Mercato dell'ingegneria proteica - Dimensioni, quota, tendenze, opportunità e previsioni del settore globale, 2018-2028 segmentato per tipo di prodotto (insulina, anticorpi monoclonali, fattori di coagulazione {fattori del sangue + plasminogeno tissutale}, vaccini, fattori di crescita {ormoni + citochina} e altri tipi di prodotto), per tecnologia (progettazione proteica irrazionale e progettazione

Panoramica del mercato

Il mercato globale dell'ingegneria proteica è stato valutato a 2,56 miliardi di USD nel 2022 e si prevede che registrerà una crescita impressionante nel periodo di previsione con un CAGR dell'11,00% fino al 2028. L'ingegneria proteica è una branca della biotecnologia che prevede la progettazione, la modifica e l'ottimizzazione deliberate delle proteine per creare nuove funzioni, migliorare quelle esistenti o adattarle ad applicazioni specifiche. Le proteine sono macromolecole biologiche essenziali che svolgono un'ampia gamma di funzioni negli organismi viventi, tra cui la catalizzazione di reazioni chimiche (enzimi), il trasporto di molecole, la fornitura di supporto strutturale e la regolazione dei processi cellulari. L'ingegneria proteica sfrutta la comprensione della struttura e della funzione delle proteine per manipolare queste molecole per vari scopi. I progressi nelle tecniche di biologia molecolare hanno reso possibile la sintesi e la modifica dei geni che codificano le proteine con sequenze specifiche. Ciò consente ai ricercatori di creare proteine completamente nuove o di modificare quelle esistenti per varie applicazioni.

La crescente domanda di prodotti biofarmaceutici, tra cui anticorpi monoclonali, vaccini e altre terapie basate sulle proteine, è stata un fattore determinante. Le tecniche di ingegneria proteica sono essenziali per ottimizzare la produzione e l'efficacia di questi farmaci. I continui progressi nella genomica, nella trascrittomica e nella proteomica fornivano preziose informazioni sul ruolo delle proteine nei percorsi delle malattie. Questa conoscenza ha alimentato la domanda di tecniche di ingegneria proteica per sviluppare terapie mirate. Le industrie biotecnologiche e farmaceutiche stavano vivendo una crescita sostenuta, con maggiori investimenti in ricerca e sviluppo. Questa crescita stava guidando la domanda di strumenti e servizi di ingegneria proteica. L'ingegneria proteica stava svolgendo un ruolo cruciale nello sviluppo di terapie per malattie rare e orfane. Il potenziale per alti rendimenti in questa nicchia di mercato era un fattore determinante per investimenti e innovazione. L'ingegneria proteica veniva utilizzata per progettare enzimi con proprietà migliorate per varie applicazioni industriali, tra cui la produzione di biocarburanti, la lavorazione alimentare e la gestione dei rifiuti.

Principali fattori trainanti del mercato

Progressi tecnologici

I progressi tecnologici nell'ingegneria proteica hanno svolto un ruolo fondamentale nel dare forma al campo e nell'espandere le sue applicazioni in vari settori, tra cui prodotti farmaceutici, biotecnologia, agricoltura e processi industriali. La tecnologia Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) e la tecnologia CRISPR-associated protein 9 (Cas9) hanno rivoluzionato l'ingegneria proteica. Consente un editing genomico preciso, rendendo possibile modificare i geni e progettare proteine con elevata specificità ed efficienza. Ciò ha implicazioni di vasta portata nello sviluppo di farmaci, agricoltura e ricerca di base. L'evoluzione guidata è una tecnica potente che imita la selezione naturale per ottimizzare le proteine per funzioni specifiche. Attraverso cicli iterativi di mutazione e selezione, i ricercatori possono progettare proteine con proprietà migliorate, come maggiore affinità, stabilità o attività enzimatica. I metodi di High-Throughput Screening (HTS) sono diventati più sofisticati e automatizzati, consentendo lo screening rapido di grandi librerie di proteine per le proprietà desiderate. Ciò accelera la scoperta di nuovi enzimi, anticorpi terapeutici e altri prodotti a base di proteine. I progressi nei metodi computazionali, tra cui la modellazione molecolare e l'apprendimento automatico, consentono ai ricercatori di prevedere la struttura e la funzione delle proteine ingegnerizzate. Ciò consente di risparmiare tempo e risorse nella fase di progettazione e aiuta a comprendere le interazioni proteina-ligando. Le tecniche di biologia sintetica consentono la creazione di proteine e sistemi biologici completamente nuovi. I ricercatori possono progettare e sintetizzare geni che codificano nuove proteine con funzioni personalizzate, ampliando le possibilità di ingegneria proteica. I miglioramenti nei sistemi di espressione proteica, come lievito, batteri e cellule di mammifero, hanno migliorato la produzione di proteine ricombinanti e anticorpi terapeutici. Questi progressi aumentano la resa e la qualità delle proteine ingegnerizzate.

