メタボロミクス市場 - 世界の業界規模、シェア、傾向、機会、予測、製品別（メタボロミクス機器、メタボロミクスバイオインフォマティクスツールおよびサービス）、適応症別（がん、心血管疾患、神経疾患、先天性代謝異常など）、アプリケーション別（バイオマーカーおよび創薬、毒物学、栄養ゲノミクス、個別化医療など）、地域および競合状況別、2019～2029年予測

市場概要

世界のメタボロミクス市場は2023年に22億2000万米ドルと評価され、2029年までの予測期間中に8.23％のCAGRで目覚ましい成長が見込まれています。世界のメタボロミクス市場は、その成長に寄与するいくつかの重要な要因によって推進されています。分析技術、特に質量分析法と核磁気共鳴（NMR）分光法の進歩により、小分子代謝物を研究する際のメタボロミクスの機能が大幅に強化されました。これらの技術の進歩により、研究者は生物学的サンプル内の幅広い代謝物をより高い精度と感度で識別および定量化できるようになりました。医薬品、バイオテクノロジー、環境科学、個別化医療など、さまざまな分野でメタボロミクスの応用が増え、市場が拡大しています。メタボロミクスは、バイオマーカーの発見、医薬品開発、疾患メカニズムの理解にますます利用されており、その需要が高まっています。研究開発活動への投資の増加と、政府および民間部門からの資金提供イニシアチブの増加が、市場の成長をさらに促進しています。これらの投資は、革新的なメタボロミクスソリューションの開発と、ヘルスケアおよびその他の産業におけるメタボロミクスの応用分野の拡大を目的としています。

主要な市場推進要因

技術の進歩

質量分析 (MS)、核磁気共鳴 (NMR) 分光法、クロマトグラフィーなどの分析技術の進歩は、メタボロミクスの研究と応用における新しい時代の到来を告げています。これらの技術は大幅に進化し、研究者はこれまでにない感度と精度で生物学的サンプル内の代謝物を検出、識別、定量化できるようになりました。たとえば、質量分析法では、代謝物の分子量と断片化パターンを正確に測定できるため、複雑な混合物であっても代謝物の識別が容易になります。代謝物の詳細な構造情報を提供できるため、メタボロミクスでは欠かせないものとなっています。

ハードウェアのこうした進歩に加えて、データ分析ソフトウェアの改善もメタボロミクスで重要な役割を果たしています。高度なアルゴリズムと計算ツールにより、大規模なメタボロミクス データ セットの処理、調整、解釈が可能になります。この機能は、複雑なデータから意味のある生物学的洞察を引き出すために不可欠です。自動化により、メタボロミクス研究室のワークフローが合理化され、スループットが向上し、人的エラーが減少しました。サンプル準備、データ取得、分析パイプラインの自動化により、メタボロミクス実験の再現性と信頼性が向上し、メタボロミクスはさまざまな業界でよりアクセスしやすく実用的になりました。

バイオメディカル研究におけるアプリケーション

BME の研究者と協力者は、人体内のすべての免疫細胞を詳述する包括的な化学アトラスを構築するという画期的な取り組みに着手しています。この野心的なプロジェクトの目的は、臨床医がさまざまな疾患における免疫システムの複雑な役割を理解し、最終的に患者の精密治療を強化するのに役立つ 3D マイクロマップを作成することです。彼らの取り組みは細胞レベルから始まり、これまでにない詳細さで人間の組織をプロファイリングするように設計された新しい統合技術を活用しています。単一細胞空間分解代謝（scSpaMet）フレームワークとして知られるこの革新的なアプローチにより、研究者は分子の空間分布、構造、ダイナミクス、機能特性を3次元コンテキスト内で捉えることができます。12月13日にNature Communicationsに掲載されたscSpaMetフレームワークは、2021年にCoskunのチームが開始した以前の進歩に基づいています。Science Advancesに掲載された記事「3D空間分解代謝プロファイリングフレームワーク」で詳述されている彼らの以前の研究は、ヒト組織サンプル全体の代謝物とタンパク質の活性のプロファイリングに焦点を当てていました。この基盤は、空間分解能と代謝に関する洞察の向上を通じて理解を深めるという現在の取り組みの基礎となり、生物医学研究と臨床診療の大きな進歩への道を開きました。

メタボロミクスは、分子レベルでの疾患メカニズムの理解に大きく貢献しています。疾患の発症と進行に関連する代謝異常を明らかにすることで、研究者は関連する根本的な生化学的経路に関する貴重な洞察を得ることができます。この知識は、疾患に関する基礎的な理解を深めるだけでなく、代謝の不均衡を是正することを目的とした標的療法の開発にも役立ちます。医薬品開発において、メタボロミクスは医薬品の有効性、安全性、毒性を評価する上で重要な役割を果たします。医薬品が代謝経路にどのように影響し、代謝プロファイルを変えるかを評価することで、研究者は医薬品候補を最適化し、開発プロセスの早い段階で潜在的な副作用を予測できます。このアプローチは、新しい治療法の発見を加速し、治療に対する患者固有の反応を特定することで精密医療の取り組みをサポートします。

