Mercado de optogenética: tamaño de la industria, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico, 2018-2028 segmentado por equipo de luz (láser y diodo emisor de luz), por actuador (rodopsina de canal, halorodopsina y arquerodopsina), por sensor (calcio (aequorina, cameleón y otros sensores de calcio), cloruro (clomeleón), membrana controlada (sirena) y otros sensores), por aplicación (neuro

Descripción general del mercado

El mercado global de optogenética se valoró en USD 545,60 millones en 2022 y se prevé que experimente un crecimiento impresionante en el período de pronóstico con una CAGR del 4,01 % hasta 2028

La optogenética ha revolucionado la neurociencia al permitir un control preciso de los circuitos neuronales. El avance continuo de nuestra comprensión del cerebro y la necesidad de herramientas sofisticadas para estudiarlo han impulsado la adopción de técnicas optogenéticas. Los avances continuos en las herramientas optogenéticas, incluido el desarrollo de opsinas mejoradas (proteínas sensibles a la luz) y sistemas de suministro de luz más precisos, han hecho que la optogenética sea más accesible y fácil de usar para los investigadores.

Impulsores clave del mercado

Innovaciones tecnológicas

Las opsinas son proteínas sensibles a la luz que se utilizan en optogenética para controlar la actividad celular. La investigación continua ha llevado al desarrollo de opsinas nuevas y mejoradas con propiedades mejoradas, como mayor sensibilidad a la luz, tiempos de respuesta más rápidos y propiedades espectrales alteradas. Estas innovaciones han permitido un control más preciso de los circuitos neuronales. La multiplexación en optogenética implica la activación o inhibición simultánea de múltiples tipos de opsinas en diferentes neuronas o poblaciones neuronales. Esta tecnología permite a los investigadores estudiar circuitos e interacciones neuronales complejos. Las innovaciones en las técnicas de multiplexación han mejorado la escalabilidad y versatilidad de los experimentos optogenéticos. Se han desarrollado sistemas avanzados de fibra óptica y técnicas de microscopía para suministrar luz con alta precisión espacial y temporal. Estas innovaciones permiten a los investigadores apuntar a regiones cerebrales específicas o incluso a neuronas individuales con mayor precisión. Los investigadores han desarrollado sistemas optogenéticos inalámbricos que eliminan la necesidad de fuentes de luz atadas y permiten experimentos más naturalistas en animales que se mueven libremente. Esta tecnología mejora el estudio de comportamientos y circuitos neuronales en condiciones sin restricciones. La miniaturización de dispositivos optogenéticos e implantes ha permitido experimentos menos invasivos en animales pequeños. Estos dispositivos se pueden implantar directamente en el cerebro, lo que permite estudios a largo plazo y crónicos. Los sistemas optogenéticos de circuito cerrado incorporan retroalimentación en tiempo real de la actividad neuronal para ajustar la estimulación lumínica. Estos sistemas permiten experimentos dinámicos en respuesta a patrones neuronales específicos, lo que mejora la comprensión de los circuitos neuronales. Las innovaciones en vectores virales y técnicas de administración de genes han mejorado la eficiencia y especificidad de la introducción de herramientas optogenéticas en células o tejidos objetivo. Esto ha facilitado la adopción de la optogenética en una gama más amplia de organismos y tipos de células.

La microscopía de dos fotones combinada con la optogenética permite una penetración más profunda de la luz en el tejido cerebral. Esta innovación ha ampliado el alcance espacial de los experimentos optogenéticos, lo que ha hecho posible dirigirse a las neuronas en regiones cerebrales más profundas. El desarrollo de herramientas optogenéticas inhibidoras, como la halorrodopsina (eNpHR) y Arch, ha permitido la inhibición precisa de la actividad neuronal. Ahora los investigadores pueden manipular los circuitos neuronales de forma bidireccional, activando e inhibiendo las neuronas según sea necesario. Además de las opsinas para el control, se han desarrollado sensores optogenéticos para monitorear la actividad neuronal y los parámetros fisiológicos en tiempo real. Estos sensores proporcionan una valiosa retroalimentación para los experimentos de circuito cerrado y permiten el estudio de la dinámica neuronal. La optogenética se ha integrado con técnicas electrofisiológicas, lo que permite a los investigadores combinar la estimulación lumínica con el registro de la actividad neuronal. Esta integración proporciona una visión integral del funcionamiento del circuito neuronal. Los proveedores comerciales han desempeñado un papel importante en el avance de la optogenética al proporcionar a los investigadores herramientas optogenéticas bien caracterizadas y validadas, haciéndolas más accesibles a una comunidad científica más amplia. Este factor ayudará en el desarrollo de

Avances en la investigación en neurociencia

La investigación en neurociencia ha experimentado avances significativos en los últimos años, impulsados por innovaciones tecnológicas, esfuerzos de colaboración y mayor financiación. Estos avances han profundizado nuestra comprensión del cerebro y sus funciones.