Comprendere il ripiegamento e la stabilità delle proteine è fondamentale per l'ingegneria proteica. Strumenti computazionali e tecniche sperimentali hanno migliorato la previsione delle strutture e della stabilità delle proteine, aiutando nella progettazione di proteine più robuste. Le tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (NGS) hanno facilitato l'analisi della variazione genetica e dei modelli di espressione, consentendo ai ricercatori di identificare e caratterizzare in modo più efficace potenziali obiettivi di ingegneria proteica. I sistemi di sintesi proteica senza cellule sono diventati più efficienti e versatili. Consentono la rapida produzione di proteine senza la necessità di cellule viventi, rendendo più facile l'ingegneria e lo studio di varie proteine. I recenti sviluppi nelle tecnologie di editing del genoma come CrispRGold e Prime Editing offrono una precisione e un controllo ancora maggiori nella modifica delle sequenze genetiche. Questi progressi hanno implicazioni di vasta portata per la terapia genica e l'ingegneria proteica. Tecniche come ChIP-seq e il cross-linking proteina-DNA consentono ai ricercatori di studiare le interazioni proteina-DNA a livello molecolare. Ciò è fondamentale per comprendere la regolazione genica e progettare proteine che legano il DNA. I progressi nelle tecnologie di proteomica a cellula singola consentono la profilazione del contenuto proteico delle singole cellule, fornendo informazioni sull'eterogeneità cellulare e sui meccanismi delle malattie. Questo fattore aiuterà nello sviluppo del mercato globale dell'ingegneria proteica.

Settori farmaceutici e biotecnologici in crescita

I settori farmaceutico e biotecnologico hanno assistito a uno spostamento verso i biologici, ovvero farmaci derivati da organismi viventi. Ciò include anticorpi monoclonali, vaccini e altre terapie basate sulle proteine. L'ingegneria proteica svolge un ruolo cruciale nella progettazione, ottimizzazione e produzione di questi biologici, soddisfacendo la crescente domanda di trattamenti più mirati ed efficaci. Il processo di scoperta e sviluppo di nuovi farmaci spesso comporta l'identificazione e la modifica di proteine specifiche associate a malattie. Le tecniche di ingegneria proteica consentono la modifica di queste proteine per migliorarne le proprietà terapeutiche o per creare farmaci candidati completamente nuovi. Il settore farmaceutico si sta sempre più orientando verso la medicina personalizzata, in cui i trattamenti sono adattati ai profili individuali dei pazienti. L'ingegneria proteica consente la personalizzazione delle proteine terapeutiche per adattarle alle caratteristiche genetiche e molecolari dei singoli pazienti, migliorando i risultati del trattamento. L'ingegneria proteica è stata determinante nello sviluppo di terapie per malattie rare e orfane, che potrebbero non avere ampie popolazioni di pazienti. L'industria farmaceutica ha mostrato interesse per queste nicchie di mercato, stimolando la domanda di servizi e tecnologie di ingegneria proteica.

