Рынок соединений, меченых стабильными изотопами — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, конкуренция, возможности и прогноз, 2018–2028 гг., сегментированный по соединениям (углерод (13C), азот (15N), дейтерий, кислород (18O), другие), по применению (диагностика, поиск лекарств, визуализация, стерилизация, другие), по веществам (нуклеиновые кислоты, аминокислоты, лекарства/метаболиты, жирные к

Ожидается, что глобальный рынок соединений, меченых стабильными изотопами, будет расти значительными темпами в течение прогнозируемого периода 2024-2028 гг. Стабильные изотопы широко используются в экологических исследованиях, таких как отслеживание источников загрязняющих веществ и изучение изменения климата. Ожидается, что растущий спрос на экологические исследования будет стимулировать рост рынка соединений, меченых стабильными изотопами. Например, соединения, меченые стабильными изотопами, используются для изучения углеродного цикла и воздействия деятельности человека на окружающую среду. Поскольку спрос на экологические исследования продолжает расти, ожидается, что спрос на соединения, меченые стабильными изотопами, будет расти.

Стабильные изотопы — это нерадиоактивные изотопы, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов в своих атомных ядрах. Они широко используются в широком спектре научных и промышленных приложений, включая исследования, медицину, сельское хозяйство и экологические исследования. Соединения, меченые стабильными изотопами, представляют собой синтетические молекулы, которые включают один или несколько стабильных изотопов, часто углерод-13, азот-15 и кислород-18, в свою химическую структуру. Эти меченые соединения используются для исследования метаболических путей, изучения белок-белковых взаимодействий и разработки новых лекарств, которые будут продвигать глобальный рынок соединений, меченых стабильными изотопами.

Растущий спрос на новые лекарства и методы лечения

Спрос на новые лекарства и методы лечения постоянно растет, что обусловлено ростом распространенности хронических заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистые заболевания и диабет. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), рак является основным фактором, приводящим к смерти во всем мире, на его долю приходится около 10 миллионов смертей в 2020 году, или примерно одна из шести смертей. Наиболее распространенными видами рака являются рак легких, молочной железы, толстой и прямой кишки, а также рак простаты. Согласно данным отчета Американского онкологического общества, опубликованного в 2022 году, в Соединенных Штатах будет более 1,91 миллиона новых случаев рака. При 395 600 и 343 040 новых случаях соответственно ожидается, что злокачественные новообразования половых органов и пищеварительной системы составят большинство случаев рака. Стабильное изотопное отслеживание является важнейшим методом понимания молекулярных механизмов, с помощью которых нутрицевтики влияют на метаболизм рака и нацеливаются на него, согласно данным, опубликованным PubMed в августе 2021 года.

Соединения, меченые стабильными изотопами, позволяют исследователям изучать метаболизм лекарств и потенциальную токсичность с непревзойденной точностью. Помещая меченое соединение в потенциальный препарат, ученые могут отслеживать его распад и идентифицировать метаболиты. Эти знания имеют решающее значение для прогнозирования взаимодействия лекарств, оценки потенциальных побочных эффектов и разработки лекарств с улучшенной биодоступностью и сниженной токсичностью.

Более того, соединения, меченые стабильными изотопами, дают ценную информацию о всасывании, распределении, метаболизме и выведении (ADME) лекарств в организме человека. Вводя меченое соединение во время разработки лекарства, исследователи могут отслеживать его судьбу, выяснять метаболические пути и оценивать эффективность выведения лекарства. Эта информация помогает оптимизировать дозировку лекарства, минимизировать потенциальные побочные эффекты и повысить общую безопасность лекарств.

Соединения, меченые стабильными изотопами, представляют собой синтетические молекулы, которые включают один или несколько стабильных изотопов, таких как углерод-13, азот-15 и кислород-18, в свою химическую структуру.

Использование соединений, меченых стабильными изотопами, при открытии и разработке лекарств имеет несколько преимуществ. Во-первых, стабильные изотопы нерадиоактивны, что делает их более безопасными в обращении и использовании в экспериментах. Во-вторых, стабильные изотопы химически идентичны своим немеченым аналогам, что означает, что их поведение в биологических системах одинаково. Это позволяет исследователям более точно изучать воздействие лекарств на организм. Наконец, маркировка стабильными изотопами обеспечивает уникальный способ отслеживания судьбы лекарства в организме, что необходимо для понимания его фармакокинетики и оптимизации его дозировки.

