オプトジェネティクス市場 - 業界規模、シェア、トレンド、機会、予測、2018～2028年、照明機器（レーザーおよび発光ダイオード）、アクチュエータ（チャネルロドプシン、ハロロドプシン、アーキアロドプシン）、センサー（カルシウム（エクオリン、カメレオン、その他のカルシウムセンサー）、塩化物（クロメレオン）、膜ゲート（マーメイド）、その他のセンサー）、アプリケーション（神経科学、行動追跡、網膜、疾患治療、その他のアプリケーション）、地域別、競合予測

市場概要

世界のオプトジェネティクス市場は2022年に5億4,560万米ドルと評価され、2028年までの予測期間中に4.01%のCAGRで目覚ましい成長が見込まれています。

オプトジェネティクスは、神経回路の正確な制御を可能にすることで神経科学に革命をもたらしました。脳に関する理解の継続的な進歩と、脳を研究するための高度なツールの必要性が、オプトジェネティクス技術の採用を促進しました。オプシン（光感受性タンパク質）の改良やより正確な光送達システムの開発など、オプトジェネティクスツールの継続的な進歩により、研究者にとってオプトジェネティクスはよりアクセスしやすく、使いやすくなりました。

主要な市場促進要因

技術革新

オプシンは、細胞活動を制御するためにオプトジェネティクスで使用される光感受性タンパク質です。継続的な研究により、光に対する感度の向上、応答時間の短縮、スペクトル特性の変更など、特性が強化された新しいオプシンや改良されたオプシンが開発されました。これらの技術革新により、神経回路をより正確に制御できるようになりました。オプトジェネティクスにおけるマルチプレックス化では、異なるニューロンまたは神経集団内の複数のタイプのオプシンを同時に活性化または阻害します。この技術により、研究者は複雑な神経回路と相互作用を研究できます。マルチプレックス化技術の革新により、オプトジェネティクス実験のスケーラビリティと汎用性が向上しました。高度な光ファイバー システムと顕微鏡技術が開発され、高い空間精度と時間精度で光を届けられるようになりました。これらの革新により、研究者は特定の脳領域、さらには個々のニューロンにさえも、より正確にターゲットを絞ることができます。研究者は、固定された光源を必要とせず、自由に動く動物でより自然な実験を可能にするワイヤレス光遺伝学システムを開発しました。この技術により、拘束されていない状態での行動と神経回路の研究が向上します。光遺伝学デバイスとインプラントの小型化により、小動物での侵襲性の低い実験が可能になりました。これらのデバイスは脳に直接埋め込むことができるため、長期的かつ慢性的な研究が可能になります。閉ループ光遺伝学システムでは、神経活動からのリアルタイム フィードバックを組み込んで光刺激を調整します。これらのシステムにより、特定の神経パターンに応じた動的な実験が可能になり、神経回路の理解が深まります。ウイルス ベクターと遺伝子送達技術の革新により、光遺伝学ツールをターゲット細胞または組織に導入する効率と特異性が向上しました。これにより、より幅広い生物や細胞タイプでオプトジェネティクスの採用が促進されました。

オプトジェネティクスと組み合わせた2光子顕微鏡法は、脳組織への光のより深い浸透を可能にします。この革新により、オプトジェネティクス実験の空間的範囲が拡大し、より深い脳領域のニューロンをターゲットにすることが可能になりました。ハロロドプシン（eNpHR）やArchなどの抑制性オプトジェネティクスツールの開発により、神経活動の正確な抑制が可能になりました。研究者は、必要に応じてニューロンを活性化および抑制しながら、神経回路を双方向に操作できるようになりました。制御用のオプシンに加えて、神経活動と生理学的パラメータをリアルタイムで監視するためのオプトジェネティクスセンサーが開発されました。これらのセンサーは、閉ループ実験に貴重なフィードバックを提供し、神経ダイナミクスの研究を可能にします。オプトジェネティクスは電気生理学的手法と統合されており、研究者は光刺激と神経活動の記録を組み合わせることができます。この統合により、神経回路機能の包括的なビューが得られます。商業サプライヤーは、研究者に特性が十分に解明され、検証されたオプトジェネティクスツールを提供し、より広範な科学コミュニティがツールを利用できるようにすることで、オプトジェネティクスの進歩に重要な役割を果たしてきました。この要因は、