パーソナライズ医療の需要の高まり

「メタボロミクスによる新しい精神活性物質への取り組み：雄と雌のマウスモデルにおける天然および合成オピオイドの UHPLC-HRMS 研究」と題された記事によると、この研究では、NPS、特に新しい合成オピオイド（NSO）を監視するための間接的なスクリーニング手法を確立しようとしています。この戦略は、摂取に対する全身反応後の内因性尿代謝物レベルの変化を評価することに重点を置いています。この研究では、雌雄 16 匹のマウスにモルヒネまたはフェンタニルのいずれかを 1 回投与する生体内マウス モデルを採用しました。薬物投与の前後に複数の時間間隔で尿サンプルを採取しました。その後、これらのサンプルは非標的メタボロミクス LC-HRMS ワークフローを使用して分析されました。実験フレームワークは、NSO によって引き起こされる代謝変化を解明することを目指しており、高度な分析技術を活用して、摂取に関連する潜在的なバイオマーカーを特定します。このアプローチは、NPS 代謝の理解を深めるだけでなく、違法市場で進化する薬物組成によってもたらされる複雑な課題の中で、NPS を検出および監視するための効果的な戦略を開発することを目指しています。

メタボロミクス プロファイリングは、治療反応の経時的なモニタリングに役立ちます。治療前後の代謝プロファイルの変化を追跡することで、医療提供者は治療効果を評価し、必要に応じて治療を調整し、副作用を最小限に抑えることができます。医療管理に対するこの積極的なアプローチは、リアルタイムの代謝データに基づいて治療がパーソナライズされ最適化されるようにすることで、患者の転帰を改善します。医薬品開発において、メタボロミクスは、医薬品ターゲットや疾患経路に関連する代謝バイオマーカーを特定することで大きな利点をもたらします。これにより、新しい治療薬の発見が促進され、特定の患者集団に合わせた治療法の開発を目指す精密医療の取り組みがサポートされます。

農業および食品科学におけるアプリケーションの拡大

メタボロミクスは、農業研究における貴重なツールとして登場し、収穫量、品質、環境ストレスに対する耐性を高めるために重要な植物や作物の代謝プロセスに関する洞察を提供します。植物内の小分子または代謝物の完全なセットを分析することで、研究者はメタボロミクスを使用して、成長、発達、生物的および非生物的ストレスへの反応に関与する生化学的経路を理解できます。この知識は、耐病性、栄養吸収効率、干ばつや極端な気温への耐性などの特性を改善した新しい作物品種の開発を目的とした育種プログラムに役立ちます。

食品科学では、メタボロミクスは食品の安全性、真正性、栄養品質を確保する上で極めて重要な役割を果たします。メタボロミクスにより、食品の代謝物、汚染物質、生理活性化合物の包括的なプロファイリングが可能になり、食品の成分と品質の詳細な評価が可能になります。メタボロミクスのアプローチは、農場から食卓まで、食品生産チェーン全体に適用され、栽培、収穫、加工、保管、流通中の代謝物組成の変化を監視します。この機能は、食品加工方法の最適化、食品廃棄物の削減、栄養の完全性の維持に向けた取り組みをサポートします。

主要な市場の課題

標準化と品質管理

標準化されたプロトコルを実現し、研究室やプラットフォーム全体で品質管理対策を実施することは、メタボロミクスの分野における重大なハードルです。サンプルの取り扱い、分析手法、データ分析のばらつきは、メタボロミクス データの再現性と比較可能性に課題をもたらします。

主な課題の 1 つは、異なる研究グループや施設間でサンプルの収集、準備、保管方法が統一されていないことです。これらの手順にばらつきがあると、バイアスやアーティファクトが生じ、メタボロミクスの結果の精度と信頼性に影響する可能性があります。標準化の取り組みは、標準化された採取チューブの使用、保管条件（温度、期間）、抽出および誘導体化の手順など、サンプル処理の一貫したプロトコルを確立することを目指しています。

代謝物検出に使用される分析技術（質量分析（MS）、核磁気共鳴（NMR）分光法、クロマトグラフィーなど）の多様性により、複雑さが増しています。各方法には長所と限界があり、機器設定、データ取得プロトコル、データ処理アルゴリズムの違いにより、結果にばらつきが生じる可能性があります。方法の検証と研究室間の比較を通じてこれらの分析アプローチを調和させることは、データの再現性と比較可能性を確保する上で不可欠です。メタボロミクスのデータセットは大きく、複雑で、多次元であるため、データ分析にも課題があります。正規化、特徴選択、統計分析、バイオインフォマティクスツールなどのデータ処理ワークフローの標準化は非常に重要です。これらの計算ステップの変動により、解釈が異なり、メタボロミクス データと他のオミクス データセットの統合が妨げられる可能性があります。