L'industria biofarmaceutica si affida a processi di biofabbricazione per produrre grandi quantità di farmaci a base di proteine. L'ingegneria proteica aiuta a ottimizzare l'espressione, la resa e la stabilità di queste proteine terapeutiche, garantendo una produzione efficiente e conveniente. Le aziende farmaceutiche cercano continuamente di espandere le loro pipeline di farmaci con prodotti innovativi e differenziati. L'ingegneria proteica consente lo sviluppo di nuovi prodotti biologici e terapie a base di proteine, aiutando le aziende a rimanere competitive. Lo sviluppo di terapie combinate, in cui vengono utilizzati più farmaci per colpire diversi aspetti di una malattia, è una tendenza in crescita nel settore farmaceutico. L'ingegneria proteica può essere impiegata per progettare proteine terapeutiche complementari che lavorano insieme in modo sinergico. Poiché i brevetti per alcuni farmaci biologici scadono, c'è un mercato crescente per i biosimilari, che sono versioni molto simili dei farmaci biologici esistenti. L'ingegneria proteica viene utilizzata per creare biosimilari con profili di efficacia e sicurezza comparabili. Le aziende biotecnologiche e farmaceutiche investono molto in ricerca e sviluppo per immettere nuovi farmaci sul mercato. Questo investimento include finanziamenti per la ricerca sull'ingegneria proteica e lo sviluppo tecnologico. La collaborazione tra aziende farmaceutiche, aziende biotecnologiche e istituzioni accademiche nella ricerca sull'ingegneria proteica è diventata comune. Queste partnership guidano l'innovazione e accelerano lo sviluppo di terapie basate sulle proteine. Eventi come la pandemia di COVID-19 hanno evidenziato la necessità di un rapido sviluppo di vaccini e terapie. L'ingegneria proteica ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo di vaccini e trattamenti per il COVID-19, dimostrando la sua importanza nell'affrontare le sfide sanitarie globali. Questo fattore accelererà la domanda del mercato globale dell'ingegneria proteica.

Maggiore attenzione alle malattie rare

Le malattie rare, note anche come malattie orfane, spesso non dispongono di trattamenti efficaci a causa della loro bassa prevalenza. L'ingegneria proteica offre un approccio promettente per sviluppare terapie su misura per queste malattie, affrontando significative esigenze mediche insoddisfatte. Lo studio delle malattie rare spesso comporta l'identificazione di specifiche mutazioni genetiche o anomalie proteiche che sono alla base di queste condizioni. L'ingegneria proteica consente la personalizzazione delle proteine terapeutiche per colpire con precisione i percorsi molecolari coinvolti nelle malattie rare, consentendo approcci di medicina di precisione. Governi e agenzie di regolamentazione in tutto il mondo forniscono incentivi per lo sviluppo di farmaci orfani per il trattamento delle malattie rare. L'ingegneria proteica è fondamentale per la progettazione e l'ottimizzazione di questi farmaci, inclusi anticorpi monoclonali e terapie di sostituzione enzimatica. Le malattie rare sono spesso causate da specifiche anomalie proteiche. Le tecniche di ingegneria proteica consentono lo sviluppo di terapie mirate che possono correggere o compensare queste anomalie, portando a migliori risultati del trattamento.

Gli anticorpi monoclonali progettati per colpire le proteine correlate alle malattie rare hanno mostrato notevoli promesse nel trattamento di condizioni come alcune forme di distrofia muscolare e disturbi da accumulo lisosomiale. L'ingegneria proteica è strettamente collegata alla terapia genica, che ha un grande potenziale per il trattamento di disturbi genetici rari. Le proteine progettate, come vettori virali o enzimi, possono essere utilizzate per fornire geni terapeutici ai pazienti con malattie rare. Per alcuni rari disturbi metabolici, le terapie di sostituzione enzimatica sono essenziali. Le tecniche di ingegneria proteica possono ottimizzare la stabilità, l'attività e il targeting di questi enzimi terapeutici. Il mercato dei farmaci orfani è in costante crescita, spinto da una combinazione di incentivi normativi, maggiori finanziamenti e progressi nelle tecnologie di ingegneria proteica. Questa crescita incoraggia gli investimenti nella ricerca e nello sviluppo per le malattie rare. La collaborazione tra ricercatori accademici, aziende farmaceutiche e gruppi di difesa dei pazienti nel campo delle malattie rare è diventata più comune. Tali collaborazioni accelerano la ricerca e lo sviluppo di terapie basate sulle proteine. I forti sforzi di difesa da parte di gruppi di pazienti e fondazioni dedicate alle malattie rare hanno aumentato la consapevolezza e il supporto per la ricerca e lo sviluppo del trattamento. Questi sforzi guidano i finanziamenti e l'interesse per le soluzioni di ingegneria proteica. I progressi nelle tecnologie diagnostiche, come la genomica e la proteomica, consentono l'identificazione di biomarcatori specifici per le malattie rare. L'ingegneria proteica può quindi essere utilizzata per sviluppare diagnosi e terapie mirate. Questo fattore accelererà la domanda del mercato globale dell'ingegneria proteica.