神経科学研究の進歩

神経科学研究は、近年、技術革新、共同作業、資金の増加によって大きく進歩しました。これらの進歩により、脳とその機能に対する理解が深まりました。

機械学習と人工知能は、大規模な神経データの分析に応用されており、脳の活動パターンを解読し、行動を予測し、神経疾患を診断することが可能になっています。脳コンピューターインターフェース (BCI) が進歩し、脳信号を使用して外部デバイスをより正確に制御できるようになりました。これらのインターフェースは、支援技術や神経リハビリテーションに応用できる可能性があります。幹細胞から得られた小型の 3D 脳組織モデルである脳オルガノイドの開発により、研究者はより現実的な環境で早期脳発達を研究し、疾患をモデル化し、薬物反応をテストできるようになりました。アルツハイマー病や多発性硬化症などの神経疾患における神経炎症の役割についての理解が深まり、炎症を標的とした新しい治療戦略の開発につながっています。ヒューマン コネクトーム プロジェクトや BRAIN イニシアティブ (革新的な神経技術の推進による脳研究) などのイニシアチブは、さまざまな分野の研究者を集め、脳の構造と機能に関する理解を加速させています。この分野では、オプトジェネティクスや脳コンピューター インターフェイスなどの技術の責任ある使用に関する議論など、脳研究に関連する倫理的考慮事項への取り組みが進んでいます。この要因により、グローバル オプトジェネティクス市場の需要が加速します。

拡大するアプリケーション領域

アプリケーション領域の拡大は、確かにオプトジェネティクスの需要の大きな原動力となっています。もともと神経科学の強力な研究ツールとして開発されたオプトジェネティクスは、さまざまな分野で応用され、その範囲と影響が拡大しています。オプトジェネティクスの主な応用分野は神経科学であり、研究者は特定のニューロンと神経回路をこれまでにない精度で制御および操作できるようになりました。オプトジェネティクスは、脳の機能、行動、神経疾患の根本的なメカニズムに関する理解を深めました。オプトジェネティクスは心臓病学で心臓組織の制御や心臓の電気的活動の研究に応用されています。不整脈の研究や心臓病の新しい治療法の開発に応用できる可能性があります。検眼学では、オプトジェネティクスは視覚系と網膜機能の研究に使用されています。研究者は、網膜変性などの症状で視力を回復させる可能性を探っています。オプトジェネティクスは、研究者が幹細胞の分化と機能を制御できるようにすることで、再生医療で役割を果たしています。オプトジェネティクスは、組織工学や細胞ベースの治療法の開発に応用できる可能性があります。オプトジェネティクスは、神経系の痛みの知覚と経路の研究に使用されています。研究者は、痛みに関連するニューロンを操作することで、慢性的な痛みの状態をより深く理解し、潜在的な介入策を開発することができます。精神医学研究におけるオプトジェネティクスの応用は、気分障害、依存症、不安に関係する神経回路を明らかにしました。それは、治療介入の潜在的なターゲットについての洞察を提供します。

オプトジェネティクスは、ホルモン調節と内分泌系の研究に使用されてきました。研究者はホルモンの放出を制御し、さまざまな生理学的プロセスに対するその影響を調査することができます。オプトジェネティクスは、がん研究に応用されており、細胞の行動を制御し、腫瘍の成長と転移を研究するために使用されています。オプトジェネティクスは、がん細胞を操作し、その反応を研究するためのツールを提供します。研究者は、オプトジェネティクスを免疫細胞の行動と反応の調査に応用しています。それは、免疫細胞の活性化を制御し、免疫システムのダイナミクスを研究する手段を提供します。オプトジェネティクスは、細胞プロセスを設計および制御するために、バイオエンジニアリングと合成生物学で使用されています。それは、細胞を正確に操作して、必要な機能を実行できるようにします。製薬会社やバイオテクノロジー会社は、創薬においてオプトジェネティクスを使用して、潜在的な薬剤候補をスクリーニングおよびテストしています。これは、薬剤に対する細胞反応を研究するための貴重なツールを提供します。オプトジェネティクスが新しい応用分野に拡大するにつれて、神経回路と細胞機能を操作することの倫理的影響に関する議論がより顕著になっています。この要因により、