データ処理と分析

メタボロミクスは急速に進歩している分野であり、膨大な量の複雑なデータが生成され、データの処理、分析、解釈に大きな課題が生じます。これらの課題は、メタボロミクス データセットの多次元性と、高度な計算ツールとバイオインフォマティクスの専門知識の必要性に起因しています。主な課題の 1 つは、サンプルの準備、データ取得、機器の設定中に発生する体系的な変動を最小限に抑えることを目的としたデータの正規化です。実験条件と分析プラットフォームの変動により、代謝物の存在量に違いが生じる可能性があるため、堅牢な正規化戦略の開発が不可欠です。正規化方法では、サンプル量、マトリックス効果、機器のドリフトなどの要因を考慮して、サンプルと研究間で正確な比較を行う必要があります。

統計分析は、メタボロミクス データ解釈のもう 1 つの重要な側面です。メタボロミクス データセットは高次元であるため (多くの場合、代謝産物の特徴は数千に上ります)、多重比較には適切な統計テストと補正方法を選択することが重要です。単変量および多変量解析、回帰モデリング、機械学習アルゴリズムなどの統計的アプローチは、重要なバイオマーカーを特定し、サンプルを分類し、生物学的現象または疾患状態に関連する代謝経路を明らかにするために使用されます。

主要な市場動向

オミクス アプローチとの統合

メタボロミクスと、ゲノミクス、プロテオミクス、トランスクリプトミクスなどの他のオミクス分野との統合は、システム生物学研究における変革的なアプローチを表しています。各オミクス分野は、生物学的情報のさまざまな層に関する独自の洞察を提供し、それらを組み合わせると、細胞プロセス、疾患メカニズム、生物の反応に関する包括的な見解が得られます。ゲノミクスは、生物の DNA セット全体の研究に焦点を当て、遺伝的変異、突然変異、およびそれらが表現型に及ぼす潜在的な影響に関する情報を提供します。トランスクリプトミクスは、細胞または組織内の RNA 転写産物の完全なセットを調べ、遺伝子発現パターンと制御メカニズムを明らかにします。一方、プロテオミクスは、生物によって生成されるタンパク質全体を調べ、タンパク質の構造、機能、相互作用に関する洞察を提供します。

メタボロミクスをゲノミクス、プロテオミクス、トランスクリプトミクスと統合することで、研究者は生物システム内の遺伝子、タンパク質、代謝物の複雑な関係を解明できます。この統合アプローチにより、科学者は疾患のバイオマーカーを特定し、生理学的プロセスの根底にある代謝経路を理解し、薬物の作用と毒性の分子メカニズムを解明できます。たとえば、がん研究では、メタボロミクスをゲノミクスおよびプロテオミクスと統合することで、腫瘍の進行や治療への反応に関連する代謝シグネチャを特定できます。この総合的な理解は、患者固有の分子プロファイルに基づいて個々の患者に合わせた個別治療戦略の開発に役立ちます。

新薬の発見と開発における採用の増加

メタボロミクスは、生物系内で薬物によって引き起こされる代謝変化に関する貴重な洞察を提供することで、新薬の発見と開発プロセスで重要な役割を果たします。このアプローチでは、生体液、組織、または細胞に存在する低分子代謝物の包括的な分析が行われ、薬物の反応、毒性、および有効性を理解する上で独自の利点がもたらされます。前臨床段階では、メタボロミクスは、薬物が生物学的経路とどのように相互作用するかを示すバイオマーカーの特定と検証に貢献します。実験化合物で処理された動物モデルまたは細胞培養の代謝物をプロファイリングすることで、研究者は薬物誘発効果に関連する代謝シグネチャを識別できます。これらのバイオマーカーは薬理活性の指標として機能し、さらなる開発のためのリード化合物の優先順位付けに役立ちます。

臨床試験では、メタボロミクスにより、薬物が体内でどのように吸収、分布、代謝、排泄されるかが解明され、薬物動態および薬力学の評価が強化されます。メタボロミクスは、血液、尿、脳脊髄液などの患者サンプルの代謝物プロファイルを分析することで、薬物代謝と全身効果に関する定量的データを提供します。この情報は、投与量の最適化、代謝表現型に基づく患者の層別化、および治療結果の予測に役立ちます。メタボロミクスプロファイリングにより、薬物誘発性の毒性または副作用の早期検出が可能になります。細胞ストレスまたは臓器損傷に関連する代謝経路の変化を監視することで、研究者は潜在的な安全性の懸念を臨床的に現れる前に特定できます。この積極的なアプローチにより、薬物の安全性評価が強化され、臨床試験および市販後調査における副作用のリスクが最小限に抑えられます。

