Mercado de metabolómica: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico, segmentado por producto (instrumentos de metabolómica, herramientas y servicios de bioinformática de metabolómica), por indicación (cáncer, trastornos cardiovasculares, trastornos neurológicos, errores innatos del metabolismo y otros), por aplicación (biomarcadores y descubrimiento de fár

Descripción general del mercado

El mercado global de metabolómica se valoró en USD 2.22 mil millones en 2023 y se anticipa que proyectará un crecimiento impresionante en el período de pronóstico con una CAGR del 8,23% hasta 2029. El mercado global de metabolómica está impulsado por varios factores clave que contribuyen a su crecimiento. Los avances en tecnologías analíticas, en particular la espectrometría de masas y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), han mejorado significativamente las capacidades de la metabolómica para estudiar metabolitos de moléculas pequeñas. Estos avances tecnológicos han permitido a los investigadores identificar y cuantificar una amplia gama de metabolitos en muestras biológicas con mayor precisión y sensibilidad. El aumento de las aplicaciones de la metabolómica en diversos campos, como los productos farmacéuticos, la biotecnología, la ciencia medioambiental y la medicina personalizada, está ampliando el mercado. La metabolómica se utiliza cada vez más para el descubrimiento de biomarcadores, el desarrollo de fármacos y la comprensión de los mecanismos de las enfermedades, lo que ha aumentado su demanda. El aumento de las inversiones en actividades de investigación y desarrollo, junto con las crecientes iniciativas de financiación de los sectores público y privado, están impulsando aún más el crecimiento del mercado. Estas inversiones tienen como objetivo desarrollar soluciones metabolómicas innovadoras y ampliar las áreas de aplicación de la metabolómica en la atención sanitaria y otras industrias.

Principales impulsores del mercado

Avances tecnológicos

Los avances en tecnologías analíticas como la espectrometría de masas (MS), la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) y la cromatografía han anunciado una nueva era en la investigación y las aplicaciones de la metabolómica. Estas tecnologías han evolucionado significativamente, lo que permite a los investigadores detectar, identificar y cuantificar metabolitos en muestras biológicas con una sensibilidad y una precisión sin precedentes. La espectrometría de masas, por ejemplo, permite la medición precisa de masas moleculares y patrones de fragmentación de metabolitos, facilitando su identificación incluso en mezclas complejas. Se ha vuelto indispensable en metabolómica debido a su capacidad para proporcionar información estructural detallada sobre los metabolitos.

Además de estos avances en hardware, las mejoras en el software de análisis de datos han desempeñado un papel crucial en la metabolómica. Los algoritmos avanzados y las herramientas computacionales permiten el procesamiento, la alineación y la interpretación de conjuntos de datos metabolómicos a gran escala. Esta capacidad es esencial para extraer información biológica significativa de datos complejos. La automatización ha agilizado los flujos de trabajo en los laboratorios de metabolómica, aumentando el rendimiento y reduciendo el error humano. La preparación automatizada de muestras, la adquisición de datos y los procesos de análisis han mejorado la reproducibilidad y la fiabilidad de los experimentos metabolómicos, haciendo que la metabolómica sea más accesible y práctica en diversas industrias.

Aplicaciones en la investigación biomédica

Los investigadores y colaboradores de BME se están embarcando en una iniciativa pionera para construir un atlas químico integral que detalle todas las células inmunes dentro del cuerpo humano. Este ambicioso proyecto tiene como objetivo crear un micromapa 3D que ayudará a los médicos a navegar por el intrincado papel del sistema inmunológico en diversas enfermedades, mejorando en última instancia las terapias de precisión para los pacientes. Su esfuerzo comienza a nivel celular, utilizando una nueva técnica integradora diseñada para perfilar el tejido humano con un detalle sin precedentes. Este innovador enfoque, conocido como el marco metabólico resuelto espacialmente de una sola célula (scSpaMet), permite a los investigadores capturar la distribución espacial, la estructura, la dinámica y las características funcionales de las moléculas dentro de un contexto tridimensional. Publicado en Nature Communications el 13 de diciembre, el marco scSpaMet se basa en un avance previo lanzado por el equipo de Coskun en 2021. Su trabajo anterior, detallado en el artículo "3D Spatially solved Metabolomic profiling Framework" publicado en Science Advances, se centró en el perfil de la actividad de metabolitos y proteínas en muestras de tejido humano. Esta base sentó las bases para sus esfuerzos actuales por ampliar la comprensión a través de una mejor resolución espacial y conocimiento metabólico, allanando el camino para avances significativos en la investigación biomédica y la práctica clínica.