Соединения, меченые стабильными изотопами, также используются в доклинических исследованиях для изучения фармакокинетики и токсикологии новых лекарств. Эти исследования необходимы для получения регулирующего одобрения новых лекарств.

Растущий интерес к протеомике и метаболомике

Протеомика и метаболомика — две быстрорастущие области в науках о жизни, которые могут произвести революцию в нашем понимании биологических систем и разработать новые методы лечения широкого спектра заболеваний. Эти области в значительной степени зависят от использования соединений, меченых стабильными изотопами, которые представляют собой синтетические молекулы, включающие в свою химическую структуру один или несколько стабильных изотопов, таких как углерод-13, азот-15 и кислород-18. Растущий интерес к протеомике и метаболомике стимулирует рост мирового рынка соединений, меченых стабильными изотопами, поскольку эти соединения играют решающую роль в этих областях. Например, они являются частью методов маркировки стабильными изотопами, таких как маркировка стабильными изотопами аминокислот в клеточной культуре (SILAC) и изотопно-кодированная аффинная метка (ICAT). Маркировка стабильными изотопами также играет решающую роль в изучении посттрансляционных модификаций (PTM), которые необходимы для функциональности и регуляции белков. Протеомика — это изучение протеома, который представляет собой весь набор белков, вырабатываемых клеткой, тканью или организмом. Исследования в области протеомики включают идентификацию, количественную оценку и характеристику белков и их взаимодействия с другими молекулами. Исследования в области протеомики могут дать представление о молекулярных механизмах, лежащих в основе заболеваний, и определить новые цели для разработки лекарств. Соединения, меченые стабильными изотопами, используются в исследованиях в области протеомики для изучения оборота белков, белок-белковых взаимодействий и локализации белков.

Метаболомика — это изучение метаболома, который представляет собой весь набор малых молекул, производимых клеткой, тканью или организмом. Исследования в области метаболомики включают идентификацию, количественную оценку и характеристику метаболитов и их взаимодействия с другими молекулами. Соединения, меченые стабильными изотопами, используются в исследованиях в области метаболомики для изучения метаболического потока, метаболических путей и регуляции метаболизма.

Соединения, меченые стабильными изотопами, необходимы для многих приложений в области протеомики и метаболомики. Например, аминокислоты, меченые стабильными изотопами, используются в экспериментах по количественной протеомике для сравнения уровней экспрессии белков между различными образцами. Липиды и углеводы, меченые стабильными изотопами, используются в экспериментах по метаболомике для изучения метаболических путей и метаболического потока. Нуклеотиды, меченые стабильными изотопами, используются в экспериментах по секвенированию нуклеиновых кислот для повышения точности и уменьшения ошибок.

Растущий интерес к персонализированным лекарствам и прецизионной медицине также стимулирует рост рынка соединений, меченых стабильными изотопами. Персонализированная медицина и прецизионная медицина направлены на разработку методов лечения, которые адаптированы к генетическому составу человека, образу жизни и окружающей среде. Исследования протеомики и метаболомики могут предоставить ценную информацию для разработки персонализированных и прецизионных методов лечения. Меченые стабильными изотопами соединения необходимы для многих из этих приложений.

Технологические достижения

Технологические достижения стимулируют рост многих отраслей промышленности, и мировой рынок меченных стабильными изотопами соединений не является исключением.

Одним из ключевых технологических достижений, стимулирующих рост рынка меченных стабильными изотопами соединений, является разработка новых методов маркировки. Традиционные методы маркировки, такие как изотопный обмен и химический синтез, требуют много времени, дороговизны и специализированного оборудования. Однако новые методы маркировки, такие как метаболическая маркировка, ферментативная маркировка и биортогональная маркировка, более эффективны, экономичны и могут использоваться в более широком спектре приложений.

Метаболическая маркировка — это метод, который включает включение меченых стабильными изотопами предшественников, таких как аминокислоты, нуклеотиды или сахара, в живые клетки или организмы. Эти предшественники затем включаются в белки, нуклеиновые кислоты или другие биомолекулы, что позволяет производить стабильные изотопно-меченые соединения in vivo. Метаболическая маркировка является мощным методом изучения метаболических путей, оборота белков и белок-белковых взаимодействий.

