オプトジェネティクスアクチュエーターおよびセンサー市場 - 世界の業界規模、シェア、トレンド、機会、予測、製品別（アクチュエーターおよびセンサー）、疾患タイプ別（網膜疾患、パーキンソン病、不安およびうつ病、自閉症、統合失調症、その他）、地域および競合状況別、2019～2029年予測

市場概要

世界のオプトジェネティクスアクチュエーターおよびセンサー市場は、2023年に5億8,076万米ドルと評価され、予測期間中に4.32%のCAGRで成長し、2029年には7億5,034万米ドルに達すると予想されています。世界のオプトジェネティクスアクチュエーターおよびセンサー市場は、主に神経科学の進歩と研究資金の増加によって推進されています。神経疾患の有病率の上昇により、革新的な治療法の需要が高まり、オプトジェネティクスは研究と治療の両方の用途で革新的なツールとして位置付けられています。個別化医療への関心の高まりにより、カスタマイズされたオプトジェネティクスソリューションの開発が推進されています。改良された光伝達システムやより効率的な遺伝子ツールなどの技術革新により、オプトジェネティクスの有効性が高まっています。学界と産業界のコラボレーションもイノベーションを促進し、市場を拡大しています。前臨床研究と臨床試験でオプトジェネティクス技術の採用が増えていることで、市場の成長がさらに刺激され、脳の研究と治療法に革新的な影響が期待されています。

主要な市場推進要因

神経科学研究の進歩

「心臓電気生理学を光学的に操作および観察する技術の最近の進歩と現在の限界」

この機能は、さまざまな行動や認知機能を制御する神経回路の複雑な相互作用を調査するために特に重要です。たとえば、研究者は特定のニューロン経路が学習、記憶、感情調節などのプロセスにどのように寄与しているかを調査できます。オプトジェネティクスは、神経疾患と精神疾患の病態生理学に関する洞察を提供します。科学界がアルツハイマー病、パーキンソン病、てんかんなどの病気の根本的なメカニズムを解明しようと努力する中、オプトジェネティクス アクチュエーターとセンサーの需要が急増しています。これらのツールは、症状を緩和したり、病気の進行を逆転させたりできる標的介入を開発するために不可欠です。オプトジェネティクス技術の需要が高まるのと並行して、政府と民間セクターの両方から神経科学研究への投資が大幅に増加しています。脳機能の理解と革新的な治療法の潜在的な応用の重要性を認識し、資金提供機関はオプトジェネティクス技術を活用する研究イニシアチブにリソースを向けています。この資金の流入により、イノベーションが促進され、強化された光送達システム、改良された遺伝子コード化センサー、高度な光学イメージング技術など、より洗練されたオプトジェネティクスツールの開発が加速しています。

神経疾患の有病率の増加

Lancet Neurology に掲載された重要な新しい研究によると、2021 年には世界中で 30 億人を超える人々が神経疾患を抱えて生活していました。この分析は、世界保健機関 (WHO) の協力による、世界の疾病、傷害、危険因子の負担研究 (GBD) 2021 の一部です。神経疾患は、世界中で病気や障害の主な原因となっています。 1990 年以降、神経疾患に起因する障害、病気、早期死亡の全体的な負担 (障害調整生存年 (DALY) で測定) は 18% 増加しました。神経疾患による死亡と健康損失の 80% 以上は、治療を受ける機会が非常に限られている低所得国および中所得国で発生しています。実際、高所得国では、低所得国および中所得国と比較して、人口 10 万人あたりの神経科医の数が最大 70 倍に上ります。

オプトジェネティクスは、ニューロン活動を非常に特異的に操作できる独自の能力によって際立っています。光感受性タンパク質を使用することで、研究者は特定のニューロン集団を選択的に活性化または抑制できるため、従来の方法では達成できない標的介入が可能になります。この精度は、複数の経路が関与している可能性のある複雑な神経疾患の状況では特に重要です。たとえば、うつ病の治療では、オプトジェネティクスは気分調節に寄与する特定の回路を特定して調整するのに役立ち、障害の根底にある神経生物学に関する洞察を提供し、より効果的な介入への道を開きます。副作用の少ない標的治療を提供できるオプトジェネティクスの可能性は特に魅力的です。従来の薬物療法はさまざまな副作用を引き起こすことが多く、患者の服薬遵守と全体的な治療効果を制限する可能性があります。対照的に、オプトジェネティクスのアプローチは、他の神経回路に影響を与えることなくニューロン活動を微調整できるため、意図しない結果のリスクを軽減できます。この特異性は、患者の転帰を改善するだけでなく、全体的な治療体験を向上させ、患者が治療プロトコルに従う可能性を高めるためにも重要です。

