihre Abstammung, Krankheitsanfälligkeiten und Lebensstilempfehlungen geben können. Dieses wachsende Interesse an der persönlichen Genomik erzeugt einen erheblichen Bedarf an Computertools, die diese individuellen genetischen Profile analysieren und interpretieren können. Die Genommedizin nutzt genomische Daten als Orientierung für klinische Entscheidungen. Sie ermöglicht die Identifizierung von genetischen Mutationen, die mit Krankheiten in Verbindung stehen, erleichtert die Frühdiagnose und unterstützt personalisierte Behandlungspläne. Da die Genommedizin immer stärker in Gesundheitssysteme integriert wird, spielen Werkzeuge der Computerbiologie eine zentrale Rolle bei der Übersetzung genomischer Informationen in umsetzbare Erkenntnisse. Traditionelle genomische Techniken analysieren oft Zellpopulationen und verschleiern so die Vielfalt innerhalb des Gewebes. Technologien der Einzelzellgenomik ermöglichen es Forschern nun, einzelne Zellen zu untersuchen und so die komplexe zelluläre Heterogenität aufzudecken. Diese Techniken erzeugen riesige Datensätze, die computergestützte Methoden erfordern, um die komplexen zellulären Landschaften zu entschlüsseln.

Arzneimittelentdeckung und -entwicklung

Die Bereiche Arzneimittelentdeckung und Computerbiologie erleben eine spannende Konvergenz. Während die Pharmaindustrie um die Entwicklung innovativer Medikamente wetteifert, hat sich die Computerbiologie als unverzichtbarer Verbündeter erwiesen. Der Bedarf an neuartigen pharmazeutischen Verbindungen zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten, von Krebs bis hin zu seltenen genetischen Störungen, wächst weiter. Die Arzneimittelentdeckung ist ein langwieriger und ressourcenintensiver Prozess, aber sie ist für die Verbesserung der Gesundheitsergebnisse und der Lebensqualität der Patienten unerlässlich. Die Computerbiologie bietet entscheidende Unterstützung, indem sie verschiedene Phasen der Arzneimittelentwicklung beschleunigt. Mithilfe der Computerbiologie können Forscher In-silico-Arzneimittelscreenings (computergestützt) durchführen. Bei diesem Ansatz wird die Interaktion zwischen potenziellen Arzneimittelverbindungen und Zielmolekülen wie Proteinen oder Enzymen simuliert. Durch virtuelles Screening von Tausenden von Verbindungen können Forscher potenzielle Arzneimittelkandidaten schneller und kostengünstiger identifizieren. Die Computerbiologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Vorhersage von Arzneimittel-Ziel-Interaktionen. Algorithmen und Modelle des maschinellen Lernens analysieren biologische Daten, um zu bestimmen, wie ein Arzneimittelmolekül mit bestimmten zellulären Zielen interagieren wird. Diese Vorhersagefähigkeit verkürzt die Zeitspanne für die Arzneimittelentwicklung erheblich und reduziert experimentelle Misserfolge. Sobald potenzielle Arzneimittelkandidaten identifiziert sind, hilft die Computerbiologie bei der Optimierung ihrer Eigenschaften. Forscher können die chemische Struktur von Leitsubstanzen verändern, um deren Wirksamkeit zu steigern, die Toxizität zu verringern und die Bioverfügbarkeit zu verbessern. Dieser iterative Prozess, bekannt als Leitsubstanzoptimierung, stützt sich stark auf computergestützte Modellierung und Simulationen. Das Verständnis der zugrunde liegenden biologischen Prozesse, die an Krankheiten beteiligt sind, ist für die Arzneimittelentwicklung von entscheidender Bedeutung. Computergestützte Biologie-Tools helfen bei der Aufklärung dieser Prozesse durch die Analyse komplexer Omics-Daten. Dieses Wissen hilft Forschern bei der Identifizierung wichtiger Ziele und der Entwicklung von Arzneimitteln, die bestimmte biologische Prozesse modulieren.