La metabolómica contribuye significativamente a comprender los mecanismos de las enfermedades a nivel molecular. Al descubrir desregulaciones metabólicas vinculadas a la aparición y progresión de la enfermedad, los investigadores obtienen información valiosa sobre las vías bioquímicas subyacentes involucradas. Este conocimiento no solo mejora nuestra comprensión fundamental de las enfermedades, sino que también informa el desarrollo de terapias dirigidas a corregir los desequilibrios metabólicos. En el desarrollo de fármacos, la metabolómica desempeña un papel crucial en la evaluación de la eficacia, la seguridad y la toxicidad de los fármacos. Al evaluar cómo los fármacos influyen en las vías metabólicas y alteran los perfiles de metabolitos, los investigadores pueden optimizar los fármacos candidatos y predecir los posibles efectos adversos en las primeras fases del proceso de desarrollo. Este enfoque acelera el descubrimiento de nuevas terapias y respalda las iniciativas de medicina de precisión al identificar las respuestas específicas de los pacientes al tratamiento.

Aumento de la demanda de medicina personalizada

Según un artículo titulado "Abordar las nuevas sustancias psicoactivas mediante la metabolómicaestudio UHPLC-HRMS sobre opioides naturales y sintéticos en modelos murinos masculinos y femeninos", la investigación pretende establecer un enfoque de detección indirecta para monitorear los NPS, en particular los nuevos opioides sintéticos (NSO). Esta estrategia se centra en evaluar los cambios en los niveles endógenos de metabolitos urinarios tras la respuesta sistémica a su consumo. El estudio empleó modelos de ratón in vivo en los que 16 animales de ambos sexos recibieron una dosis única de morfina o fentanilo. Se recogieron muestras de orina antes y después de la administración del fármaco en múltiples intervalos de tiempo. Posteriormente, estas muestras se sometieron a análisis utilizando un flujo de trabajo de metabolómica no dirigida LC-HRMS. El marco experimental tiene como objetivo dilucidar las alteraciones metabólicas inducidas por NSO, aprovechando técnicas analíticas sofisticadas para identificar biomarcadores potenciales asociados con su ingestión. Este enfoque no solo busca mejorar la comprensión del metabolismo de NPS, sino también desarrollar estrategias efectivas para su detección y vigilancia en medio de los complejos desafíos que plantean las composiciones cambiantes de los fármacos en los mercados ilícitos.

El perfil metabolómico contribuye a monitorear las respuestas terapéuticas a lo largo del tiempo. Al rastrear los cambios en los perfiles metabólicos antes y después del tratamiento, los proveedores de atención médica pueden evaluar la efectividad del tratamiento, ajustar las terapias según sea necesario y minimizar los efectos adversos. Este enfoque proactivo para la gestión de la atención médica mejora los resultados del paciente al garantizar que los tratamientos sean personalizados y optimizados en función de los datos metabólicos en tiempo real. En el desarrollo de fármacos, la metabolómica ofrece ventajas significativas al identificar biomarcadores metabólicos asociados con los objetivos de los fármacos y las vías de las enfermedades. Esto facilita el descubrimiento de nuevos agentes terapéuticos y respalda las iniciativas de medicina de precisión destinadas a desarrollar tratamientos personalizados para poblaciones de pacientes específicas.

Aplicaciones crecientes en agricultura y ciencias de la alimentación

La metabolómica ha surgido como una herramienta valiosa en la investigación agrícola, ofreciendo información sobre los procesos metabólicos de las plantas y los cultivos que son cruciales para mejorar el rendimiento, la calidad y la resiliencia frente al estrés ambiental. Al analizar el conjunto completo de pequeñas moléculas o metabolitos dentro de las plantas, la metabolómica permite a los investigadores comprender las vías bioquímicas involucradas en el crecimiento, el desarrollo y las respuestas al estrés biótico y abiótico. Este conocimiento es fundamental en los programas de mejoramiento destinados a desarrollar nuevas variedades de cultivos con características mejoradas, como la resistencia a las enfermedades, la eficiencia de la absorción de nutrientes y la tolerancia a la sequía o las temperaturas extremas.