El aprendizaje automático y la inteligencia artificial se han aplicado para analizar datos neuronales a gran escala, lo que hace posible decodificar patrones de actividad cerebral, predecir el comportamiento y diagnosticar afecciones neurológicas. Las interfaces cerebro-computadora (BCI) han avanzado, lo que permite un control más preciso de dispositivos externos utilizando señales cerebrales. Estas interfaces tienen aplicaciones potenciales en tecnología de asistencia y neurorrehabilitación. El desarrollo de organoides cerebrales, modelos de tejido cerebral en 3D miniaturizados derivados de células madre, ha permitido a los investigadores estudiar el desarrollo temprano del cerebro, modelar enfermedades y probar respuestas a medicamentos en un entorno más realista. La creciente comprensión del papel de la neuroinflamación en enfermedades neurológicas, como el Alzheimer y la esclerosis múltiple, ha llevado al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas dirigidas a la inflamación. Iniciativas como el Proyecto del Conectoma Humano y la Iniciativa BRAIN (Investigación del Cerebro a través del Avance de las Neurotecnologías Innovadoras) han reunido a investigadores de diversas disciplinas para acelerar nuestra comprensión de la estructura y función del cerebro. El campo ha avanzado en el abordaje de consideraciones éticas relacionadas con la investigación del cerebro, incluyendo debates sobre el uso responsable de tecnologías como la optogenética y las interfaces cerebro-computadora. Este factor acelerará la demanda del Mercado Global de la Optogenética.

Áreas de Aplicación en Expansión

La expansión de las áreas de aplicación ha sido de hecho un impulsor significativo de la demanda de optogenética. Desarrollada originalmente como una poderosa herramienta de investigación para la neurociencia, la optogenética ha encontrado aplicaciones en varios campos, expandiendo su alcance e impacto. La optogenética se ha aplicado principalmente en neurociencia, donde ha permitido a los investigadores controlar y manipular neuronas y circuitos neuronales específicos con una precisión sin precedentes. Ha profundizado nuestra comprensión de la función cerebral, el comportamiento y los mecanismos subyacentes de los trastornos neurológicos. La optogenética se ha aplicado en cardiología para controlar el tejido cardíaco y estudiar la actividad eléctrica del corazón. Tiene aplicaciones potenciales en la investigación de la arritmia y el desarrollo de nuevas terapias para las enfermedades cardíacas. En optometría, la optogenética se ha utilizado para estudiar el sistema visual y la función de la retina. Los investigadores han explorado su potencial para restaurar la visión en enfermedades como la degeneración de la retina. La optogenética desempeña un papel en la medicina regenerativa al permitir a los investigadores controlar la diferenciación y la función de las células madre. Tiene aplicaciones potenciales en la ingeniería de tejidos y el desarrollo de terapias basadas en células. La optogenética se ha utilizado para estudiar la percepción del dolor y las vías en el sistema nervioso. Los investigadores pueden manipular las neuronas relacionadas con el dolor para comprender mejor las condiciones de dolor crónico y desarrollar posibles intervenciones. La aplicación de la optogenética en la investigación psiquiátrica ha arrojado luz sobre los circuitos neuronales implicados en los trastornos del estado de ánimo, la adicción y la ansiedad. Ofrece información sobre posibles objetivos para intervenciones terapéuticas.

