단백질 안정성 분석 시장 - 글로벌 산업 규모, 점유율, 추세, 기회 및 예측, 제품별(시약 및 분석 키트, 기기, 소모품 및 액세서리, 소프트웨어), 기술별(크로마토그래피, 분광법, 표면 플라스마 공명 영상(SPRI), 시차 주사 열량측정법(DSC), 시차 주사 형광측정법(DSF), 기타), 최종 사용별(제약 및 생명공학 회사, 계약 연구 기관, 학술 및 연구 기관), 지역 및 경쟁별, 2019-2029F

시장 개요

글로벌 단백질 안정성 분석 시장은 2023년에 22억 8천만 달러로 평가되었으며 2029년까지 10.95%의 CAGR로 예측 기간 동안 꾸준한 성장을 보일 것입니다. 단백질 안정성 분석은 다양한 조건에서 단백질의 구조적 무결성, 형태적 안정성 및 거동을 평가하는 프로세스를 말합니다. 단백질은 효소 촉매, 신호 전달, 면역 반응 및 구조적 지원을 포함한 수많은 생물학적 과정에서 필수적인 역할을 하는 생물체의 기본 분자입니다. 단백질의 안정성을 이해하는 것은 생물제약, 식품 과학, 산업 생명 공학 및 기초 연구를 포함한 다양한 분야에서 중요합니다. 단백질 안정성 분석은 단백질 접힘, 펼침, 응집, 분해 및 상호작용에 대한 귀중한 통찰력을 제공하며, 이는 약물 발견 및 개발, 단백질 엔지니어링, 제형 최적화 및 품질 관리를 포함한 수많은 응용 분야에 중요합니다. 시차 주사 열량측정법(DSC) 및 열 이동 분석(TSA)은 단백질이 열 변성을 겪을 때 열 흡수 또는 형광 강도의 변화를 측정합니다. 이러한 기술은 단백질 펼침과 관련된 용융 온도(Tm) 및 엔탈피 변화에 대한 정보를 제공합니다. 화학적 변성 방법은 단백질 구조를 파괴하고 펼침을 유도하기 위해 카오트로픽제(예요소, 구아니딘 염산염) 또는 pH 변화를 사용합니다. 원형 이색성(CD) 분광법과 형광 분광법은 일반적으로 단백질 형태와 안정성의 변화를 모니터링하는 데 사용됩니다.

표면 플라스몬 공명(SPR), 시차 주사 열량측정법(DSC), 동적 광산란(DLS), 질량 분석법과 같은 분석 기술 및 계측기의 지속적인 발전으로 보다 정확하고 포괄적인 단백질 안정성 분석이 가능해졌습니다. 이러한 기술은 단백질 접힘, 응집 및 상호 작용의 특성화를 용이하게 하여 단백질 안정성 분석 솔루션에 대한 수요를 촉진합니다.

주요 시장 동인

식품 및 산업 생명공학 분야의 새로운 응용 분야

식물성 및 실험실에서 재배한 육류에 대한 관심이 증가함에 따라 이러한 대체 제품이 기존 육류의 질감, 맛 및 영양가를 모방하는지 확인하기 위해 철저한 단백질 분석이 필요합니다. 단백질 안정성 분석은 소비자 수용 및 유통기한 안정성을 위해 이러한 제품을 최적화하는 데 필수적입니다. 소비자들이 건강을 더 의식함에 따라, 기본 영양 이상의 건강상의 이점을 제공하는 제품인 기능성 식품과 건강기능식품 시장이 확대되고 있습니다. 단백질 안정성 분석은 생물학적 활성 단백질과 펩타이드가 가공 및 보관 후에도 기능적 특성을 유지하도록 보장하여 이러한 제품을 제형하는 데 도움이 됩니다. 식품에서 단백질 상호 작용과 안정성을 이해하는 것은 보존 기술을 개선하고 영양적 품질이나 안전성을 손상시키지 않으면서 유통기한을 연장하는 데 필수적입니다. 이는 부패하기 쉬운 품목과 식품 보존이 심각한 문제인 개발도상국에서 특히 중요합니다.