Zusammenarbeit und branchenübergreifende Partnerschaften

In der heutigen vernetzten Welt sind Zusammenarbeit und Partnerschaften starke Katalysatoren für Innovation und Fortschritt. Der globale Markt für computergestützte Biologie bildet da keine Ausnahme und profitiert erheblich von branchenübergreifenden Kooperationen. Kooperationen im Bereich der computergestützten Biologie erleichtern den Austausch von Wissen und Fachwissen. Akademische Institutionen und Forschungsorganisationen verfügen oft über bahnbrechende Forschungsergebnisse, während Pharmaunternehmen praktische Erfahrung in der Arzneimittelentwicklung einbringen. Wenn diese Einheiten zusammenkommen, kombinieren sie theoretische Erkenntnisse mit realen Anwendungen und treiben so Innovationen auf diesem Gebiet voran. Eine der größten Herausforderungen in der Computerbiologie ist der Zugang zu qualitativ hochwertigen biologischen Daten. Die Zusammenarbeit zwischen Forschungsorganisationen und Technologieunternehmen kann wertvolle Datenressourcen liefern. Öffentlich-private Partnerschaften können Forschern beispielsweise große Datensätze zugänglich machen, sodass sie umfassende Analysen durchführen und genauere Modelle entwickeln können. Durch gemeinsame Anstrengungen können sowohl personelle als auch finanzielle Ressourcen gebündelt werden. Diese Ressourcensynergien können Forschungs- und Entwicklungsprozesse beschleunigen. Wenn mehrere Einheiten zu einem Projekt beitragen, wird es möglich, umfangreichere und komplexere Aufgaben in Angriff zu nehmen, wie etwa groß angelegte Genomstudien oder Initiativen zur Arzneimittelentdeckung. Die Computerbiologie umfasst von Natur aus mehrere Disziplinen, darunter Biologie, Informatik und Statistik. An gemeinsamen Projekten sind oft Forscher mit diesen unterschiedlichen Hintergründen beteiligt. Dieser interdisziplinäre Ansatz fördert neue Perspektiven und kreative Problemlösungen und führt zu Durchbrüchen, die in einer einzelnen Organisation möglicherweise nicht möglich gewesen wären. Die Pharmaindustrie setzt bei der Arzneimittelentdeckung zunehmend auf die Computerbiologie. Kooperationen zwischen Pharmaunternehmen und Experten für Computerbiologie können die Identifizierung potenzieller Arzneimittelkandidaten beschleunigen. Branchenübergreifende Partnerschaften erleichtern die Anwendung von Computertools zur Vorhersage von Arzneimittel-Zielinteraktionen und zur Optimierung von Leitsubstanzen.

Wichtige Marktherausforderungen

Datenkomplexität und -volumen

Das exponentielle Wachstum biologischer Daten ist ein zweischneidiges Schwert. Zwar liefern sie eine Fülle von Informationen, stellen aber auch eine erhebliche Herausforderung in Bezug auf Datenkomplexität und -volumen dar. Die Handhabung, Speicherung und Analyse riesiger Datensätze erfordert eine robuste Computerinfrastruktur und effiziente Algorithmen.

Datenschutz und -sicherheit

Biologische Daten, insbesondere genomische Informationen, sind sensibel und unterliegen strengen Datenschutzbestimmungen. Den Datenschutz zu gewährleisten und gleichzeitig eine aussagekräftige Analyse zu ermöglichen, ist ein heikles Gleichgewicht. Der Markt für Computerbiologie muss sich mit diesen Bedenken auseinandersetzen, um das Vertrauen der Öffentlichkeit zu gewinnen und die sich entwickelnden Datenschutzgesetze einzuhalten.

Interoperabilität und Standardisierung

Tools und Plattformen der Computerbiologie unterscheiden sich häufig in ihren Datenformaten und Analysemethoden. Dieser Mangel an Standardisierung behindert den Datenaustausch und die Zusammenarbeit. Die Festlegung gemeinsamer Datenstandards und interoperabler Tools ist unerlässlich, um diese Herausforderung zu meistern.

Mangel an qualifizierten Arbeitskräften

Das Feld der Computerbiologie erfordert ein multidisziplinäres Kompetenzspektrum, das Biologie, Informatik, Mathematik und Statistik umfasst. Es besteht ein Mangel an Fachleuten mit Fachwissen in diesen Bereichen, was es für Unternehmen schwierig macht, qualifizierte Talente zu finden und zu halten.

