Mercado de ingeniería de proteínas: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico, 2018-2028 segmentado por tipo de producto (insulina, anticuerpos monoclonales, factores de coagulación {factores sanguíneos + plasminógeno tisular}, vacunas, factores de crecimiento {hormonas + citocinas} y otros tipos de productos), por tecnología (diseño de proteínas irracion

Descripción general del mercado

El mercado global de ingeniería de proteínas se valoró en USD 2.56 mil millones en 2022 y se anticipa que será testigo de un crecimiento impresionante en el período de pronóstico con una CAGR del 11,00% hasta 2028. La ingeniería de proteínas es una rama de la biotecnología que implica el diseño, la modificación y la optimización deliberados de proteínas para crear nuevas funciones, mejorar las existentes o adaptarlas para aplicaciones específicas. Las proteínas son macromoléculas biológicas esenciales que realizan una amplia gama de funciones en los organismos vivos, incluida la catalización de reacciones químicas (enzimas), el transporte de moléculas, la provisión de soporte estructural y la regulación de procesos celulares. La ingeniería de proteínas aprovecha la comprensión de la estructura y la función de las proteínas para manipular estas moléculas con diversos fines. Los avances en las técnicas de biología molecular han hecho posible sintetizar y modificar genes que codifican proteínas con secuencias específicas. Esto permite a los investigadores crear proteínas completamente nuevas o modificar las existentes para diversas aplicaciones.

La creciente demanda de productos biofarmacéuticos, incluidos anticuerpos monoclonales, vacunas y otras terapias basadas en proteínas, fue un impulsor importante. Las técnicas de ingeniería de proteínas son esenciales para optimizar la producción y la eficacia de estos medicamentos. Los avances continuos en genómica, transcriptómica y proteómica estaban proporcionando información valiosa sobre el papel de las proteínas en las vías de las enfermedades. Este conocimiento impulsó la demanda de técnicas de ingeniería de proteínas para desarrollar terapias dirigidas. Las industrias biotecnológica y farmacéutica estaban experimentando un crecimiento sostenido, con una mayor inversión en investigación y desarrollo. Este crecimiento estaba impulsando la demanda de herramientas y servicios de ingeniería de proteínas. La ingeniería de proteínas estaba desempeñando un papel crucial en el desarrollo de terapias para enfermedades raras y huérfanas. El potencial de altos rendimientos en este nicho de mercado era un impulsor de la inversión y la innovación. La ingeniería de proteínas se estaba utilizando para diseñar enzimas con propiedades mejoradas para varias aplicaciones industriales, incluida la producción de biocombustibles, el procesamiento de alimentos y la gestión de residuos.

Impulsores clave del mercado

Avances tecnológicos

Los avances tecnológicos en ingeniería de proteínas han desempeñado un papel fundamental en la conformación del campo y la expansión de sus aplicaciones en varias industrias, incluidas las farmacéuticas, la biotecnología, la agricultura y los procesos industriales. La tecnología de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas (CRISPR) y la proteína 9 asociada a CRISPR (Cas9) revolucionaron la ingeniería de proteínas. Permite la edición precisa del genoma, lo que hace posible modificar genes y diseñar proteínas con alta especificidad y eficiencia. Esto tiene implicaciones de largo alcance en el desarrollo de fármacos, la agricultura y la investigación básica. La evolución dirigida es una técnica poderosa que imita la selección natural para optimizar las proteínas para funciones específicas. A través de rondas iterativas de mutación y selección, los investigadores pueden diseñar proteínas con propiedades mejoradas, como mayor afinidad, estabilidad o actividad enzimática. Los métodos de cribado de alto rendimiento (HTS) se han vuelto más sofisticados y automatizados, lo que permite el cribado rápido de grandes bibliotecas de proteínas para las propiedades deseadas. Esto acelera el descubrimiento de nuevas enzimas, anticuerpos terapéuticos y otros productos basados en proteínas. Los avances en los métodos computacionales, incluidos el modelado molecular y el aprendizaje automático, permiten a los investigadores predecir la estructura y la función de las proteínas diseñadas. Esto ahorra tiempo y recursos en la fase de diseño y ayuda a comprender las interacciones proteína-ligando. Las técnicas de biología sintética permiten la creación de proteínas y sistemas biológicos completamente nuevos. Los investigadores pueden diseñar y sintetizar genes que codifican proteínas nuevas con funciones personalizadas, lo que amplía las posibilidades de la ingeniería de proteínas. Las mejoras en los sistemas de expresión de proteínas, como levaduras, bacterias y células de mamíferos, han mejorado la producción de proteínas recombinantes y anticuerpos terapéuticos. Estos avances aumentan el rendimiento y la calidad de las proteínas diseñadas.