효소는 바이오연료에서 제지 및 섬유에 이르기까지 다양한 산업에서 널리 사용됩니다. 단백질 안정성 분석은 온도, pH, 억제제 또는 기질의 존재 측면에서 크게 달라질 수 있는 산업 조건에서 안정적이고 활성인 효소를 엔지니어링하는 데 필수적입니다. 지속 가능한 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 단백질에서 파생된 바이오플라스틱과 바이오섬유가 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 단백질 안정성 분석은 생분해성일 뿐만 아니라 실용적인 응용 분야에 필요한 기계적 특성을 갖춘 소재를 개발하는 데 필요합니다. 단백질은 의료 진단, 환경 모니터링 등을 위한 바이오센서 및 바이오일렉트로닉스 개발에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 단백질 안정성을 분석하는 것은 특히 다양한 환경 조건에서 의도한 수명 동안 기능을 유지하는 장치를 설계하는 데 매우 중요합니다. 전통적인 생물약리학적 응용 분야를 넘어 단백질 안정성 분석은 단백질 기반 캡슐화 또는 표적 분자와 같은 새로운 약물 전달 시스템을 개발하는 데 중요합니다. 이러한 단백질의 안정성을 보장하는 것은 효능과 안전성에 필수적입니다. 이 요소는 글로벌 단백질 안정성 분석 시장의 발전에 도움이 될 것입니다.

만성 질환의 유병률 증가

많은 만성 질환은 생물학적 시스템 내에서 단백질 구조, 기능 및 상호 작용의 변화를 특징으로 합니다. 단백질 안정성 분석은 연구자들이 질병의 발달 및 진행에 관련된 분자 경로를 밝히는 데 도움이 되며, 이를 통해 잠재적인 치료 표적을 식별할 수 있습니다. 단일클론 항체, 효소 및 사이토카인을 포함한 단백질 기반 치료제는 만성 질환 치료에 점점 더 중요해지고 있습니다. 단백질 안정성 분석은 이러한 생물의약품의 안정성, 효능 및 안전성을 보장하기 위해 약물 발견 및 개발 과정에서 필수적입니다. 환자 개개인의 특성에 맞게 치료를 조정하는 개인화된 의학의 개념은 특히 만성 질환 관리에서 주목을 받고 있습니다. 단백질 안정성 분석을 통해 환자별 단백질 변형을 특성화하여 효능이 개선되고 부작용이 감소된 표적 치료법을 개발할 수 있습니다. 생물학적 과정이나 질병 상태를 측정할 수 있는 지표인 바이오마커는 만성 질환의 진행을 진단, 모니터링 및 예측하는 데 중요한 역할을 합니다. 단백질 안정성 분석은 특정 질병과 관련된 단백질 바이오마커를 식별하고 검증하여 조기에 발견하고 질병을 보다 정확하게 모니터링할 수 있도록 도와줍니다.

알츠하이머병, 파킨슨병 및 특정 형태의 암과 같은 단백질 접힘 질환은 단백질의 오접힘 및 응집이 특징입니다. 단백질 안정성 분석은 질병 관련 단백질에서 발생하는 구조적 변화에 대한 통찰력을 제공하여 단백질 오접힘 및 응집을 예방하거나 역전시키는 치료법 개발에 정보를 제공합니다. 단백질 기반 약물의 안정성과 무결성을 보장하는 것은 효능과 안전성에 매우 중요합니다. 단백질 안정성 분석은 약물 제조, 보관 및 운송 중 품질 관리 목적으로 사용되며 안정성과 유통기한을 향상시키기 위해 약물 제형을 최적화하는 데에도 사용됩니다. 미국 식품의약국(FDA) 및 유럽 의약품 기관(EMA)과 같은 규제 기관은 약물 승인 프로세스의 일환으로 단백질 안정성 데이터를 포함한 생물 의약품의 포괄적인 특성화를 요구합니다. 단백질 안정성 분석은 규제 요구 사항을 충족하고 새로운 치료법에 대한 마케팅 승인을 얻는 데 필수적입니다. 이 요인은 글로벌 단백질 안정성 분석 시장의 수요를 촉진할 것입니다.