Wichtige Markttrends

Omics-Revolution der Einzelzellen

Einzelzellsequenzierung und Omics-Technologien gewinnen schnell an Dynamik. Diese Techniken ermöglichen es Forschern, die molekularen Profile einzelner Zellen in komplexen Geweben zu analysieren. Da sich die Auflösung von Einzelzelldaten verbessert, wird die Computerbiologie eine entscheidende Rolle bei der Analyse und Interpretation dieser komplexen Datensätze spielen. Erwarten Sie Innovationen bei Algorithmen und Tools, die auf die Omics-Analyse einzelner Zellen zugeschnitten sind.

Räumliche Transkriptomik

Räumliche Transkriptomik ist ein aufstrebendes Feld, das Genomik mit räumlichen Informationen kombiniert. Sie ermöglicht es Forschern, die Genexpression in Geweben abzubilden und Einblicke in die räumliche Organisation von Zellen zu erhalten. Computergestützte Methoden zur räumlichen Datenanalyse werden stark nachgefragt sein und neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Gewebearchitektur und von Krankheitsmechanismen bieten.

Multi-Omics-Integration

Die Integration mehrerer Omics-Datenquellen wie Genomik, Transkriptomik, Proteomik und Metabolomik bietet eine ganzheitliche Sicht auf biologische Systeme. Computergestützte Tools, die die Integration und Analyse von Multi-Omics-Daten erleichtern, werden stark nachgefragt sein und es Forschern ermöglichen, komplexe Interaktionen und Pfade aufzudecken.

Blockchain für Datensicherheit

Datensicherheit und Datenschutz sind in der Computerbiologie von größter Bedeutung, insbesondere beim Umgang mit sensiblen genomischen Informationen. Die Blockchain-Technologie verspricht ein sicheres und transparentes Datenmanagement, das die Integrität und den Datenschutz biologischer Daten gewährleistet. Erwarten Sie Blockchain-basierte Lösungen für Datensicherheit und Rückverfolgbarkeit.

Segmenteinblicke

Serviceeinblicke

Basierend auf der Servicekategorie hat sich das Vertragssegment im Jahr 2022 als dominierender Akteur auf dem globalen Markt für Computerbiologie herausgestellt. Dies ist auf die Kosteneffizienz von Vertragsdienstleistungen im Vergleich zu den weltweit angebotenen Inhouse-Dienstleistungen zurückzuführen. Anbieter von Dienstleistungen von Contract Research Organizations (CROs) arbeiten eng mit Kunden zusammen, um maßgeschneiderte Pläne zu erstellen, und wirken so als Katalysator für das Marktwachstum.

Andererseits wird für das Inhouse-Segment das schnellste Wachstum prognostiziert. Inhouse-Dienste geben Unternehmen mehr Kontrolle über ihre internen Abläufe, da sie diese Dienste direkt nutzen. Dieser Ansatz bietet Vorteile wie Kosteneinsparungen und Zeiteffizienz und trägt zu seinem beschleunigten Wachstum bei.

Einblicke von Endbenutzern

Es wird erwartet, dass der kommerzielle Sektor den größten Beitrag zum Marktumsatz leistet. Erhöhte Investitionen in Forschung und Entwicklung (F&E) in der Gentechnik und die Entwicklung innovativer Medikamente durch staatliche und kommerzielle Einrichtungen sind wichtige Faktoren, die zur erhöhten Nachfrage nach Computerbiologie beitragen.

So unterzeichneten beispielsweise die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und die Schweizerische Eidgenossenschaft im Mai 2021 ein Memorandum of Understanding (MoU) zur Einrichtung der ersten WHO-BioHub-Einrichtung als Teil des WHO-BioHub-Systems. Diese Einrichtung in Spiez, Schweiz, dient als Drehscheibe für den sicheren Empfang, die Sequenzierung, Lagerung und Vorbereitung biologischer Materialien für die Verteilung an andere Labore. Sie spielt auch eine entscheidende Rolle bei Risikobewertungen und unterstützt die globale Vorbereitung gegen Krankheitserreger. Ebenso zielen erhebliche Investitionen der Europäischen Kommission in das Programm Horizont 2020 darauf ab, Innovationsbarrieren zu beseitigen und eine verbesserte Zusammenarbeit zwischen dem öffentlichen und privaten Sektor zu fördern, um Innovationen zu fördern. Diese Entwicklungen dürften die steigende Nachfrage nach Computerbiologie stärken und somit das Umsatzwachstum in diesem Marktsegment vorantreiben.