Entender el plegamiento y la estabilidad de las proteínas es crucial para la ingeniería de proteínas. Las herramientas computacionales y las técnicas experimentales han mejorado la predicción de las estructuras y la estabilidad de las proteínas, lo que ayuda al diseño de proteínas más robustas. Las tecnologías de secuenciación de nueva generación (NGS) han facilitado el análisis de la variación genética y los patrones de expresión, lo que permite a los investigadores identificar y caracterizar posibles objetivos de ingeniería de proteínas de manera más eficaz. Los sistemas de síntesis de proteínas sin células se han vuelto más eficientes y versátiles. Permiten la producción rápida de proteínas sin la necesidad de células vivas, lo que facilita la ingeniería y el estudio de diversas proteínas. Los avances recientes en tecnologías de edición genómica como CrispRGold y Prime Editing ofrecen una precisión y un control aún mayores en la modificación de secuencias genéticas. Estos avances tienen implicaciones de largo alcance para la terapia génica y la ingeniería de proteínas. Técnicas como ChIP-seq y la reticulación proteína-ADN permiten a los investigadores estudiar las interacciones proteína-ADN a nivel molecular. Esto es fundamental para comprender la regulación genética y diseñar proteínas de unión al ADN. Los avances en las tecnologías de proteómica unicelular permiten la elaboración de perfiles del contenido proteico de células individuales, lo que proporciona información sobre la heterogeneidad celular y los mecanismos de las enfermedades. Este factor ayudará al desarrollo del mercado global de ingeniería de proteínas.

Sectores biotecnológicos y farmacéuticos en crecimiento

Las industrias biotecnológica y farmacéutica han sido testigos de un cambio hacia los productos biológicos, que son medicamentos derivados de organismos vivos. Esto incluye anticuerpos monoclonales, vacunas y otras terapias basadas en proteínas. La ingeniería de proteínas desempeña un papel crucial en el diseño, la optimización y la producción de estos productos biológicos, satisfaciendo la creciente demanda de tratamientos más específicos y efectivos. El proceso de descubrimiento y desarrollo de nuevos medicamentos a menudo implica la identificación y modificación de proteínas específicas asociadas con enfermedades. Las técnicas de ingeniería de proteínas permiten la modificación de estas proteínas para mejorar sus propiedades terapéuticas o para crear candidatos a medicamentos completamente nuevos. El sector farmacéutico se está moviendo cada vez más hacia la medicina personalizada, donde los tratamientos se adaptan a los perfiles individuales de los pacientes. La ingeniería de proteínas permite la personalización de proteínas terapéuticas para que coincidan con las características genéticas y moleculares de los pacientes individuales, mejorando los resultados del tratamiento. La ingeniería de proteínas ha sido fundamental en el desarrollo de terapias para enfermedades raras y huérfanas, que pueden no tener grandes poblaciones de pacientes. La industria farmacéutica ha mostrado interés en estos nichos de mercado, impulsando la demanda de servicios y tecnologías de ingeniería de proteínas.

