대사체학 시장 - 글로벌 산업 규모, 점유율, 추세, 기회 및 예측, 제품별 세분화(대사체학 기기, 대사체학 생물정보학 도구 및 서비스), 적응증별(암, 심혈관 질환, 신경 질환, 선천적 대사 오류 및 기타), 응용 분야별(바이오마커 및 약물 발견, 독성학, 영양유전체학, 개인 맞춤 의학 및 기타), 지역 및 경쟁별, 2019-2029F

시장 개요

글로벌 대사체학 시장은 2023년에 22억 2천만 달러 규모로 평가되었으며, 2029년까지 8.23%의 CAGR로 예측 기간 동안 인상적인 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 글로벌 대사체학 시장은 성장에 기여하는 몇 가지 주요 요인에 의해 주도됩니다. 분석 기술, 특히 질량 분석법과 핵자기 공명(NMR) 분광법의 발전은 소분자 대사체를 연구하는 대사체학의 역량을 크게 향상시켰습니다. 이러한 기술적 발전으로 연구자들은 생물학적 샘플에서 광범위한 대사체를 더 높은 정확도와 감도로 식별하고 정량화할 수 있었습니다. 제약, 생명공학, 환경 과학, 개인화된 의학과 같은 다양한 분야에서 대사체학의 응용 분야가 증가하면서 시장이 확대되고 있습니다. 대사체학은 바이오마커 발견, 약물 개발 및 질병 메커니즘 이해에 점점 더 많이 사용되고 있으며, 이로 인해 수요가 증가했습니다. 연구 개발 활동에 대한 투자 증가와 정부 및 민간 부문의 자금 지원 이니셔티브 증가로 시장 성장이 더욱 촉진되고 있습니다. 이러한 투자는 혁신적인 대사체학 솔루션을 개발하고 의료 및 기타 산업에서 대사체학의 응용 분야를 확장하는 것을 목표로 합니다.

주요 시장 동인

기술 발전

질량 분석법(MS), 핵자기 공명(NMR) 분광법, 크로마토그래피와 같은 분석 기술의 발전은 대사체학 연구 및 응용 분야에서 새로운 시대를 열었습니다. 이러한 기술은 상당히 발전하여 연구자들이 생물학적 샘플에서 대사체를 전례 없는 감도와 정확도로 탐지, 식별 및 정량화할 수 있게 되었습니다. 예를 들어 질량 분석법은 대사체의 분자량과 단편화 패턴을 정확하게 측정할 수 있어 복잡한 혼합물에서도 식별이 용이합니다. 대사체에 대한 자세한 구조적 정보를 제공할 수 있는 능력으로 인해 대사체학에서 없어서는 안 될 존재가 되었습니다.

하드웨어의 이러한 발전 외에도 데이터 분석 소프트웨어의 개선은 대사체학에서 중요한 역할을 했습니다. 고급 알고리즘과 계산 도구를 사용하면 대규모 대사체 데이터 세트를 처리, 정렬 및 해석할 수 있습니다. 이 기능은 복잡한 데이터에서 의미 있는 생물학적 통찰력을 추출하는 데 필수적입니다. 자동화는 대사체학 실험실의 워크플로를 간소화하여 처리량을 늘리고 인적 오류를 줄였습니다. 자동화된 샘플 준비, 데이터 수집 및 분석 파이프라인은 대사체학 실험의 재현성과 신뢰성을 개선하여 다양한 산업에서 대사체학을 보다 접근 가능하고 실용적으로 만들었습니다.

생물의학 연구의 응용

BME 연구원과 협력자는 인체 내 모든 면역 세포를 자세히 설명하는 포괄적인 화학 아틀라스를 구축하는 획기적인 이니셔티브에 착수하고 있습니다. 이 야심 찬 프로젝트는 임상의가 다양한 질병에서 면역 체계의 복잡한 역할을 탐색하는 데 도움이 되는 3D 마이크로맵을 만들고 궁극적으로 환자를 위한 정밀 치료를 향상시키는 것을 목표로 합니다. 그들의 노력은 세포 수준에서 시작하여 전례 없는 세부 정보로 인체 조직을 프로파일링하도록 설계된 새로운 통합 기술을 활용합니다. Single Cell Spatially resolve Metabolic(scSpaMet) 프레임워크로 알려진 이 혁신적인 접근 방식을 통해 연구자는 3차원 맥락에서 분자의 공간적 분포, 구조, 역학 및 기능적 특성을 포착할 수 있습니다. 12월 13일 Nature Communications에 게재된 scSpaMet 프레임워크는 Coskun 팀이 2021년에 시작한 이전 진전을 기반으로 합니다. Science Advances에 게재된 "3D Spatially resolve Metabolomic profiling Framework" 기사에 자세히 설명된 그들의 이전 작업은 인체 조직 샘플에서 대사체와 단백질 활동을 프로파일링하는 데 중점을 두었습니다. 이 기반은 향상된 공간적 분해능과 대사적 통찰력을 통해 이해를 확장하려는 현재 노력의 토대를 마련하여 생물의학 연구와 임상 실무에서 상당한 진전을 위한 길을 열었습니다.