La optogenética se ha utilizado para estudiar la regulación hormonal y los sistemas endocrinos. Los investigadores pueden controlar la liberación de hormonas e investigar sus efectos en varios procesos fisiológicos. La optogenética ha encontrado aplicaciones en la investigación del cáncer, donde se ha utilizado para controlar el comportamiento celular y estudiar el crecimiento tumoral y la metástasis. Ofrece una herramienta para manipular células cancerosas y estudiar sus respuestas. Los investigadores han aplicado la optogenética para investigar el comportamiento y las respuestas de las células inmunitarias. Proporciona un medio para controlar la activación de las células inmunitarias y estudiar la dinámica del sistema inmunológico. La optogenética se utiliza en bioingeniería y biología sintética para diseñar y controlar procesos celulares. Permite la ingeniería precisa de células para realizar funciones deseadas. Las empresas farmacéuticas y de biotecnología utilizan la optogenética en el descubrimiento de fármacos para seleccionar y probar posibles candidatos a fármacos. Proporciona una herramienta valiosa para estudiar las respuestas celulares a los fármacos. A medida que la optogenética se expande hacia nuevas áreas de aplicación, las discusiones sobre las implicaciones éticas de manipular circuitos neuronales y funciones celulares se han vuelto más prominentes. Este factor acelerará la demanda de

Desafíos clave del mercado

Comprensión limitada de los circuitos neuronales

El cerebro humano es increíblemente complejo, con miles de millones de neuronas y billones de sinapsis. Nuestra comprensión de cómo todos estos elementos trabajan juntos para producir comportamientos y funciones cognitivas aún es incompleta. Esta complejidad hace que sea un desafío diseñar experimentos optogenéticos que se dirijan a las neuronas y circuitos correctos. Aunque se han logrado avances significativos en el mapeo de circuitos neuronales, especialmente en organismos modelo como ratones, aún existen lagunas en nuestro conocimiento. Faltan mapas completos de todos los circuitos neuronales en el cerebro, lo que puede limitar la precisión de los experimentos optogenéticos. Los circuitos neuronales pueden variar significativamente de un individuo a otro. Lo que funciona en el cerebro de una persona puede no funcionar de la misma manera en el cerebro de otra. Esta variabilidad puede complicar la aplicación de las técnicas optogenéticas en entornos clínicos. Algunas regiones profundas del cerebro son difíciles de acceder y estudiar, lo que dificulta la comprensión de sus circuitos. Los experimentos optogenéticos en estas regiones pueden verse limitados por la capacidad de enviar luz a las neuronas objetivo de manera efectiva. Vincular circuitos neuronales específicos a comportamientos complejos y funciones cognitivas puede ser un desafío formidable. Si bien la optogenética puede manipular la actividad neuronal, comprender la relación precisa entre los patrones de actividad neuronal y el comportamiento es un esfuerzo continuo.

Costo de la tecnología

Los experimentos optogenéticos requieren equipo especializado, incluidas fuentes de luz (por ejemplo, láseres o LED), fibras ópticas y sistemas de imágenes. Estos componentes pueden ser costosos, especialmente para sistemas de alta calidad y grado de investigación. Los investigadores a menudo necesitan personalizar sus configuraciones optogenéticas para satisfacer sus necesidades experimentales específicas. La personalización puede aumentar el costo general, ya que puede requerir experiencia en ingeniería y componentes a medida. La compra de reactivos optogenéticos, como vectores virales que transportan opsinas, es un gasto continuo. Estos reactivos deben reponerse periódicamente para los experimentos. En los estudios con animales, el mantenimiento de animales transgénicos o la administración de vectores virales puede generar costos relacionados con el alojamiento, el cuidado y la supervisión ética de los animales. Se necesita personal capacitado para realizar experimentos optogenéticos, desde el diseño de protocolos hasta la realización de experimentos y análisis de datos. El empleo de investigadores capacitados aumenta el costo general. Los investigadores requieren capacitación y experiencia en técnicas optogenéticas, lo que puede implicar costos adicionales para talleres, cursos o contratación de expertos. Los consumibles como fibras ópticas, cánulas y electrodos deben reemplazarse regularmente, lo que se suma a los costos operativos continuos.