技術革新

オプトジェネティクスの分野での継続的な技術進歩は、市場の急成長の大きな原動力です。研究者が可能性の限界を押し広げ続ける中、いくつかの重要な分野での革新により、オプトジェネティクス技術のアクセシビリティ、有効性、および適用が向上しています。最も重要な進歩の 1 つは、光送達システムの改善です。標的ニューロンに光を送達する従来の方法は、精度と浸透の深さに関連する制限に直面することが多かったです。光ファイバーケーブルや埋め込み型発光ダイオード (LED) などの最近の開発により、脳の深部構造に光を送達する方法に革命が起こり、特定のニューロン集団をより正確に活性化および抑制できるようになりました。この精度の向上は、より正確で信頼性の高い実験を実施する能力と直接相関しており、最終的には神経疾患の理解と治療の向上につながります。

CRISPR やオプトジェネティクス ツールボックスの拡張などの遺伝子工学技術の進歩により、研究者はオプトジェネティクス アプリケーションに必要な遺伝子構造を簡単に作成および操作できるようになりました。これらの技術により、科学者は特定の遺伝子をより効率的に標的にすることができ、目的のニューロン集団に導入できる光感受性タンパク質の作成が容易になります。これらの新しい遺伝子ツールの汎用性により、研究者はより幅広い実験上の疑問を探求することができ、神経回路と行動や疾患におけるその役割に関する新たな発見につながります。遺伝子工学の能力が高まり続けるにつれ、オプトジェネティクスがさまざまな神経疾患の標的治療の開発に役立つ可能性も高まっています。より効率的で用途の広いオプトジェネティクスツールの開発は、市場の成長に貢献するもう 1 つの重要な要因です。強化されたツールにより、複数のニューロン集団を同時に操作できるマルチプレックス化など、さまざまな実験設計が可能になります。この機能は、さまざまな神経回路間の複雑な相互作用を研究し、それらが全体的な脳機能にどのように寄与するかを理解するために不可欠です。これらの進歩により、研究者はニューロン活動をより細かく制御できるようになり、正常な脳機能とさまざまな神経疾患の両方の根底にあるメカニズムについて、より微妙な洞察を得ることができます。

パーソナライズ医療への関心の高まり

パーソナライズ医療への移行により、ヘルスケアの状況は大きく変わりつつあり、オプトジェネティクスはこの変革の重要なツールとして浮上しています。パーソナライズ医療は、遺伝、環境、ライフスタイルなどの要因を考慮して、各患者の個々の特性に合わせて治療を調整することに重点を置いています。神経疾患や精神疾患の場合、遺伝的要因と環境的要因が複雑に絡み合って疾患の発現や進行に影響するため、このアプローチは特に重要です。

オプトジェネティクスは、個々の神経回路を正確に調整できるという独自の機能を提供します。この精度は、特定の神経経路がさまざまな状態にどのように影響するかを理解する上で不可欠であり、臨床医は患者の固有の遺伝的および表現型プロファイルに合わせた標的療法を考案できます。たとえば、うつ病や不安などの状態では、患者ごとに異なる神経回路機能不全のパターンが現れることがあります。オプトジェネティクスを利用することで、医療従事者は、個人内で過剰に活動している、または活動が不十分な特定の回路を特定して操作し、より効果的な個別介入を行うことができます。このカスタマイズされたアプローチは、治療効果を高めるだけでなく、画一的な治療によく伴う副作用を最小限に抑えます。広域スペクトルの薬剤などの従来の治療法は、多くの場合、複数の経路に影響を及ぼし、副作用によって患者のコンプライアンスや生活の質が低下する可能性があります。対照的に、オプトジェネティクス療法は、関連する回路のみを正確にターゲットにすることができるため、意図しない結果の可能性が減ります。この特異性は、副作用に対する許容度が低く、効果的な介入の必要性が高い精神科治療において特に有利です。