대사체학은 분자 수준에서 질병 메커니즘을 이해하는 데 크게 기여합니다. 연구자는 질병 발병 및 진행과 관련된 대사 조절 이상을 발견함으로써 관련된 근본적인 생화학적 경로에 대한 귀중한 통찰력을 얻습니다. 이러한 지식은 질병에 대한 기본적인 이해를 강화할 뿐만 아니라 대사 불균형을 교정하는 것을 목표로 하는 표적 치료법의 개발에도 도움이 됩니다. 약물 개발에서 대사체학은 약물 효능, 안전성 및 독성을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다. 약물이 대사 경로에 영향을 미치고 대사체 프로필을 변경하는 방식을 평가함으로써 연구자는 약물 후보를 최적화하고 개발 프로세스 초기에 잠재적인 부작용을 예측할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 새로운 치료법의 발견을 가속화하고 치료에 대한 환자별 반응을 식별하여 정밀 의학 이니셔티브를 지원합니다.

맞춤형 의학에 대한 수요 증가

"대사체학을 통한 새로운 정신 활성 물질 다루기남성 및 여성 쥐 모델에서 천연 및 합성 오피오이드에 대한 UHPLC-HRMS 연구"라는 제목의 기사에 따르면, 이 연구는 NPS, 특히 새로운 합성 오피오이드(NSO)를 모니터링하기 위한 간접적 스크리닝 접근 방식을 확립하고자 합니다. 이 전략은 소비에 대한 전신적 반응에 따른 내인성 소변 대사체 수치의 변화를 평가하는 데 중점을 둡니다. 이 연구에서는 16마리의 수컷과 암컷 동물에게 모르핀 또는 펜타닐을 단일 용량으로 투여한 생체 내 마우스 모델을 사용했습니다. 소변 샘플은 약물 투여 전후에 여러 시간 간격으로 수집했습니다. 그런 다음 이러한 샘플은 비표적 대사체학 LC-HRMS 워크플로를 사용하여 분석되었습니다. 실험 프레임워크는 정교한 분석 기술을 활용하여 NSO에 의해 유도된 대사 변화를 밝히고, 섭취와 관련된 잠재적 바이오마커를 식별하는 것을 목표로 합니다. 이 접근 방식은 NPS 대사에 대한 이해를 높이는 것뿐만 아니라 불법 시장에서 진화하는 약물 구성으로 인해 발생하는 복잡한 과제 속에서 NPS를 탐지하고 감시하기 위한 효과적인 전략을 개발하는 것을 목표로 합니다.

대사체 프로파일링은 시간 경과에 따른 치료 반응을 모니터링하는 데 기여합니다. 치료 전후 대사 프로파일의 변화를 추적함으로써 의료 서비스 제공자는 치료 효과를 평가하고 필요에 따라 치료법을 조정하고 부작용을 최소화할 수 있습니다. 의료 관리에 대한 이러한 사전 예방적 접근 방식은 실시간 대사 데이터를 기반으로 치료가 개인화되고 최적화되도록 하여 환자 결과를 개선합니다. 약물 개발에서 대사체학은 약물 표적 및 질병 경로와 관련된 대사 바이오마커를 식별하여 상당한 이점을 제공합니다. 이를 통해 새로운 치료제를 발견하고 특정 환자 집단에 맞춤형 치료법을 개발하는 것을 목표로 하는 정밀 의학 이니셔티브를 지원합니다.

농업 및 식품 과학 분야에서 확대되는 응용 분야

대사체학은 농업 연구에서 귀중한 도구로 부상하여 수확량, 품질 및 환경 스트레스에 대한 회복력을 향상시키는 데 중요한 식물 및 작물의 대사 과정에 대한 통찰력을 제공합니다. 식물 내의 소분자 또는 대사산물의 전체 세트를 분석함으로써 대사체학은 연구자가 성장, 발달 및 생물학적 및 비생물학적 스트레스에 대한 반응에 관련된 생화학적 경로를 이해할 수 있도록 합니다. 이러한 지식은 질병 저항성, 영양소 흡수 효율 및 가뭄이나 극한 기온에 대한 내성과 같은 개선된 특성을 가진 새로운 작물 품종을 개발하는 것을 목표로 하는 육종 프로그램에 도움이 됩니다.