主要な市場課題

神経回路の理解が限られている

人間の脳は、数十億のニューロンと数兆のシナプスがあり、非常に複雑です。これらすべての要素がどのように連携して行動と認知機能を生み出すかについての理解はまだ不完全です。この複雑さにより、適切なニューロンと回路をターゲットとするオプトジェネティクス実験を設計することが困難になっています。特にマウスなどのモデル生物では、神経回路のマッピングに大きな進歩が見られましたが、知識にはまだギャップがあります。脳内のすべての神経回路の包括的なマップが不足しているため、オプトジェネティクス実験の精度が制限される可能性があります。神経回路は個人によって大きく異なります。ある人の脳で機能するものが、別の人の脳では同じように機能しないことがあります。このばらつきにより、臨床現場での光遺伝学的手法の適用が複雑になることがあります。脳の深部領域の中にはアクセスや研究が難しいものがあり、その回路を理解することが困難です。これらの領域での光遺伝学的実験は、ターゲット ニューロンに光を効果的に届ける能力によって制限される場合があります。特定の神経回路を複雑な行動や認知機能に結び付けることは、非常に困難な課題です。光遺伝学は神経活動を操作できますが、神経活動パターンと行動の正確な関係を理解することは、継続的な取り組みです。

技術コスト

光遺伝学実験には、光源 (レーザーや LED など)、光ファイバー、イメージング システムなどの特殊な機器が必要です。これらのコンポーネントは、特に高品質の研究グレードのシステムでは高価になることがあります。研究者は、特定の実験ニーズに合わせて光遺伝学のセットアップをカスタマイズする必要があることがよくあります。カスタマイズにはエンジニアリングの専門知識と特注のコンポーネントが必要になる場合があり、全体的なコストが増加する可能性があります。オプシンを運ぶウイルスベクターなどのオプトジェネティクス試薬の購入は継続的な費用です。これらの試薬は、実験のために定期的に補充する必要があります。動物実験では、トランスジェニック動物の維持やウイルスベクターの投与に、動物の飼育、世話、倫理的監視に関連するコストが発生する可能性があります。プロトコルの設計から実験の実施、データ分析まで、オプトジェネティクス実験を行うには熟練した人員が必要です。訓練を受けた研究者の雇用は、全体的なコストを増加させます。研究者にはオプトジェネティクス技術のトレーニングと専門知識が必要であり、ワークショップ、コース、または専門家の雇用に追加のコストがかかる可能性があります。光ファイバー、カニューレ、電極などの消耗品は定期的に交換する必要があり、継続的な運用コストが増加します。

主要な市場動向

カスタマイズとターゲットを絞ったアプローチ

研究者は、実験要件に合わせてオプトジェネティクスツールをカスタマイズしています。このカスタマイズには、動態、スペクトル特性、または組織固有の発現パターンを変更したバリアントなどの新しいオプシンの開発が含まれます。これらのカスタマイズされたツールにより、神経回路をより正確かつ効果的に制御できます。オプトジェネティクスのマルチプレックス化では、1 つの実験で異なる特性を持つ複数のオプシンを同時に使用します。このアプローチにより、研究者は同じ組織または脳領域内の異なる神経集団をターゲットにすることができます。マルチプレックス化されたオプトジェネティクスシステムをカスタマイズすると、実験の柔軟性が向上します。カスタマイズは、光遺伝学実験における細胞タイプの特異性の達成にまで及びます。研究者は、興奮性または抑制性ニューロン、または特定の分子マーカーを発現するニューロンなど、特定の細胞タイプを選択的に標的とするオプシンを設計しています。光遺伝学は、回路固有の操作にますます使用されています。カスタム設計されたオプシンと標的化戦略により、研究者は特定の神経経路またはシナプスを活性化または抑制し、複雑な回路を解析してその機能を理解することができます。潜在的な臨床応用の観点から、研究者は神経疾患や精神疾患に関連する特定の神経回路を標的とするカスタマイズされた光遺伝学アプローチを開発しています。このターゲットを絞ったカスタマイズは、正確な治療介入の開発に不可欠です。