La industria biofarmacéutica depende de procesos de biofabricación para producir grandes cantidades de medicamentos basados en proteínas. La ingeniería de proteínas ayuda a optimizar la expresión, el rendimiento y la estabilidad de estas proteínas terapéuticas, asegurando una producción eficiente y rentable. Las compañías farmacéuticas buscan continuamente expandir sus líneas de medicamentos con productos innovadores y diferenciados. La ingeniería de proteínas permite el desarrollo de nuevos productos biológicos y terapias basadas en proteínas, ayudando a las compañías a mantenerse competitivas. El desarrollo de terapias combinadas, donde se utilizan múltiples medicamentos para abordar diferentes aspectos de una enfermedad, es una tendencia creciente en el sector farmacéutico. La ingeniería de proteínas se puede emplear para diseñar proteínas terapéuticas complementarias que trabajen juntas de manera sinérgica. A medida que expiran las patentes de algunos medicamentos biológicos, existe un mercado creciente para biosimilares, que son versiones muy similares de los productos biológicos existentes. La ingeniería de proteínas se utiliza para crear biosimilares con perfiles de eficacia y seguridad comparables. Las compañías biotecnológicas y farmacéuticas invierten mucho en investigación y desarrollo para llevar nuevos medicamentos al mercado. Esta inversión incluye financiación para la investigación y el desarrollo de tecnología de ingeniería de proteínas. La colaboración entre compañías farmacéuticas, empresas de biotecnología e instituciones académicas en la investigación de ingeniería de proteínas se ha vuelto común. Estas asociaciones impulsan la innovación y aceleran el desarrollo de terapias basadas en proteínas. Eventos como la pandemia de COVID-19 han resaltado la necesidad de un rápido desarrollo de vacunas y terapias. La ingeniería de proteínas jugó un papel fundamental en el desarrollo de vacunas y tratamientos contra la COVID-19, mostrando su importancia para abordar los desafíos de salud globales. Este factor acelerará la demanda del mercado global de ingeniería de proteínas.

Mayor enfoque en enfermedades raras

Las enfermedades raras, también conocidas como enfermedades huérfanas, a menudo carecen de tratamientos efectivos debido a su baja prevalencia. La ingeniería de proteínas ofrece un enfoque prometedor para desarrollar terapias personalizadas para estas enfermedades, abordando importantes necesidades médicas no satisfechas. El estudio de las enfermedades raras a menudo implica la identificación de mutaciones genéticas específicas o anomalías proteicas que subyacen a estas afecciones. La ingeniería de proteínas permite la personalización de proteínas terapéuticas para dirigirse con precisión a las vías moleculares implicadas en las enfermedades raras, lo que permite enfoques de medicina de precisión. Los gobiernos y las agencias reguladoras de todo el mundo ofrecen incentivos para el desarrollo de medicamentos huérfanos para tratar enfermedades raras. La ingeniería de proteínas es fundamental para diseñar y optimizar estos medicamentos, incluidos los anticuerpos monoclonales y las terapias de reemplazo enzimático. Las enfermedades raras suelen estar causadas por anomalías proteicas específicas. Las técnicas de ingeniería de proteínas permiten el desarrollo de terapias dirigidas que pueden corregir o compensar estas anomalías, lo que conduce a mejores resultados del tratamiento.

Los anticuerpos monoclonales diseñados para dirigirse a proteínas relacionadas con enfermedades raras han demostrado ser muy prometedores en el tratamiento de afecciones como ciertas formas de distrofia muscular y trastornos de almacenamiento lisosomal. La ingeniería de proteínas está estrechamente vinculada a la terapia génica, que tiene un gran potencial para el tratamiento de trastornos genéticos raros. Las proteínas diseñadas, como los vectores virales o las enzimas, se pueden utilizar para administrar genes terapéuticos a pacientes con enfermedades raras. Para ciertos trastornos metabólicos raros, las terapias de reemplazo enzimático son esenciales. Las técnicas de ingeniería de proteínas pueden optimizar la estabilidad, la actividad y la orientación de estas enzimas terapéuticas. El mercado de medicamentos huérfanos ha estado creciendo de manera constante, impulsado por una combinación de incentivos regulatorios, mayor financiación y avances en tecnologías de ingeniería de proteínas. Este crecimiento fomenta la inversión en investigación y desarrollo para enfermedades raras. La colaboración entre investigadores académicos, compañías farmacéuticas y grupos de defensa de pacientes en el campo de las enfermedades raras se ha vuelto más común. Tales colaboraciones aceleran la investigación y el desarrollo de terapias basadas en proteínas. Los fuertes esfuerzos de defensa por parte de grupos de pacientes y fundaciones dedicadas a enfermedades raras han aumentado la conciencia y el apoyo para la investigación y el desarrollo de tratamientos. Estos esfuerzos impulsan la financiación y el interés en las soluciones de ingeniería de proteínas. Los avances en tecnologías de diagnóstico, como la genómica y la proteómica, permiten la identificación de biomarcadores específicos de enfermedades raras. La ingeniería de proteínas puede luego usarse para desarrollar diagnósticos y terapias dirigidas. Este factor acelerará la demanda del mercado global de ingeniería de proteínas.