En las ciencias de la alimentación, la metabolómica desempeña un papel fundamental para garantizar la seguridad alimentaria, la autenticidad y la calidad nutricional. Permite la elaboración de perfiles completos de metabolitos, contaminantes y compuestos bioactivos de los alimentos, ofreciendo una evaluación detallada de la composición y calidad de los alimentos. Los enfoques metabolómicos se aplican a lo largo de la cadena de producción de alimentos, desde la granja hasta la mesa, para monitorear los cambios en la composición de metabolitos durante el cultivo, la cosecha, el procesamiento, el almacenamiento y la distribución. Esta capacidad respalda los esfuerzos para optimizar los métodos de procesamiento de alimentos, reducir el desperdicio de alimentos y mantener la integridad nutricional.

Desafíos clave del mercado

Estandarización y control de calidad

Lograr protocolos estandarizados e implementar medidas de control de calidad en laboratorios y plataformas es un obstáculo crítico en el campo de la metabolómica. La variabilidad en el manejo de muestras, técnicas analíticas y análisis de datos plantea desafíos a la reproducibilidad y comparabilidad de los datos metabolómicos.

Uno de los principales desafíos es la falta de uniformidad en los métodos de recolección, preparación y almacenamiento de muestras entre diferentes grupos de investigación e instalaciones. Las variaciones en estos pasos pueden introducir sesgos y artefactos, lo que afecta la precisión y confiabilidad de los resultados metabolómicos. Los esfuerzos de estandarización apuntan a establecer protocolos consistentes para el manejo de muestras, incluido el uso de tubos de recolección estandarizados, condiciones de almacenamiento (temperatura, duración) y procedimientos de extracción y derivatización.

La diversidad en las técnicas analíticas utilizadas para la detección de metabolitos, como la espectrometría de masas (MS), la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) y la cromatografía, agrega complejidad. Cada método tiene sus fortalezas y limitaciones, y las diferencias en la configuración de la instrumentación, los protocolos de adquisición de datos y los algoritmos de procesamiento de datos pueden generar variaciones en los resultados. Armonizar estos enfoques analíticos a través de la validación de métodos y comparaciones entre laboratorios es esencial para garantizar la reproducibilidad y comparabilidad de los datos. El análisis de datos también presenta desafíos, ya que los conjuntos de datos metabolómicos son grandes, complejos y multidimensionales. La estandarización de los flujos de trabajo de procesamiento de datos, incluida la normalización, la selección de características, el análisis estadístico y las herramientas bioinformáticas, es crucial. La variabilidad en estos pasos computacionales puede conducir a interpretaciones divergentes y obstaculizar la integración de datos metabolómicos con otros conjuntos de datos ómicos.

Procesamiento y análisis de datos

La metabolómica, como campo que avanza rápidamente, genera grandes cantidades de datos complejos que plantean desafíos significativos en el procesamiento, análisis e interpretación de datos. Estos desafíos se derivan de la naturaleza multidimensional de los conjuntos de datos metabolómicos y la necesidad de herramientas computacionales sofisticadas y experiencia en bioinformática. Uno de los principales desafíos es la normalización de datos, que tiene como objetivo minimizar las variaciones sistemáticas lanzadas durante la preparación de la muestra, la adquisición de datos y la configuración del instrumento. La variabilidad en las condiciones experimentales y las plataformas analíticas puede conducir a diferencias en la abundancia de metabolitos, lo que hace esencial desarrollar estrategias de normalización sólidas. Los métodos de normalización deben tener en cuenta factores como el volumen de la muestra, los efectos de la matriz y la deriva instrumental para garantizar comparaciones precisas entre muestras y estudios.

El análisis estadístico es otro aspecto crítico de la interpretación de los datos metabolómicos. Debido a la alta dimensionalidad de los conjuntos de datos metabolómicos (a menudo miles de características de metabolitos), es crucial seleccionar pruebas estadísticas y métodos de corrección adecuados para comparaciones múltiples. Se emplean enfoques estadísticos como el análisis univariado y multivariado, el modelado de regresión y los algoritmos de aprendizaje automático para identificar biomarcadores significativos, clasificar muestras y descubrir vías metabólicas asociadas con fenómenos biológicos o estados patológicos.