단백질 안정성 분석의 분석 기술 발전

표면 플라스몬 공명(SPR) 이미징은 센서 표면에서 생물 분자 상호작용을 실시간으로, 레이블 없이 감지하고 모니터링할 수 있게 해줍니다. 높은 감도와 특이성을 제공하여 단백질-단백질 상호작용, 리간드 결합 동역학, 단백질의 구조적 변화를 분석할 수 있습니다. 시차 주사 열량측정법(DSC)은 단백질이 열 변성이나 펼침을 겪을 때 흡수되거나 방출되는 열을 측정합니다. DSC 계측의 최근 발전으로 온도 제어, 데이터 수집 속도, 감도가 개선되어 단백질 녹는점과 열역학적 매개변수를 보다 정확하게 결정할 수 있게 되었습니다. 동적 광산란(DLS)은 용액 내 입자에서 산란된 빛의 강도 변동을 측정하여 단백질 응집체와 입자의 크기 분포와 다분산성에 대한 정보를 제공합니다. DLS 계측의 최근 발전으로 감도, 분해능 및 데이터 분석 알고리즘이 개선되어 더 작은 단백질 응집체와 미크론 미만의 입자를 감지할 수 있게 되었습니다. 분석 초원심분리(AUC)는 용액 내 단백질 크기, 모양, 분자량 및 상호 작용을 분석하는 강력한 기술입니다. 분석 소프트웨어 및 다중 파장 검출 시스템 개발을 포함한 AUC 계측의 최근 발전으로 침전 속도 및 침전 평형 실험의 정확도와 분해능이 향상되었습니다.

원형 이색성(CD) 분광법은 키랄 분자에 의한 원형 편광광의 차등 흡수를 측정하여 단백질의 2차 구조, 접힘 및 안정성에 대한 정보를 제공합니다. 온도 제어 큐벳, 자동 데이터 수집 시스템 및 데이터 분석을 위한 개선된 알고리즘과 같은 CD 계측의 최근 발전으로 CD 측정의 감도와 신뢰성이 향상되었습니다. 질량 분석법(MS)은 질량 대 전하 비율을 기반으로 단백질과 단백질 복합체를 식별, 정량화 및 특성화할 수 있습니다. 고해상도 질량 분석기, 이온화 기술, 탠덤 MS 기능을 포함한 MS 계측의 최근 발전으로 단백질 구조, 번역 후 변형 및 상호 작용을 높은 감도와 정확도로 분석할 수 있게 되었습니다. Cryo-Electron Microscopy(Cryo-EM)는 거의 원자 수준의 분해능으로 단백질 구조를 시각화하는 강력한 기술입니다. Cryo-EM 계측, 데이터 수집 방법 및 이미지 처리 알고리즘의 최근 발전으로 구조 생물학이 혁신되어 연구자들이 전례 없는 세부 정보로 단백질과 단백질 복합체의 3차원 구조를 밝힐 수 있게 되었습니다. 분자 동역학 시뮬레이션, 상동성 모델링, 단백질-리간드 도킹과 같은 계산적 접근 방식은 원자 수준에서 단백질 안정성, 동역학 및 상호 작용에 대한 통찰력을 제공하여 실험적 기술을 보완합니다. 계산 모델링 알고리즘과 소프트웨어의 최근 발전으로 단백질 구조 예측 및 분자 동역학 시뮬레이션의 정확도와 효율성이 향상되었습니다. 이 요인은 글로벌 단백질 안정성 분석 시장의 수요를 가속화할 것입니다.