主要な市場の課題

技術的な制限と複雑さ

世界のオプトジェネティクスアクチュエーターおよびセンサー市場における主な課題の1つは、技術自体に内在する技術的な制限と複雑さです。オプトジェネティクスはニューロン活動に対する前例のない制御を提供しますが、遺伝学と光学の両方の高度な専門知識が必要です。生物を遺伝子組み換えして光感受性タンパク質を発現させるプロセスは複雑で時間がかかり、多くの場合、CRISPRやウイルスベクター設計などの分子生物学技術の専門知識が必要です。この複雑さは、特に小規模な研究室やリソースが限られている機関では、広範な導入を妨げる可能性があります。精密な光送達システムの必要性は、技術的な課題をさらに複雑にします。研究者は、脳や神経系内の標的領域に特定の波長の光を送達できる高度な光学装置を開発または購入する必要があります。これらのシステムの較正とメンテナンスには、すべての研究環境で容易に見つけられるとは限らないレベルの専門知識が必要です。異なる被験者間での光遺伝学的タンパク質の発現レベルのばらつきは、結果の一貫性のなさにつながり、データの解釈を複雑にし、実験の再現性を制限する可能性があります。これらの技術的制限に対処するには、よりユーザーフレンドリーなツールとプロトコルを作成するための継続的な研究開発が必要であり、これには時間と投資がかかる可能性があります。これらの課題が効果的に緩和されるまで、特に信頼性と精度が最も重要である臨床アプリケーションでは、オプトジェネティクスの可能性が十分に活用されないままになる可能性があります。

高コストとアクセス性の問題

主要な市場動向

臨床アプリケーションの拡大

オプトジェネティクスの臨床アプリケーションの拡大は、市場成長の重要な原動力として浮上しており、当初は基礎研究に重点を置いていたものが、その治療の可能性に対する幅広い認識へと大きく移行しています。もともと動物モデルの神経回路を調査するためのツールとして開発されたオプトジェネティクスは、現在、さまざまな神経疾患や精神疾患を対象に研究されており、その精度と有効性により、複雑な医療課題に対する革新的なソリューションを提供できます。

研究者らは前臨床研究で有望な結果を示し始めており、オプトジェネティクス技術はパーキンソン病、てんかん、うつ病、不安障害などの症状にうまく適用されています。たとえば、パーキンソン病では、オプトジェネティクスが特定の脳領域のニューロンを選択的に刺激するために使用され、この疾患に関連する運動症状を軽減する可能性を示しています。同様に、てんかん研究では、過剰に活動している神経回路を標的にして発作活動を正確に抑制するためにオプトジェネティクスのアプローチが採用されており、従来の薬物療法よりも効果的な治療戦略への希望が生まれています。この臨床応用へのシフトは、医療提供者がオプトジェネティクス療法が既存の治療オプションを補完または置き換える可能性をますます認識するにつれて、市場拡大の新たな道を開きます。神経疾患や精神疾患に対する従来の治療法には、多くの副作用と限られた有効性が伴うことが多く、より効果的でターゲットを絞った介入が緊急に必要であることが浮き彫りになっています。特定の神経経路を正確に調節する能力を持つオプトジェネティクスは、副作用を最小限に抑えながら治療結果を向上させることができる有望な代替手段を提供します。

前臨床研究での採用の増加

前臨床研究におけるオプトジェネティクスの採用は大きな勢いを増しており、市場の成長をさらに促進しています。研究者は、さまざまな疾患の根底にある複雑なメカニズムを詳しく調べ、新しい治療法をテストするために、オプトジェネティクス技術をますます活用しています。ニューロン活動を正確に制御できるオプトジェネティクスの独自の能力により、科学者は特定の神経回路を操作して、これらの回路が健康な状態と病気の状態の両方でどのように機能するかについてより深い洞察を得ることができます。この精度は、実験設計の品質を向上させるだけでなく、より信頼性が高く再現性の高い結果につながり、オプトジェネティクスを医薬品の発見と開発プロセスにおける貴重なツールとして確立します。