Tendencias clave del mercado

Integración con enfoques ómicos

La integración de la metabolómica con otras disciplinas ómicas como la genómica, la proteómica y la transcriptómica representa un enfoque transformador en la investigación de la biología de sistemas. Cada disciplina ómica proporciona conocimientos únicos sobre diferentes capas de información biológica y, cuando se combinan, ofrecen una visión integral de los procesos celulares, los mecanismos de las enfermedades y las respuestas de los organismos. La genómica se centra en el estudio del conjunto completo de ADN de un organismo, proporcionando información sobre las variaciones genéticas, las mutaciones y sus posibles implicaciones para el fenotipo. La transcriptómica examina el conjunto completo de transcripciones de ARN dentro de una célula o tejido, revelando patrones de expresión genética y mecanismos reguladores. La proteómica, por otro lado, investiga todo el conjunto de proteínas producidas por un organismo, ofreciendo conocimientos sobre la estructura, la función y las interacciones de las proteínas.

Al integrar la metabolómica con la genómica, la proteómica y la transcriptómica, los investigadores pueden dilucidar las relaciones complejas entre genes, proteínas y metabolitos dentro de los sistemas biológicos. Este enfoque integrador permite a los científicos identificar biomarcadores de enfermedades, comprender las vías metabólicas subyacentes a los procesos fisiológicos y desentrañar los mecanismos moleculares de la acción y la toxicidad de los fármacos. Por ejemplo, en la investigación del cáncer, la integración de la metabolómica con la genómica y la proteómica puede ayudar a identificar firmas metabólicas asociadas con la progresión tumoral y la respuesta a la terapia. Esta comprensión holística puede guiar el desarrollo de estrategias de tratamiento personalizadas adaptadas a pacientes individuales en función de sus perfiles moleculares únicos.

Aumento de la adopción en el descubrimiento y desarrollo de fármacos

La metabolómica desempeña un papel fundamental en el proceso de descubrimiento y desarrollo de fármacos al proporcionar información invaluable sobre los cambios metabólicos inducidos por los fármacos dentro de los sistemas biológicos. Este enfoque implica el análisis exhaustivo de metabolitos de moléculas pequeñas presentes en biofluidos, tejidos o células, lo que ofrece ventajas únicas para comprender la respuesta, la toxicidad y la eficacia de los fármacos. Durante la fase preclínica, la metabolómica contribuye a la identificación y validación de biomarcadores que indican cómo interactúan los fármacos con las vías biológicas. Al perfilar los metabolitos en modelos animales o cultivos celulares tratados con compuestos experimentales, los investigadores pueden discernir firmas metabólicas asociadas con los efectos inducidos por los fármacos. Estos biomarcadores sirven como indicadores de la actividad farmacológica y ayudan a priorizar los compuestos principales para un mayor desarrollo.

En los ensayos clínicos, la metabolómica mejora las evaluaciones farmacocinéticas y farmacodinámicas al dilucidar cómo se absorben, distribuyen, metabolizan y excretan los medicamentos en el cuerpo. Al analizar los perfiles de metabolitos en muestras de pacientes, como sangre, orina o líquido cefalorraquídeo, la metabolómica proporciona datos cuantitativos sobre el metabolismo de los fármacos y los efectos sistémicos. Esta información ayuda a optimizar la dosis, estratificar a los pacientes en función de los fenotipos metabólicos y predecir los resultados del tratamiento. La elaboración de perfiles metabolómicos permite la detección temprana de la toxicidad o los efectos adversos inducidos por los fármacos. Al controlar los cambios en las vías metabólicas asociados con el estrés celular o el daño orgánico, los investigadores pueden identificar posibles problemas de seguridad antes de que se manifiesten clínicamente. Este enfoque proactivo mejora las evaluaciones de seguridad de los fármacos y minimiza el riesgo de reacciones adversas en los ensayos clínicos y la vigilancia posterior a la comercialización.

Información segmentaria

Información del producto

Según el producto, el segmento dominante es el de las herramientas y los servicios bioinformáticos de metabolómica en el mercado mundial de la metabolómica. Sin embargo, las herramientas y los servicios bioinformáticos desempeñan un papel crucial en la investigación y las aplicaciones de la metabolómica por varias razones. La metabolómica genera grandes cantidades de datos complejos que requieren herramientas computacionales sofisticadas para su procesamiento, análisis e interpretación. Las herramientas bioinformáticas ayudan a los investigadores a gestionar estos datos normalizándolos, analizándolos e integrándolos con otros datos ómicos (genómica, proteómica, etc.). Esta capacidad es esencial para comprender las vías metabólicas, identificar biomarcadores y descubrir posibles dianas farmacológicas.