Principales desafíos del mercado

Complejidad del diseño de proteínas

Las proteínas tienen estructuras tridimensionales complejas que son cruciales para sus funciones. Diseñar proteínas con estructuras específicas que se plieguen correctamente es una tarea difícil, ya que pequeños cambios en las secuencias de aminoácidos pueden provocar un plegamiento incorrecto y la pérdida de función. Predecir la función exacta de una proteína diseñada puede ser un desafío. Muchas proteínas tienen funciones multifacéticas dentro de los sistemas biológicos, y diseñar una proteína para realizar una función específica puede ser muy complejo. Asegurarse de que una proteína diseñada sea estable y se pliegue correctamente en su conformación funcional es un desafío importante. Lograr el plegamiento correcto de la proteína es crucial para su actividad y eficacia. Las proteínas a menudo interactúan con otras moléculas, como ligandos, cofactores u otras proteínas. Diseñar una proteína que interactúe de forma selectiva y con alta afinidad con una molécula en particular puede ser complejo. Diseñar proteínas que participen en interacciones proteína-proteína específicas puede ser particularmente desafiante. Predecir cómo interactuarán diferentes proteínas entre sí y diseñar esas interacciones con precisión es complejo. El diseño de proteínas requiere experiencia en múltiples disciplinas, incluidas la biología, la química, la bioinformática y la biología estructural. Las colaboraciones entre expertos en estos campos suelen ser necesarias.

Preocupaciones ambientales y de sostenibilidad

La investigación en ingeniería de proteínas suele requerir recursos sustanciales, incluidos equipos de laboratorio, consumibles y energía. El impacto ambiental de estos procesos que requieren un uso intensivo de recursos puede ser un problema. La producción de productos basados en proteínas, como proteínas terapéuticas, enzimas y proteínas alternativas (como carnes de origen vegetal y celular), puede tener implicaciones ambientales. Optimizar los procesos de biofabricación para que sean más sostenibles es un desafío. El desarrollo de organismos genéticamente modificados (OGM) para diversas aplicaciones, incluida la agricultura y la biotecnología industrial, plantea preocupaciones ambientales y regulatorias. Es esencial garantizar el uso seguro de los OGM y abordar los posibles impactos ecológicos. Los procesos de biofabricación pueden generar desechos y subproductos que pueden tener consecuencias ambientales. Gestionar y minimizar los flujos de desechos es un desafío de sostenibilidad. Muchos procesos de ingeniería de proteínas requieren entornos controlados y condiciones precisas, que pueden consumir mucha energía. Reducir el consumo de energía y realizar la transición a fuentes de energía renovables son prioridades para la sostenibilidad. El uso de productos químicos en la ingeniería de proteínas, como reactivos para la síntesis de ADN y la purificación de proteínas, puede tener impactos ambientales. El desarrollo de enfoques químicos más ecológicos es un objetivo de sostenibilidad. Si bien las proteínas alternativas (de origen vegetal y celular) a menudo se consideran más sostenibles que la agricultura animal tradicional, su huella ambiental puede variar. Reducir el impacto ambiental de estas tecnologías es un desafío constante.

Tendencias clave del mercado

Expansión de la ingeniería de proteínas

La ingeniería de proteínas se utiliza para modificar la composición genética de los cultivos para mejorar rasgos específicos. Esto puede incluir aumentar la resistencia a plagas y enfermedades, mejorar la tolerancia a factores estresantes ambientales (por ejemplo, sequía o salinidad) y optimizar el contenido nutricional. El desarrollo de cultivos con mayor resistencia a las enfermedades mediante ingeniería de proteínas reduce la necesidad de pesticidas químicos, lo que contribuye a una agricultura sostenible y respetuosa con el medio ambiente. La ingeniería de cultivos para lograr resistencia a las plagas puede proteger los rendimientos y reducir la dependencia de los insecticidas químicos, lo que beneficia tanto al medio ambiente como a los agricultores. La ingeniería de proteínas puede ayudar a crear cultivos que sean más resistentes a las condiciones de sequía, lo que es fundamental en regiones que enfrentan la escasez de agua y los desafíos del cambio climático. La ingeniería de proteínas se aplica para aumentar el valor nutricional de los cultivos al mejorar el contenido de nutrientes esenciales, como vitaminas y minerales. Al mejorar los rendimientos de los cultivos y reducir la necesidad de insumos químicos, los cultivos modificados genéticamente pueden contribuir a prácticas agrícolas más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente. El uso de cultivos modificados genéticamente diseñados mediante ingeniería de proteínas puede conducir a una reducción de la erosión del suelo, menores emisiones de gases de efecto invernadero y una disminución de la escorrentía agrícola, mitigando así el daño ambiental. La biofortificación implica aumentar los niveles de nutrientes esenciales en los cultivos. La ingeniería de proteínas puede desempeñar un papel en la biofortificación de cultivos básicos para abordar la desnutrición y las deficiencias de nutrientes en poblaciones vulnerables.