前臨床研究では、疾患のメカニズムを理解することが最も重要です。従来の方法では、複数の経路に影響を及ぼす可能性のある薬理学的薬剤に頼ることが多く、特定の状態に対する個々の回路の具体的な寄与を識別することが困難です。オプトジェネティクスは、神経細胞集団の標的調節を可能にすることでこの制限を回避し、研究者が神経活動の変化による直接的な影響を観察できるようにします。この機能は、さまざまな神経回路の相互作用が病気の進行や症状に影響を及ぼす可能性がある複雑な神経疾患の調査に特に重要です。薬物試験におけるオプトジェネティクスの使用は、新しい治療薬の有効性と安全性を評価するための新しいアプローチを提供します。生きた動物モデルにオプトジェネティック刺激または阻害を適用することで、研究者は新薬が特定の神経回路にどのように影響するかを評価し、行動や生理学的反応への影響をリアルタイムで観察できます。この方法は、評価プロセスを効率化するだけでなく、開発段階の早い段階で潜在的な副作用を特定し、臨床試験の最終段階での失敗の可能性を減らすのに役立ちます。

セグメント別インサイト

製品インサイト

製品によると、オプトジェネティックアクチュエータは現在市場を席巻しています。この優位性は、主にその幅広い適用性と実験神経科学における先駆的な役割に関連するいくつかの要因に起因しています。チャネルロドプシンやハロロドプシンなどのオプトジェネティックアクチュエータにより、研究者はニューロン活動を驚くほど正確に操作できます。アクチュエータは、特定の神経回路を選択的に刺激または抑制できるようにすることで、脳の働きに関する重要な洞察を提供し、認知神経科学、神経生物学、行動研究など、さまざまな分野で画期的な研究を促進します。

ニューロンの発火をリアルタイムで制御する能力は、複雑な行動を研究し、さまざまな神経疾患の根本的なメカニズムを理解するために非常に重要です。その結果、多くの研究機関や製薬会社は、パーキンソン病、てんかん、うつ病などの症状に対する治療介入を模索するために、オプトジェネティックアクチュエータの開発と応用にますます投資しています。神経活動の標的操作に重点が置かれているため、アクチュエータの需要が急増し、市場成長の重要な原動力となっています。CRISPRやウイルスベクター送達方法などの遺伝子工学技術の進歩により、これらのアクチュエータを特定のニューロン集団で発現することが容易になりました。この技術の進歩により、基礎研究とトランスレーショナル研究の両方でアクチュエータの有用性が拡大し、科学者はより複雑な生物システムで特定の回路を操作することの影響を調査できるようになりました。研究者がオプトジェネティクスアクチュエータの潜在的な用途を探求し続けるにつれて、市場でのその重要性はさらに高まると思われます。

疾患タイプの洞察

疾患タイプセグメントに基づくと、パーキンソン病の治療が現在、世界のオプトジェネティクスアクチュエータおよびセンサー市場の主流となっています。パーキンソン病は、震え、固縮、運動緩慢などの運動症状を特徴とする進行性神経変性疾患であり、効果的な治療には大きな課題があります。従来の治療法は症状の緩和をもたらすことが多いものの、病気の進行を止めることはできないため、革新的なアプローチが緊急に必要とされています。オプトジェネティクスは、運動制御に関与する特定の神経回路を正確に調整できるようにすることで、有望な代替手段を提供します。研究では、オプトジェネティクス技術がパーキンソン病の動物モデルで機能不全の神経経路を効果的に標的とし、制御できることが実証されています。光を使用して特定のニューロンを活性化または抑制することで、研究者は病気によって破壊された運動回路のバランスを回復できます。このターゲットを絞ったアプローチは、パーキンソン病の根本的なメカニズムの理解を深めるだけでなく、従来の治療法に比べて長期的なメリットをもたらす可能性のある新しい治療戦略を開発する可能性も秘めています。

パーキンソン病におけるオプトジェネティクス介入の有効性を示す前臨床研究と初期臨床研究の増加により、この分野への関心と投資が高まっています。製薬会社と研究機関は、患者の転帰を大幅に改善することを目指して、より正確で効果的な疾患管理を提供する手段としてオプトジェネティクス療法を積極的に研究しています。パーキンソン病に関連する運動症状と非運動症状の両方に対処するオプトジェネティクスの可能性は、その魅力を高め、