Los servicios de bioinformática proporcionan conocimientos especializados y apoyo para los estudios de metabolómica. Ofrecen análisis de datos personalizados, modelado estadístico, análisis de vías y herramientas de visualización adaptadas a las necesidades de investigación en metabolómica. Estos servicios son valiosos para instituciones académicas, compañías farmacéuticas y firmas de biotecnología dedicadas a la investigación y el desarrollo impulsados por la metabolómica. Los avances en bioinformática han llevado al desarrollo de interfaces y plataformas fáciles de usar que mejoran la accesibilidad para investigadores con distintos niveles de experiencia computacional. Esta accesibilidad fomenta la colaboración y acelera el descubrimiento científico en metabolómica.

Indicaciones de la indicación

Según la indicación, el cáncer domina el mercado global de la metabolómica debido a su papel fundamental en el descubrimiento de biomarcadores, la medicina personalizada y la comprensión del metabolismo tumoral. La metabolómica permite la identificación de firmas metabólicas específicas de diferentes tipos y estadios de cáncer, lo que facilita la detección temprana y el diagnóstico preciso. Esta capacidad es crucial para desarrollar herramientas de diagnóstico no invasivas y monitorear las respuestas al tratamiento de manera efectiva. La metabolómica ayuda a desentrañar las intrincadas vías metabólicas dentro de los tumores, arrojando luz sobre la patogénesis del cáncer e identificando posibles objetivos terapéuticos. En la medicina personalizada, la metabolómica ayuda a predecir las respuestas individuales a las terapias contra el cáncer, optimizando las estrategias de tratamiento y minimizando los efectos adversos. También desempeña un papel fundamental en el desarrollo de fármacos al evaluar la eficacia y la toxicidad de los mismos, lo que hace avanzar la oncología de precisión. En general, la aplicación de la metabolómica en la investigación del cáncer y la práctica clínica subraya su impacto significativo en la mejora de los resultados de los pacientes y el avance de la atención del cáncer a nivel mundial.

Perspectivas regionales

América del Norte ha sido un actor clave en el sector de la metabolómica por varias razones. La región cuenta con una infraestructura de atención médica avanzada, que comprende instituciones de investigación líderes, empresas de biotecnología y centros académicos. Esta infraestructura facilita la investigación y el desarrollo de vanguardia en metabolómica, aprovechando tecnologías y metodologías de vanguardia.

Avances recientes

• En diciembre de 2023, los científicos de la Universidad de California en San Diego introdujeron la "metabolómica inversa", un método pionero que hace avanzar la investigación del microbioma. Con esta técnica, han identificado cientos de moléculas humanas desconocidas hasta ahora, junto con un nuevo biomarcador y un posible objetivo terapéutico para la enfermedad inflamatoria intestinal. En marzo de 2023, Flare Therapeutics, una startup centrada en el descubrimiento de fármacos, consiguió 123 millones de dólares en financiación de serie B. La ronda fue liderada conjuntamente por GordonMD Global Investments y Pfizer Venture Investments. La financiación se destinará principalmente a su próximo ensayo clínico previsto para finales de 2023, que profundizará en su programa de oncología. Con sede en Massachusetts y establecida hace dos años, FlareTherapeutics opera dentro del floreciente sector del descubrimiento de fármacos, revitalizado por los avances en tecnologías ómicas, incluidas la genómica, la metabolómica, la proteómica y la transcriptómica para encontrar nuevos objetivos farmacológicos.
• En abril de 2023, PredOmix, una startup con sede en Gurugram, India, fue pionera en un nuevo análisis de sangre diseñado para detectar aproximadamente 32 tipos de cáncer en hombres y mujeres con una precisión del 98 por ciento. Conocida como OncoVeryx-F, esta tecnología patentada integra la metabolómica, que se centra en el estudio de moléculas pequeñas, con la inteligencia artificial (IA). Su objetivo es identificar firmas de metabolitos únicas asociadas con varios tipos de cáncer a través de una única prueba integral.

Principales actores del mercado

• Metabolon, Inc.
• Agilent Technologies, Inc.
• Bruker Corporation
• Human Metabolome Technologies America, Inc.
• Thermo Fisher Scientific Inc.
• Shimadzu Corporación
• Corporación Danaher
• Corporación Waters
• Metware Biotechnology Inc.
• Afekta Technologies Ltd.