식품 과학에서 대사체학은 식품 안전, 진위성 및 영양 품질을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 식품 대사물, 오염 물질 및 생물학적 활성 화합물에 대한 포괄적인 프로파일링을 가능하게 하여 식품 구성 및 품질에 대한 자세한 평가를 제공합니다. 대사체학적 접근 방식은 농장에서 식탁까지 식품 생산 체인 전반에 적용되어 재배, 수확, 가공, 보관 및 유통 중 대사물 구성의 변화를 모니터링합니다. 이 기능은 식품 가공 방법을 최적화하고, 식품 낭비를 줄이고, 영양 무결성을 유지하기 위한 노력을 지원합니다.

주요 시장 과제

표준화 및 품질 관리

표준화된 프로토콜을 달성하고 실험실 및 플랫폼 전반에 걸쳐 품질 관리 조치를 구현하는 것은 대사체학 분야에서 중요한 장애물입니다. 샘플 취급, 분석 기술 및 데이터 분석의 다양성은 대사체 데이터의 재현성과 비교성에 과제를 제기합니다.

가장 큰 과제 중 하나는 다양한 연구 그룹과 시설 간에 샘플 수집, 준비 및 보관 방법이 균일하지 않다는 것입니다. 이러한 단계의 다양성은 편향과 아티팩트를 도입하여 대사체 결과의 정확성과 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다. 표준화 노력은 표준화된 수집 튜브 사용, 보관 조건(온도, 기간) 및 추출 및 유도체화 절차를 포함하여 샘플 취급에 대한 일관된 프로토콜을 확립하는 것을 목표로 합니다.

대사체 검출에 사용되는 분석 기술(예질량 분석법(MS), 핵자기 공명(NMR) 분광법 및 크로마토그래피)의 다양성은 복잡성을 더합니다. 각 방법에는 강점과 한계가 있으며 계측 설정, 데이터 수집 프로토콜 및 데이터 처리 알고리즘의 차이로 인해 결과에 차이가 생길 수 있습니다. 방법 검증 및 실험실 간 비교를 통해 이러한 분석적 접근 방식을 조화시키는 것은 데이터 재현성과 비교 가능성을 보장하는 데 필수적입니다. 또한, 대사체학 데이터 세트는 크고 복잡하며 다차원적이기 때문에 데이터 분석에도 어려움이 있습니다. 정규화, 기능 선택, 통계 분석 및 생물정보학 도구를 포함한 데이터 처리 워크플로를 표준화하는 것이 중요합니다. 이러한 계산 단계의 가변성으로 인해 해석이 달라지고 대사체학 데이터를 다른 오믹스 데이터 세트와 통합하는 데 방해가 될 수 있습니다.

데이터 처리 및 분석

급속히 발전하는 분야인 대사체학은 방대한 양의 복잡한 데이터를 생성하여 데이터 처리, 분석 및 해석에 상당한 어려움을 초래합니다. 이러한 어려움은 대사체학 데이터 세트의 다차원적 특성과 정교한 계산 도구 및 생물정보학 전문 지식의 필요성에서 비롯됩니다. 주요 어려움 중 하나는 데이터 정규화로, 샘플 준비, 데이터 수집 및 기기 설정 중에 발생하는 체계적 변화를 최소화하는 것을 목표로 합니다. 실험 조건과 분석 플랫폼의 다양성은 대사체 풍부도의 차이로 이어질 수 있으므로 견고한 정규화 전략을 개발하는 것이 필수적입니다. 정규화 방법은 샘플 볼륨, 매트릭스 효과, 기기 드리프트와 같은 요소를 고려하여 샘플과 연구 간의 정확한 비교를 보장해야 합니다.

통계 분석은 대사체학 데이터 해석의 또 다른 중요한 측면입니다. 대사체 데이터 세트의 차원성이 높기 때문에(대개 수천 개의 대사체 특징) 다중 비교에 적합한 통계적 검정 및 수정 방법을 선택하는 것이 중요합니다. 단변량 및 다변량 분석, 회귀 모델링, 머신 러닝 알고리즘과 같은 통계적 접근 방식은 중요한 바이오마커를 식별하고, 샘플을 분류하고, 생물학적 현상 또는 질병 상태와 관련된 대사 경로를 발견하는 데 사용됩니다.