Principali sfide di mercato

Complessità della progettazione proteica

Le proteine hanno strutture tridimensionali complesse che sono cruciali per le loro funzioni. Progettare proteine con strutture specifiche che si ripiegano correttamente è un compito arduo, poiché piccoli cambiamenti nelle sequenze di amminoacidi possono portare a ripiegamenti errati e perdita di funzione.Prevedere la funzione esatta di una proteina progettata può essere arduo. Molte proteine hanno ruoli poliedrici all'interno dei sistemi biologici e progettare una proteina per svolgere una funzione specifica può essere altamente complesso. Garantire che una proteina progettata sia stabile e si ripieghi correttamente nella sua conformazione funzionale è una sfida significativa. Ottenere la corretta piega proteica è cruciale per la sua attività ed efficacia. Le proteine interagiscono spesso con altre molecole, come ligandi, cofattori o altre proteine. Progettare una proteina che interagisca selettivamente e con elevata affinità con una particolare molecola può essere complesso. Progettare proteine che si impegnino in interazioni proteina-proteina specifiche può essere particolarmente arduo. Prevedere come le diverse proteine interagiranno tra loro e progettare accuratamente tali interazioni è complesso. La progettazione delle proteine richiede competenze in più discipline, tra cui biologia, chimica, bioinformatica e biologia strutturale. Spesso sono necessarie collaborazioni tra esperti in questi campi.

Sostenibilità e preoccupazioni ambientali

La ricerca sull'ingegneria delle proteine richiede spesso risorse sostanziali, tra cui attrezzature di laboratorio, materiali di consumo ed energia. L'impatto ambientale di questi processi ad alta intensità di risorse può essere una preoccupazione. La produzione di prodotti a base di proteine, come proteine terapeutiche, enzimi e proteine alternative (come carni di origine vegetale e cellulare), può avere implicazioni ambientali. Ottimizzare i processi di biofabbricazione per renderli più sostenibili è una sfida. Lo sviluppo di organismi geneticamente modificati (OGM) per varie applicazioni, tra cui agricoltura e biotecnologia industriale, solleva preoccupazioni ambientali e normative. Garantire l'uso sicuro degli OGM e affrontare i potenziali impatti ecologici è essenziale. I processi di biofabbricazione possono generare rifiuti e sottoprodotti che possono avere conseguenze ambientali. Gestire e ridurre al minimo i flussi di rifiuti è una sfida per la sostenibilità. Molti processi di ingegneria proteica richiedono ambienti controllati e condizioni precise, che possono essere ad alta intensità energetica. Ridurre il consumo di energia e passare a fonti di energia rinnovabili sono priorità per la sostenibilità. L'uso di sostanze chimiche nell'ingegneria proteica, come reagenti per la sintesi del DNA e la purificazione delle proteine, può avere impatti ambientali. Sviluppare approcci di chimica più ecologici è un obiettivo di sostenibilità. Mentre le proteine alternative (di origine vegetale e cellulare) sono spesso considerate più sostenibili dell'agricoltura animale tradizionale, il loro impatto ambientale può variare. Ridurre l'impatto ambientale di queste tecnologie è una sfida continua.

Principali tendenze di mercato

Espansione dell'ingegneria proteica

L'ingegneria proteica viene utilizzata per modificare la composizione genetica delle colture per migliorare tratti specifici. Ciò può includere l'aumento della resistenza ai parassiti e alle malattie, il miglioramento della tolleranza agli stress ambientali (ad esempio siccità o salinità) e l'ottimizzazione del contenuto nutrizionale. Sviluppare colture con una maggiore resistenza alle malattie attraverso l'ingegneria proteica riduce la necessità di pesticidi chimici, contribuendo a un'agricoltura sostenibile ed ecosostenibile. L'ingegneria delle colture per la resistenza ai parassiti può proteggere le rese e ridurre la dipendenza dagli insetticidi chimici, a vantaggio sia dell'ambiente che degli agricoltori. L'ingegneria proteica può aiutare a creare colture più resistenti alle condizioni di siccità, il che è fondamentale nelle regioni che affrontano la scarsità d'acqua e le sfide del cambiamento climatico. L'ingegneria proteica viene applicata per aumentare il valore nutrizionale delle colture migliorando il contenuto di nutrienti essenziali, come vitamine e minerali. Migliorando le rese delle colture e riducendo la necessità di input chimici, le colture ingegnerizzate con proteine possono contribuire a pratiche agricole più sostenibili ed ecosostenibili. L'uso di colture geneticamente modificate progettate attraverso l'ingegneria proteica può portare a una riduzione dell'erosione del suolo, minori emissioni di gas serra e una diminuzione del deflusso agricolo, mitigando così i danni ambientali. La biofortificazione comporta l'aumento dei livelli di nutrienti essenziali nelle colture. L'ingegneria proteica può svolgere un ruolo nel biofortificare le colture di base per affrontare la malnutrizione e le carenze nutrizionali nelle popolazioni vulnerabili.