주요 시장 과제

고급 분석 장비의 높은 비용

고급 분석 장비의 초기 구매 비용은 상당할 수 있으며 상당한 자본 투자가 필요합니다. 이는 연구 기관과 신생 기업의 예산, 특히 자금이나 자원이 제한된 기업의 예산에 부담을 줄 수 있습니다. 초기 구매 비용 외에도 고급 분석 장비를 운영하고 유지 관리하는 데는 소모품, 시약, 유지 관리 계약, 운영 및 데이터 분석을 위한 숙련된 인력을 포함한 지속적인 비용이 발생하는 경우가 많습니다. 이러한 운영 비용은 전반적인 비용 부담에 더욱 기여합니다. 고급 분석 장비의 높은 비용은 단백질 안정성 분석 기능에 대한 액세스를 제한할 수 있으며, 특히 예산이 제한된 소규모 연구 실험실과 기관의 경우 그렇습니다. 이러한 제한은 연구 커뮤니티 내에서 과학적 진보와 협업을 방해할 수 있습니다. 바이오제약 산업에서 혁신을 주도하는 데 중요한 역할을 하는 바이오테크 신생 기업과 중소기업은 고급 분석 장비를 구매하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 높은 초기 비용으로 인해 신생 기업이 단백질 안정성 분석을 위한 필수 인프라에 투자하지 못해 연구 개발 일정이 지연될 수 있습니다. 최첨단 분석 기기를 구매할 여유가 없는 조직은 생물제약 시장에서 경쟁에서 불리할 수 있습니다. 고급 단백질 안정성 분석 기술에 대한 접근성은 경쟁력을 유지하고 높은 수준의 연구 및 제품 개발을 유지하는 데 필수적입니다. 고급 분석 기기와 관련된 비용 제약을 감안할 때 대체 단백질 안정성 분석 방법과 비용 효율적인 솔루션에 대한 필요성이 커지고 있습니다. 여기에는 접근성과 경제성을 높이기 위한 혁신적인 기술, 협력 연구 이니셔티브 및 공유 리소스 시설의 개발이 포함됩니다.

생물학적 분자의 복잡성

생물학적 분자는 종종 번역 후 변형, 글리코실화 및 구조적 가변성과 같은 요인으로 인해 구조적 이질성을 보입니다. 이질적 단백질 집단의 안정성을 분석하려면 구조적 변화를 해결하고 정량화할 수 있는 고급 분석 기술이 필요합니다. 단백질은 온도, pH, 이온 강도와 같은 환경 요인에 반응하여 구조적 변화, 접힘, 펼침, 응집을 겪을 수 있는 동적 분자입니다. 생리학적으로 관련된 조건에서 단백질의 안정성을 특성화하려면 실험 매개변수의 정확한 제어와 민감한 검출 방법이 필요합니다. 단백질 응집 및 분해는 생물제약 개발 및 제조에서 일반적인 과제입니다. 응집된 단백질은 제품 품질, 효능 및 안전성을 손상시킬 수 있습니다. 단백질 안정성 분석 방법은 제품 품질과 규정 준수를 보장하기 위해 단백질 응집물과 분해 산물을 정확하게 검출하고 정량화해야 합니다. 서열 정보만으로 생물학적 분자의 안정성을 예측하는 것은 단백질 안정성에 영향을 미치는 다양한 요인의 복잡한 상호 작용으로 인해 어려울 수 있습니다. 실험적 단백질 안정성 분석은 종종 제형, 보관 조건 및 제조 공정이 단백질 안정성에 미치는 영향을 정확하게 평가하는 데 필요합니다. 생물학적 분자, 특히 치료용 단백질 및 항체는 농도가 낮고 불순물과 오염 물질이 존재하기 때문에 안정성 분석을 위해 고감도 분석이 필요한 경우가 많습니다. 단백질 안정성 분석에서 필요한 민감도를 달성하는 동시에 특이성과 재현성을 유지하는 것은 기술적 과제입니다.

주요 시장 동향

생물학적 파이프라인 확장

생물학적 파이프라인은 다양한 질병과 의학적 상태를 표적으로 하는 광범위한 치료 방식을 포함합니다. 각 생물학적 약물 후보는 안전성, 효능 및 제조 가능성을 보장하기 위해 단백질 안정성, 응집 경향 및 제형 호환성을 철저히 특성화해야 합니다. 제약 및 생명공학 회사는 표적 치료 및 개인화된 의학의 잠재력에 힘입어 생물학적 약물의 연구 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다. 단백질 안정성 분석은 약물 발견 및 선도 최적화의 초기 단계에서 중요한 역할을 하며, 추가 개발을 위한 유망한 약물 후보를 선택하는 데 도움이 됩니다. 많은 블록버스터 생물학적 약물이 특허 독점 기간이 끝나가거나 이미 끝났으며, 이로 인해 바이오시밀러와 바이오베터가 등장하게 되었습니다. 단백질 안정성 분석은 바이오시밀러와 기준 생물학적 제제 간의 비교 가능성을 입증하고 바이오베터 제형의 안정성과 효능을 개선하는 데 필수적입니다. 특히 의료비 지출이 증가하고 인구가 고령화되는 지역에서 바이오시밀러에 대한 수요가 증가함에 따라 단백질 안정성 분석 역량에 대한 필요성이 커지고 있습니다. 바이오시밀러는 기준 생물학적 제제와의 유사성을 입증하기 위해 엄격한 비교 연구를 거치므로 포괄적인 안정성 테스트와 분석이 필요합니다. 개인화된 의학 및 표적 치료에 대한 추세는 약물 개발에서 단백질 안정성 분석의 중요성을 더욱 강조합니다. 생물학적 약물을 특정 환자 집단과 질병 하위 유형에 맞게 조정하려면 단백질 안정성에 대한 자세한 특성화와 제형 최적화가 필요하여 환자의 안전과 치료 효능을 보장해야 합니다.