주요 시장 동향

오믹스 접근 방식과의 통합

대사체학을 유전체학, 단백체학, 전사체학과 같은 다른 오믹스 분야와 통합하는 것은 시스템 생물학 연구에서 혁신적인 접근 방식을 나타냅니다. 각 오믹스 분야는 다양한 생물학적 정보 계층에 대한 고유한 통찰력을 제공하며, 결합하면 세포 과정, 질병 메커니즘 및 유기체 반응에 대한 포괄적인 관점을 제공합니다. 유전체학은 유기체의 완전한 DNA 세트에 대한 연구에 중점을 두고 유전적 변이, 돌연변이 및 표현형에 대한 잠재적 영향에 대한 정보를 제공합니다. 전사체학은 세포 또는 조직 내의 완전한 RNA 전사체 세트를 조사하여 유전자 발현 패턴과 조절 메커니즘을 밝힙니다. 반면, 프로테오믹스는 유기체가 생성하는 단백질의 전체 보완을 조사하여 단백질 구조, 기능 및 상호 작용에 대한 통찰력을 제공합니다.

대사체학을 유전체학, 프로테오믹스 및 전사체학과 통합함으로써 연구자는 생물학적 시스템 내의 유전자, 단백질 및 대사물 간의 복잡한 관계를 밝힐 수 있습니다. 이 통합적 접근 방식을 통해 과학자는 질병의 바이오마커를 식별하고, 생리적 과정의 기초가 되는 대사 경로를 이해하고, 약물 작용 및 독성의 분자적 메커니즘을 밝혀낼 수 있습니다. 예를 들어, 암 연구에서 대사체학을 유전체학 및 단백체학에 통합하면 종양 진행 및 치료 반응과 관련된 대사적 특징을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 전체적인 이해는 고유한 분자적 프로필을 기반으로 개별 환자에게 맞춤화된 치료 전략의 개발을 안내할 수 있습니다.

약물 발견 및 개발에서의 채택 증가

대사체학은 생물학적 시스템 내에서 약물에 의해 유도되는 대사적 변화에 대한 귀중한 통찰력을 제공함으로써 약물 발견 및 개발 프로세스에서 중요한 역할을 합니다. 이 접근 방식은 생체 유체, 조직 또는 세포에 존재하는 소분자 대사체를 포괄적으로 분석하여 약물 반응, 독성 및 효능을 이해하는 데 고유한 이점을 제공합니다. 전임상 단계에서 대사체학은 약물이 생물학적 경로와 상호 작용하는 방식을 나타내는 바이오마커의 식별 및 검증에 기여합니다. 실험적 화합물로 처리된 동물 모델 또는 세포 배양에서 대사체를 프로파일링함으로써 연구자는 약물 유도 효과와 관련된 대사적 특징을 식별할 수 있습니다. 이러한 바이오마커는 약리학적 활동의 지표 역할을 하며, 추가 개발을 위한 선도 화합물의 우선순위를 정하는 데 도움이 됩니다. 임상 시험에서 대사체학은 약물이 신체에서 흡수, 분포, 대사 및 배출되는 방식을 밝혀 약동학 및 약력학 평가를 향상시킵니다. 환자 샘플(혈액, 소변 또는 뇌척수액)의 대사체 프로파일을 분석함으로써 대사체학은 약물 대사 및 전신 효과에 대한 정량적 데이터를 제공합니다. 이 정보는 용량 최적화, 대사 표현형에 따른 환자 계층화 및 치료 결과 예측에 도움이 됩니다. 대사체 프로파일링을 통해 약물로 인한 독성이나 부작용을 조기에 감지할 수 있습니다. 연구자는 세포 스트레스나 장기 손상과 관련된 대사 경로의 변화를 모니터링하여 임상적으로 나타나기 전에 잠재적인 안전 문제를 파악할 수 있습니다. 이러한 사전 예방적 접근 방식은 약물 안전 평가를 강화하고 임상 시험 및 시판 후 감시에서 부작용 위험을 최소화합니다.

세그먼트별 통찰력

제품 통찰력

제품을 기준으로 볼 때, 글로벌 대사체학 시장에서 지배적인 세그먼트는 대사체학 생물정보학 도구 및 서비스입니다. 그러나 생물정보학 도구와 서비스는 여러 가지 이유로 대사체학 연구 및 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 대사체학은 처리, 분석 및 해석을 위한 정교한 계산 도구가 필요한 방대한 양의 복잡한 데이터를 생성합니다. 생물정보학 도구는 연구자가 이 데이터를 정규화, 분석 및 다른 오믹스 데이터(게놈학, 프로테오믹스 등)와 통합하여 관리하는 데 도움이 됩니다. 이 기능은 대사 경로를 이해하고, 바이오마커를 식별하고, 잠재적인 약물 표적을 발견하는 데 필수적입니다.