Approfondimenti segmentali

Approfondimenti tecnologici

Nel 2022, il segmento di progettazione proteica razionale del mercato globale dell'ingegneria proteica ha detenuto la quota maggiore e si prevede che continuerà a espandersi nei prossimi anni.

Approfondimenti sul tipo di prodotto

Nel 2022, il segmento di anticorpi monoclonali del mercato globale dell'ingegneria proteica ha detenuto la quota maggiore di fatturato e si prevede che continuerà a espandersi nei prossimi anni.

Approfondimenti sull'uso finale

Nel 2022, il segmento di aziende farmaceutiche e biotecnologiche del mercato globale dell'ingegneria proteica ha detenuto la quota maggiore e si prevede che continuerà a espandersi nei prossimi anni.

Approfondimenti regionali

La regione del Nord America ha dominato il mercato globale dell'ingegneria proteica nel 2022.

Si prevede che la regione Asia-Pacifico crescerà al CAGR più rapido nel periodo di previsione. Poiché le nazioni asiatiche in via di sviluppo hanno alti tassi di malattie autoimmuni, cardiovascolari e tumorali. Inoltre, si prevede che l'elevato sviluppo economico nelle economie emergenti come India e Cina supporterà l'espansione del settore nelle prospettive inesplorate di quest'area. Inoltre, si prevede che l'espansione della regione sarà agevolata dalla disponibilità di una base di popolazione considerevole per la ricerca e i test clinici delle applicazioni di ingegneria proteica.

Sviluppi recenti

• A luglio 2021, una startup biotecnologica privata chiamata Protomer Technologies ("Protomer") è stata acquisita da Eli Lilly e dalla startup. Per trovare e creare molecole in grado di rilevare il glucosio o altri modulatori endogeni dell'attività proteica, Protomer utilizza la sua piattaforma brevettata di ingegneria peptidica e proteica. Protomer sta sviluppando terapie proteiche di nuova generazione in grado di rilevare attivatori molecolari cellulari. L'azienda è in grado di creare proteine e peptidi terapeutici con attività regolabile che possono essere regolati da molecole minuscole grazie alla sua piattaforma brevettata basata sulla biologia chimica. Questo metodo è stato impiegato da Protomer per far progredire una varietà di candidati terapeutici, come le insuline sensibili al glucosio che possono rilevare i livelli di zucchero nel sangue e attivarsi automaticamente quando necessario nel corso della giornata.
• A marzo 2022, è stata annunciata una partnership di ricerca tra Amgen e Generate Biomedicines per identificare e sviluppare terapie proteiche per cinque target clinici in una varietà di domini terapeutici e sistemi di somministrazione. È stato formato un gruppo Digital Biologics Discovery grazie alla strategia di biologia generativa di Amgen per capitalizzare i punti di forza all'avanguardia dell'azienda in biologia, automazione e ingegneria proteica. L'obiettivo della biologia generativa presso Amgen è quello di utilizzare questa esperienza e competenza in campo biologico, insieme alla tecnologia all'avanguardia di progettazione di farmaci basata sulla sequenza, per sviluppare terapie multispecifiche complesse per una serie di disturbi complessi. Riducendo il tempo necessario per la scoperta di farmaci e la produzione di potenziali molecole guida con comportamento clinico e produttivo prevedibile, l'esperienza di Amgen nella scoperta di farmaci biologici può essere combinata con la piattaforma di intelligenza artificiale (IA) di Generate Biomedicines per facilitare ulteriormente la progettazione di farmaci multispecifici.

Principali attori del mercato

• 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