Información segmentaria

Información tecnológica

En 2022, el segmento de diseño racional de proteínas del mercado global de ingeniería de proteínas tuvo la mayor participación y se prevé que continúe expandiéndose en los próximos años.

Información sobre el tipo de producto

En 2022, el segmento de anticuerpos monoclonales del mercado global de ingeniería de proteínas tuvo la mayor participación en los ingresos y se prevé que continúe expandiéndose en los próximos años.

Información sobre el uso final

En 2022, el segmento de empresas farmacéuticas y biotecnológicas del mercado global de ingeniería de proteínas tuvo la mayor participación y se prevé que continúe expandiéndose en los próximos años.

Información regional

La región de América del Norte dominó el mercado global de ingeniería de proteínas en 2022.

Se proyecta que la región de Asia Pacífico crecerá a la CAGR más rápida durante el período de pronóstico. Debido a que las naciones asiáticas en desarrollo tienen altas tasas de enfermedades autoinmunes, cardiovasculares y cancerosas. Además, se anticipa que el alto desarrollo económico en economías emergentes como India y China respaldará la expansión del sector en las perspectivas inexploradas de esta área. Además, se proyecta que la expansión de la región se verá favorecida por la disponibilidad de una base poblacional considerable para la investigación y las pruebas clínicas de aplicaciones de ingeniería de proteínas.

Desarrollos recientes

• En julio de 2021, Eli Lilly adquirió una startup de biotecnología privada llamada Protomer Technologies ("Protomer"). Para encontrar y crear moléculas que puedan detectar la glucosa u otros moduladores endógenos de la actividad proteica, Protomer utiliza su plataforma patentada de ingeniería de proteínas y péptidos. Protomer está desarrollando terapias proteicas de próxima generación que pueden detectar activadores moleculares celulares. La empresa puede crear proteínas y péptidos terapéuticos con actividad ajustable que puede ser regulada por moléculas diminutas gracias a su plataforma patentada basada en biología química. Protomer ha empleado este método para desarrollar una variedad de candidatos terapéuticos, como insulinas sensibles a la glucosa que pueden detectar los niveles de azúcar en sangre y actuar automáticamente según sea necesario a lo largo del día. En marzo de 2022, se anunció una asociación de investigación entre Amgen y Generate Biomedicines para identificar y desarrollar terapias proteicas para cinco objetivos clínicos en una variedad de dominios terapéuticos y sistemas de administración. Se ha formado un grupo de Descubrimiento de Biología Digital debido a la estrategia de biología generativa de Amgen para capitalizar las fortalezas de vanguardia de la empresa en biología, automatización e ingeniería de proteínas. El objetivo de la biología generativa en Amgen es utilizar esta experiencia y conocimientos sobre productos biológicos junto con tecnología de diseño de fármacos de vanguardia basada en secuencias para desarrollar terapias multiespecíficas complejas para una variedad de trastornos desafiantes. Al reducir el tiempo necesario para el descubrimiento de fármacos y producir posibles moléculas líderes con una fabricación y un comportamiento clínico predecibles, la experiencia de Amgen en el descubrimiento de fármacos biológicos se puede combinar con la plataforma de Inteligencia Artificial (IA) de Generate Biomedicines para facilitar aún más el diseño de fármacos multiespecíficos.

Principales actores del mercado

• Agilent Technologies Inc.
• Amgen Inc.
• Bruker Corporation
• Bio-Rad Laboratories Inc.
• Eli Lilly and Company
• Merck KGaA
• Novo Nordisk AS
• PerkinElmer Inc.
• Thermo Fisher ScientificInc.
• Waters Corporation
• Genscripts USA, Inc.
• GE Healthcare