세그먼트 통찰력

제품 통찰력

제품을 기준으로 소모품 및 액세서리는 예측 기간 동안 글로벌 단백질 안정성 분석 시장에서 가장 빠르게 성장하는 세그먼트로 부상했습니다. 소모품 및 액세서리는 자본 장비(예분석 장비)와 달리 반복적으로 사용되며 정기적인 교체 또는 보충이 필요합니다. 여기에는 표면 플라스몬 공명(SPR), 시차 주사 열량측정법(DSC) 등과 같은 단백질 안정성 분석 기술에 특화된 시약, 분석 키트, 마이크로플레이트 및 센서와 같은 품목이 포함됩니다. 이러한 품목에 대한 지속적인 수요는 이 시장 세그먼트의 꾸준한 성장 궤적을 보장합니다. 단백질 안정성 분석의 적용 범위가 약물 개발뿐만 아니라 식품 기술 및 산업용 효소 개발과 같은 분야로 확대됨에 따라 이러한 다양한 응용 분야에 맞게 조정된 특수 소모품 및 액세서리에 대한 수요가 증가합니다. 각 응용 분야에는 특정 유형의 단백질 또는 분석 조건에 최적화된 고유한 소모품이 필요할 수 있습니다. 특히 생물제약 분야에서 연구 개발 활동의 글로벌 증가는 소모품 및 액세서리에 대한 수요 증가와 직접적으로 관련이 있습니다. 이러한 재료는 발견에서 시판 후 감시에 이르기까지 약물 개발의 다양한 단계에 필수적입니다. 약물 발견 및 개발에서 고처리량 스크리닝을 지향하는 추세는 플레이트, 팁, 시약 및 기타 일회용품의 소비를 증가시킵니다. 이 접근 방식은 다양한 조건에서 단백질 안정성을 위해 수천 개의 샘플을 신속하게 분석하기 위해 상당한 양의 소모품이 필요합니다.

기술 통찰력

기술에 따르면 크로마토그래피는 예측 기간 동안 글로벌 단백질 안정성 분석 시장에서 지배적인 부문으로 부상했습니다.

지역별 통찰력

지역별로 보면 북미가 2023년 글로벌 단백질 안정성 분석 시장에서 지배적인 지역으로 부상했습니다.

최근 동향

• 2023년 9월, AI 기반 계산 단백질 엔지니어링을 전문으로 하는 텔아비브 소재의 스타트업인 Scala Biodesign이 공식 출범하고 시드 자금으로 550만 달러를 확보했다고 발표했습니다. 인공 지능, 물리 기반 모델링, 생물학적 데이터 분석을 통합하는 정교한 계산적 접근 방식을 활용하여 Scala는 단백질 엔지니어링 및 증강에 혁명을 일으키고자 합니다. 이 최첨단 플랫폼은 새로운 의약품, 백신, 항체를 개발하고 식품 기술 분야와 산업용 효소를 위한 단백질을 만드는 데 큰 진전을 이룰 것으로 기대됩니다.

주요 시장 참여자

• UnchainedLabs
• ProtaGene US, Inc. 
• Charles River Laboratories International, Inc.
• Intas Pharmaceuticals Ltd. 
• Amgen Inc.
• Neurelis, Inc.
• Thermo Fisher Scientific Inc.
• Agilent Technologies, Inc.
• PerkinElmer Inc.
• Enzo Biochem Inc.