セグメント別インサイト

照明機器インサイト

2022年、世界のオプトジェネティクス市場の最大のシェアは、予測期間中に発光ダイオード（LED）セグメントによって支配され、今後数年間にわたって拡大し続けると予測されています。

アクチュエータインサイト

2022年、世界のオプトジェネティクス市場はチャネルロドプシンセグメントによって支配され、今後数年間にわたって拡大し続けると予測されています。

センサーインサイト

2022年、世界のオプトジェネティクス市場は塩化物セグメントによって支配され、今後数年間にわたって拡大し続けると予測されています。

アプリケーションインサイト

2022年、世界のオプトジェネティクス市場の最大のシェアは、予測期間中に神経科学セグメントによって支配され、今後数年間にわたって拡大し続けると予測されています。

地域別インサイト

2022年、北米地域が世界のオプトジェネティクス市場を支配します。この地域での慢性疾患の有病率の上昇、特に大学や研究室での光遺伝学デバイスの使用の増加、および重要な市場参加者によるパートナーシップと新製品の発売により、神経学分野の成長の主な原動力となっています。 神経学分野の成長の主な原動力は、政府の取り組みの増加です。 投資が増えれば、より多くの企業が市場に参入し、患者の要件を満たす創造的なソリューションを提供できるようになります。 増加する患者層にはより多くのケアが必要であり、オプトジェネティクスの必要性が高まり、市場の拡大が加速します。 さらに、パートナーシップと契約が業界を推進すると予測されています。

最近の開発

• 2022年6月、 Bruker Corporationは、BrukerのUltima多光子顕微鏡での最先端の神経科学およびオプトジェネティクス研究アプリケーションを促進するために、NeuraLight 3D Ultraモジュールを発売しました。NeuraLight 3D Ultra は、神経ネットワークと脳の計算に関する詳細な機能研究向けにカスタマイズされた最先端の 3D ホログラフィック光刺激を提供します。 NeuraLight 3DUltra モジュールは、Bruker 独自の空間光変調器 (SLM) テクノロジーを基盤として、より広い視野、向上した照準精度、市場をリードする毎秒 600 ホログラム フレームという速度を実現する新しい大型液晶デバイスを使用しています。 研究者は、Ultima2Pplus 顕微鏡のイメージング機能と組み合わせることで、行動、知覚、疾患の背後にあるメカニズムをより大規模かつ長期間にわたって調べることができます。
• 2023 年 2 月、網膜色素変性症 (RP) の治療薬として GS030 を評価する PIONEER フェーズ I/II 臨床試験では、9 人の患者を対象に最大 4 年間 (n=1) の追跡調査を実施し、遺伝子治療投与後 1 年間の安全性に関する良好なデータと有望な有効性シグナルが報告されました。 GenSight Biologics は、網膜神経変性疾患および中枢神経系疾患に対する新しい遺伝子治療の開発と商品化に注力しているアビオファーマ企業です。 GS030 は、AAV2 ベースの遺伝子治療 (GS030-DP) と光刺激ゴーグルの使用 (GS030-MD) を組み合わせた無光遺伝学的治療候補であり、PIONEER と呼ばれるヒト初、多施設、非盲検、用量漸増臨床試験でテストされています。

主要な市場プレーヤー

• Hubner Group (Cobolt Inc.)
• Coherent Inc.
• Gensight Biologics SA
• Laserglow Technologies
• Noldus Information Technology Inc.
• Judges' Scientific PLC (Scientifica)
• Shanghai Laser &オプティクスセンチュリー株式会社
• ブルカー株式会社
• ソーラボ株式会社