セグメント別インサイト

製品別インサイト

製品別では、世界のメタボロミクス市場において、メタボロミクスバイオインフォマティクスツールおよびサービスが主要なセグメントとなっています。ただし、バイオインフォマティクスツールとサービスは、いくつかの理由から、メタボロミクスの研究とアプリケーションにおいて重要な役割を果たしています。メタボロミクスは、処理、分析、解釈のための高度な計算ツールを必要とする膨大な量の複雑なデータを生成します。バイオインフォマティクス ツールは、研究者がデータを正規化、分析し、他のオミクス データ (ゲノミクス、プロテオミクスなど) と統合することで、このデータを管理するのに役立ちます。この機能は、代謝経路の理解、バイオマーカーの特定、潜在的な薬物ターゲットの発見に不可欠です。

バイオインフォマティクス サービスは、メタボロミクス研究の専門知識とサポートを提供します。メタボロミクス研究のニーズに合わせてカスタマイズされたカスタム データ分析、統計モデリング、経路分析、視覚化ツールを提供します。これらのサービスは、メタボロミクス主導の研究開発に携わる学術機関、製薬会社、バイオテクノロジー企業にとって価値があります。バイオインフォマティクスの進歩により、さまざまなレベルの計算専門知識を持つ研究者のアクセシビリティを向上させる、ユーザー フレンドリーなインターフェイスとプラットフォームが開発されました。このアクセシビリティにより、コラボレーションが促進され、メタボロミクスにおける科学的発見が加速します。

適応症に関する洞察

適応症に基づくと、がんはバイオマーカーの発見、個別化医療、腫瘍代謝の理解において重要な役割を果たしているため、世界のメタボロミクス市場を支配しています。メタボロミクスにより、さまざまながんの種類と段階に固有の代謝シグネチャを特定できるため、早期発見と正確な診断が容易になります。この機能は、非侵襲的な診断ツールの開発と治療反応の効果的なモニタリングに不可欠です。メタボロミクスは、腫瘍内の複雑な代謝経路を解明し、がんの病因を明らかにし、潜在的な治療標的を特定するのに役立ちます。個別化医療では、メタボロミクスはがん治療に対する個々の反応を予測し、治療戦略を最適化し、副作用を最小限に抑えるのに役立ちます。また、薬物の有効性と毒性を評価することで医薬品開発においても極めて重要な役割を果たし、精密腫瘍学を前進させます。全体として、がん研究と臨床診療におけるメタボロミクスの応用は、患者の転帰の改善と世界規模でのがん治療の進歩に大きな影響を及ぼしていることを強調しています。

地域別インサイト

北米は、いくつかの理由からメタボロミクス分野の主要プレーヤーとなっています。この地域は、主要な研究機関、バイオテクノロジー企業、学術センターで構成される高度な医療インフラストラクチャを誇っています。このインフラストラクチャは、最先端の技術と方法論を活用して、メタボロミクスの最先端の研究開発を促進します。

最近の開発

• 2023年12月、カリフォルニア大学サンディエゴ校の科学者は、マイクロバイオーム研究を前進させる先駆的な方法である「リバースメタボロミクス」を導入しました。この技術を採用することで、彼らはこれまで知られていなかった数百のヒト分子を特定したほか、炎症性腸疾患の新たなバイオマーカーと潜在的な治療ターゲットも発見した。
• 2023年3月、創薬に特化したスタートアップ企業であるFlareTherapeuticsは、シリーズBの資金調達で1億2,300万ドルを確保した。このラウンドは、GordonMD Global InvestmentsとPfizer Venture Investmentsが共同で主導した。この資金は主に、2023年後半に予定されている同社の腫瘍学プログラムを詳しく調査する臨床試験を支援する。マサチューセッツ州に拠点を置き、2年前に設立されたFlareTherapeuticsは、新薬ターゲットを見つけるためのゲノミクス、メタボロミクス、プロテオミクス、トランスクリプトミクスなどのオミクス技術の進歩によって活性化した、急成長中の新薬発見分野で事業を展開しています。
• 2023年4月、インドのグルグラムに拠点を置くスタートアップ企業のPredOmixは、男性と女性の両方で約32種類のがんを98％の精度で検出するように設計された新しい血液検査を開発しました。 OncoVeryx-F として知られるこの特許取得済み技術は、小分子の研究に重点を置くメタボロミクスと人工知能 (AI) を統合したものです。この技術は、単一の包括的なテストを通じて、さまざまながんに関連する固有の代謝物シグネチャを特定することを目的としています。

主要な市場プレーヤー

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