地域別インサイト

北米は現在、高度な研究インフラストラクチャ、バイオテクノロジーへの多額の投資、主要な学術機関と製薬会社の強力な存在の組み合わせによって、世界のオプトジェネティクスアクチュエータとセンサー市場を支配しています。この地域には、神経科学の研究と革新の最前線に立つ世界トップクラスの研究大学や研究機関が数多くあります。専門知識が集中しているため、オプトジェネティクス技術の開発と応用が促進され、北米は最先端の研究と臨床試験の中心地となっています。

最近の動向

• 2023 年 2 月、GenSightBiologics は、網膜色素変性症に対するオプトジェネティクス治療候補 GS030 の第 I/II 相臨床試験の 1 年間の安全性データと有効性指標を発表しました。その結果、患者の忍容性と安全性が向上したことが示されました。
• International Journal of Arrhythmia に掲載された「心臓病学におけるオプトジェネティクス方法論と将来の応用」という記事によると、オプトジェネティクスは、精密な光制御によって特定の標的を独自に可能にし、高い空間的および時間的解像度を提供する革新的な生物学的手法です。このアプローチでは、選択された光の波長を使用して、細胞、組織、臓器の生物学的機能を変調します。オプトジェネティクスは、光変調の独特の効果を活用して、神経科学、糖尿病、ミトコンドリア研究など、さまざまな生物医学分野で有益であることが証明されています。最近、心臓病学への応用が大きく注目され、心血管疾患の理解が深まりました。心臓オプトジェネティクスに関する多数の in vitro および in vivo 研究は、特に心不全や不整脈などの重要な問題への対処において、有望な進歩を示しています。このレビューでは、心臓電気生理学的信号を収集する方法に焦点を当て、オプトジェネティクスの応用におけるアデノ随伴ウイルス (AAV) の極めて重要な役割を強調しています。一般的な戦略は、心電図 (ECG) 測定を使用して心臓リズムをリアルタイムで監視することです。心拍数の変化を評価するために、組織照射の前、最中、後に ECG を記録することができます。光にさらすと、ECG は心房室伝導の遅延や心拍数の大幅な低下など、心臓興奮の動的変化を明らかにすることがあります。光をオフにすると、正常なリズムが回復することがよくあります。ECG 記録システムは、アイントーベンの三角形に従って配置された 4 つの電極を使用して信号をキャプチャします。これはホスト コンピューターを介してワイヤレスで動作し、光刺激中に自由に動く動物からデータを収集できます。
• 「オプトジェネティック刺激およびドーパミン検出用のワイヤレスの埋め込み型光電気化学プローブ」と題された研究では、研究者らは、動物の脳深部におけるオプトジェネティック刺激およびドーパミンの電気化学感知用の、ワイヤレスの薄膜ベースの埋め込み型マイクロプローブ システムを開発しました。このシステムは、オプトジェネティック刺激の光源として、柔軟な基板上に転写された薄膜のマイクロスケール発光ダイオード (マイクロ LED) を使用します。ポリ (3,4-エチレンジオキシチオフェン) ポリスチレンスルホン酸 (PEDOTPSS) でコーティングされたダイヤモンド フィルムがマイクロ LED 上に配置され、ドーパミン検出用の電気化学センサーとして機能します。このレポートでは、脳深部における神経検査および神経伝達物質モニタリング用に設計された、ワイヤレスで動作するマイクロプローブ システムを紹介します。研究者らは、超小型の垂直積層型マイクロ LED、ダイヤモンド、PEDOTPSS フィルムを組み合わせることで、光遺伝学的刺激とドーパミン感知のための低侵襲プラットフォームを開発しました。PEDOTPSS コーティングされたダイヤモンド フィルムの独自の電気的、光学的、熱的特性により、このデバイスは電気化学感知に対して非常に敏感になり、マイクロ LED の動作には影響しません。軽量の遠隔制御回路により、自由に動くマウスの行動研究が容易になります。将来的には、ドーパミン レベルの変化に応じて光刺激を調整したり、さまざまな光放出中にドーパミン放出をモニタリングするなど、閉ループ操作を実証するためのより高度な生体内実験が計画されています。

主要市場プレーヤー

• Elliot Scientific Ltd.
• Gensight Biologics SA
• Thorlabs, Inc.
• Leehyo Bioscience Co., Ltd.
• The Jackson Laboratory
• Bruker Corporation
• Noldus Information TechnologyBV
• Danaher Corporation
• Merck KGaA
• Applied Genetic TechnologiesCorporation