생물정보학 서비스는 대사체학 연구에 대한 전문 지식과 지원을 제공합니다. 이들은 대사체학 연구 요구에 맞게 조정된 맞춤형 데이터 분석, 통계적 모델링, 경로 분석 및 시각화 도구를 제공합니다. 이러한 서비스는 대사체학 중심의 연구 및 개발에 참여하는 학술 기관, 제약 회사 및 생명공학 회사에 가치가 있습니다. 생물정보학의 발전으로 인해 다양한 수준의 계산 전문성을 가진 연구자의 접근성을 향상시키는 사용자 친화적인 인터페이스와 플랫폼이 개발되었습니다. 이러한 접근성은 대사체학에서 협업을 촉진하고 과학적 발견을 가속화합니다.

지표 통찰력

지표에 따르면 암은 바이오마커 발견, 개인화된 의학 및 종양 대사 이해에 중요한 역할을 하기 때문에 글로벌 대사체학 시장을 지배합니다. 대사체학은 다양한 암 유형 및 단계에 특정한 대사적 특징을 식별하여 조기 발견 및 정확한 진단을 용이하게 합니다. 이 기능은 비침습적 진단 도구를 개발하고 치료 반응을 효과적으로 모니터링하는 데 필수적입니다. 대사체학은 종양 내의 복잡한 대사 경로를 밝혀 암 발병 기전을 밝히고 잠재적인 치료 표적을 식별하는 데 도움이 됩니다. 개인화된 의학에서 대사체학은 암 치료에 대한 개별 반응을 예측하고 치료 전략을 최적화하며 부작용을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 또한 약물 효능과 독성을 평가하여 약물 개발에 중요한 역할을 하며 정밀 종양학을 발전시킵니다. 전반적으로 암 연구 및 임상 실무에서 대사체학을 적용하는 것은 전 세계적으로 환자 결과를 개선하고 암 치료를 발전시키는 데 미치는 상당한 영향을 강조합니다.

지역 통찰력

북미는 여러 가지 이유로 대사체학 분야에서 핵심적인 역할을 해왔습니다. 이 지역은 선도적인 연구 기관, 생명공학 기업, 학술 센터로 구성된 첨단 의료 인프라를 자랑합니다. 이 인프라는 최첨단 기술과 방법론을 활용하여 최첨단 대사체학 연구 개발을 용이하게 합니다.

최근 개발

• 2023년 12월, 캘리포니아 대학교 샌디에이고의 과학자들은 미생물군 연구를 발전시키는 선구적인 방법인 '역대사체학'을 도입했습니다. 이 기술을 사용하여 그들은 이전에 알려지지 않았던 수백 개의 인간 분자와 염증성 장 질환에 대한 새로운 바이오마커 및 잠재적 치료 표적을 식별했습니다.
• 2023년 3월, 약물 발견에 중점을 둔 신생 기업인 FlareTherapeutics는 시리즈 B 펀딩에서 1억 2,300만 달러를 확보했습니다. 이 라운드는 GordonMD Global Investments와 Pfizer Venture Investments가 공동으로 주도했습니다. 이 펀딩은 주로 2023년 후반에 예정된 임상 시험을 지원하며, 이 시험은 종양학 프로그램을 탐구할 것입니다. 매사추세츠에 본사를 두고 2년 전에 설립된 FlareTherapeutics는 유전체학, 대사체학, 단백체학, 전사체학을 포함한 오믹스 기술의 발전으로 새로운 약물 표적을 찾는 급성장하는 약물 발견 분야에서 활동하고 있습니다.
• 2023년 4월, 인도 구루그램에 본사를 둔 신생 기업인 PredOmix는 남성과 여성 모두에서 약 32가지 유형의 암을 98%의 정확도로 탐지하도록 설계된 새로운 혈액 검사를 개척했습니다. OncoVeryx-F로 알려진 이 특허 기술은 소분자 연구에 초점을 맞춘 대사체학과 인공 지능(AI)을 통합합니다. 이 기술은 단일 포괄적 검사를 통해 다양한 암과 관련된 고유한 대사체 시그니처를 식별하는 것을 목표로 합니다.

주요 시장 참여자

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