Tendencias clave del mercado

Personalización y enfoques específicos

Los investigadores están personalizando las herramientas optogenéticas para que se adapten a sus requisitos experimentales. Esta personalización incluye el desarrollo de nuevas opsinas, como variantes con cinética alterada, propiedades espectrales o patrones de expresión específicos de tejido. Estas herramientas personalizadas permiten un control más preciso y eficaz de los circuitos neuronales. La multiplexación en optogenética implica el uso simultáneo de múltiples opsinas con diferentes propiedades en un solo experimento. Este enfoque permite a los investigadores dirigirse a distintas poblaciones neuronales dentro del mismo tejido o región cerebral. La personalización de los sistemas optogenéticos multiplexados mejora la flexibilidad de los experimentos. La personalización se extiende a la consecución de la especificidad del tipo de célula en los experimentos optogenéticos. Los investigadores están diseñando opsinas que se dirigen selectivamente a tipos de células específicos, como neuronas excitatorias o inhibidoras, o neuronas que expresan marcadores moleculares específicos. La optogenética se utiliza cada vez más para la manipulación específica de circuitos. Las opsinas diseñadas a medida y las estrategias de orientación permiten a los investigadores activar o inhibir vías neuronales o sinapsis específicas, diseccionando circuitos complejos para comprender su función. En el contexto de posibles aplicaciones clínicas, los investigadores están desarrollando enfoques optogenéticos personalizados para apuntar a circuitos neuronales específicos asociados con trastornos neurológicos y psiquiátricos. Esta personalización dirigida es crucial para el desarrollo de intervenciones terapéuticas precisas.

Información segmentaria

Información sobre equipos de iluminación

En 2022, la mayor participación del mercado global de optogenética estuvo dominada por el segmento de diodos emisores de luz (LED) en el período de pronóstico y se prevé que continúe expandiéndose en los próximos años.

Información sobre actuadores

En 2022, el mercado global de optogenética estuvo dominado por el segmento de rodopsina de canal y se prevé que continúe expandiéndose en los próximos años.

Información sobre sensores

En 2022, el mercado global de optogenética estuvo dominado por el segmento de cloruro y se prevé que continúe expandiéndose en los próximos años.

Información sobre aplicaciones

En 2022, la mayor participación del mercado global de optogenética estuvo dominada por el segmento de neurociencia en el período de pronóstico y se prevé que continúe expandiéndose en los próximos años.

Regional Perspectivas

La región de América del Norte domina el mercado global de optogenética en 2022. Debido a la creciente prevalencia de enfermedades crónicas en la zona, el uso cada vez mayor de dispositivos optogenéticos, en particular en universidades y laboratorios de investigación, y las asociaciones y lanzamientos de nuevos productos por parte de importantes participantes del mercado. Los principales impulsores del crecimiento en el campo neurológico son las crecientes iniciativas gubernamentales. Con una mayor inversión, más empresas pueden ingresar al mercado y ofrecer soluciones creativas para satisfacer las necesidades de los pacientes. Se necesita más atención para la creciente población de pacientes, lo que aumenta la necesidad de optogenética y acelera la expansión del mercado. Además, se proyecta que las asociaciones y los acuerdos impulsarán la industria.

Desarrollos recientes

• En junio de 2022,Bruker Corporation lanzó el módulo NeuraLight 3D Ultra para facilitar aplicaciones de investigación de vanguardia en neurociencia y optogenética en los microscopios multifotónicos Ultima de Bruker. NeuraLight 3D Ultra ofrece fotoestimulación holográfica 3D de vanguardia diseñada para una investigación funcional en profundidad sobre redes neuronales y computación cerebral. El módulo NeuraLight 3DUltra utiliza un nuevo dispositivo de cristal líquido más grande que abre el acceso a un campo de visión más amplio, una mayor precisión de puntería y una velocidad líder en el mercado de 600 fotogramas holográficos por segundo, basándose en la exclusiva tecnología de modulador de luz espacial (SLM) de Bruker. Los investigadores pueden examinar los mecanismos detrás del comportamiento, la percepción y la enfermedad a una escala mayor y durante un período más largo cuando se combina con las capacidades de obtención de imágenes del microscopio Ultima2Pplus. En febrero de 2023, el ensayo clínico PIONEER de fase I/II que evaluó GS030 para el tratamiento de la retinosis pigmentaria (RP) en 9 pacientes, con un seguimiento de hasta 4 años (n = 1), informó datos de seguridad favorables y señales de eficacia alentadoras al año de la administración de la terapia génica. GenSight Biologics es una empresa biofarmacéutica centrada en el desarrollo y la comercialización de nuevas terapias genéticas para enfermedades neurodegenerativas de la retina y trastornos del sistema nervioso central. GS030, un candidato terapéutico anómalo que combina una terapia genética basada en AAV2 (GS030-DP) con el uso de gafas fotoestimulantes (GS030-MD), se está probando en el primer ensayo clínico en humanos, multicéntrico, abierto y de escalada de dosis llamado PIONEER. SA
• Laserglow Technologies
• Noldus Information Technology Inc.
• Judges' Scientific PLC (Scientifica)
• Shanghai Laser & Optics Century Co.Ltd
• Bruker Corporation
• Thorlabs Inc