Regionale Einblicke

Nordamerika hat derzeit die dominierende Position auf dem Markt für Computerbiologie inne und wird diese Führungsposition voraussichtlich noch mehrere Jahre beibehalten. Insbesondere die Vereinigten Staaten sind Vorreiter auf dem Gebiet der synthetischen Biologie, einer aufstrebenden Disziplin, die sich auf die Entwicklung, Manipulation und Neuprogrammierung biologischer Systeme konzentriert. Die US-Regierung ist seit 2005 ein erheblicher Unterstützer der Computerbiologie und der synthetischen Biologie und hat über 1 Milliarde USD in ihre Entwicklung gesteckt. Die durchschnittlichen jährlichen Investitionen der US-Regierung in die Weiterentwicklung der Computerbiologie werden auf etwa 140 Millionen USD geschätzt.

Der Aufstieg der personalisierten Medizin hat Kooperationsinitiativen zwischen medizinischen Einrichtungen, Regierungsstellen und Forschern gefördert, um die Entwicklung wirksamer Behandlungen zu beschleunigen. So gründeten beispielsweise Summit Biolabs Inc. und das Colorado Center for Personalized Medicine (CCPM) im Jahr 2020 eine umfassende strategische Partnerschaft zur Erforschung, Entwicklung und Vermarktung von Speichel-Flüssigbiopsietests zur Früherkennung von Krebs, zur Diagnose von COVID-19 und anderen Virusinfektionen. Ebenso brachten HealthCare Global Enterprises und Strand Life Sciences im April 2020 den StrandAdvantage500 auf den Markt, einen auf Next-Generation Sequencing (NGS) basierenden Test, der krebsbedingte genetische Veränderungen in DNA und RNA, die aus dem Tumor eines Patienten extrahiert wurden, in einem einheitlichen Arbeitsablauf bewertet. Darüber hinaus brachte die Indivumed GmbH im Juli 2021 „travel“ auf den Markt, eine innovative KI-Entdeckungsplattform für die Onkologie und Präzisionsmedizin. Diese Plattform kombiniert die umfangreichen Multi-Omics-Daten von IndivuType mit ausgefeilten Krankheitsmodellen, hochentwickelten automatisierten Machine-Learning-Tools und einer umfassenden Suite fortschrittlicher Analysefunktionen.

Der Markt für Computerbiologie in den USA wird in den kommenden Jahren insgesamt voraussichtlich stark wachsen, vor allem aufgrund der erheblichen Investitionen in die Arzneimittelentwicklung, die weltweit die höchsten sind.

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Neueste Entwicklungen

Im April 2021 meldete Peptilogics, ein Biotechnologie-Plattformunternehmen, das computergestütztes Design zur Entdeckung innovativer peptidbasierter Therapien einsetzt, den erfolgreichen Abschluss klinischer Studien der Phase I für seinen Hauptwirkstoff PLG0206. Dieser Wirkstoff, der als wirksames und weitreichendes Antiinfektivum anerkannt ist, hat von der US-amerikanischen Food and Drug Administration sowohl die Bezeichnung Orphan Drug als auch die Bezeichnung Qualified Infectious Disease Product erhalten. Sein Hauptanwendungsgebiet ist die Behandlung von Prothesengelenkinfektionen (PJI).

Im Januar 2021 gab AsclepiX Therapeutics Inc., ein biopharmazeutisches Unternehmen, das mithilfe der Computerbiologie hochwirksame Peptidregulatoren zur Aufrechterhaltung des vaskulären und zellulären Gleichgewichts identifiziert, den Beginn der klinischen CONGO-Studien der Phase I/IIa bekannt. Ziel dieser Studien ist es, die Sicherheit und therapeutische Wirksamkeit von AXT107 bei Patienten mit diabetischem Makulaödem (DME) zu beurteilen. Dabei ist die Tatsache, dass AXT107 als erster Patient diese Dosis erhalten hat, ein bedeutender Meilenstein.

Wichtige Marktteilnehmer

• Dassault Systemes SE
• CertaraInc
• ChemicalComputing Group ULC
• CompugenLtd
• Rosa& Co.LLC
• GeneDataAG
• InsilicoBiotechnology AG
• InstemPLC
• StrandLife Sciences Pvt Ltd
• Schrodinger Inc