Ферментативная маркировка является методом, который включает использование ферментов для выборочного включения стабильных изотопно-меченых субстратов в определенные биомолекулы. Например, фермент протеаза может использоваться для выборочного включения стабильных изотопно-меченых аминокислот в определенные белки, что позволяет производить сайт-специфически меченые белки. Ферментативная маркировка является мощным методом изучения функции белков, белок-белковых взаимодействий и посттрансляционных модификаций.

Биортогональная маркировка является методом, который включает использование неприродных химических реакций для выборочной маркировки биомолекул. Например, биортогональная реакция может использоваться для селективного включения стабильных изотопно-меченых сахаров в определенные гликопротеины, что позволяет производить сайт-специфически меченые гликопротеины. Биортогональная маркировка является мощным методом изучения сложных биомолекул, таких как гликопротеины, и для разработки новых диагностических и терапевтических агентов.

Другим технологическим достижением, способствующим росту рынка соединений, меченых стабильными изотопами, является разработка новых аналитических методов. Аналитические методы, такие как масс-спектрометрия и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), необходимы для анализа соединений, меченых стабильными изотопами, и их взаимодействия с другими молекулами. Внедрение новых аналитических методов, таких как масс-спектрометрия высокого разрешения и ЯМР-спектроскопия, позволяет производить высококачественные, высокопроизводительные и высокоразрешающие соединения, меченые стабильными изотопами.

Масс-спектрометрия высокого разрешения — это метод, который можно использовать для точного измерения отношения массы к заряду соединений, меченых стабильными изотопами, что позволяет идентифицировать и количественно определять эти соединения. Масс-спектрометрия высокого разрешения — это мощный метод для изучения экспрессии белков, метаболических путей и метаболического потока.

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса — это метод, который можно использовать для определения трехмерной структуры соединений, меченых стабильными изотопами, и их взаимодействия с другими молекулами. Спектроскопия ЯМР — это мощный метод изучения взаимодействий белок-белок, белок-лиганд и белок-нуклеиновая кислота.

Последние разработки

В октябре 2022 года Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) объявила, что внесет свой вклад в строительство новых предприятий по производству изотопов, используемых в различных отраслях промышленности, включая медицину. Стабильные изотопы, используемые при лечении рака, лечении сердечных заболеваний и исследовании космоса, будут обогащаться в Центре производства и исследований стабильных изотопов США.

Новый меченый и немеченый стабильными изотопами экстракт сырой липиды и дрожжей был создан в сентябре 2022 года благодаря сотрудничеству между Cambridge Isotope Laboratories Inc. (CIL) и ISOtopic Solutions.

Первый коммерчески доступный газ метанового класса, обогащенный 12C, для квантовых приложений был выпущен Cambridge Isotope Laboratories, Inc. (CIL), членом Otsuka Group и ведущим мировым производителем стабильных изотопов и химикатов, меченых стабильными изотопами, в июле 2021 года.

В 2020 году Cambridge Isotope Laboratories (CIL) объявила о запуске новой линейки соединений, меченых стабильными изотопами, для разработки лекарств. В эту линейку входят дейтерий-меченые аналоги широко используемых препаратов, таких как ибупрофен и напроксен, которые предназначены для повышения эффективности лекарств и снижения токсичности. Эти соединения имеют потенциальное применение в разработке новых терапевтических средств для ряда заболеваний.

В 2020 году группа исследователей из Университета Глазго разработала новое соединение, меченое стабильным изотопом, для анализа цикла лимонной кислоты, ключевого метаболического пути.

В 2020 году компания Isotope Technologies Garching (ITG) объявила о партнерстве с Немецким центром исследований рака (DKFZ) с целью разработки новых радиофармацевтических препаратов для диагностики и лечения рака.

Сегментация рынка

Глобальный рынок соединений, меченых стабильными изотопами, сегментирован по соединениям, применению, веществам, показаниям, методам, конечным пользователям и компаниям. На основе соединений рынок можно сегментировать на углерод (13C), азот (15N), дейтерий, кислород (18O) и другие. На основе применения рынок можно классифицировать как диагностику, открытие лекарств, визуализацию, стерилизацию и другие. На основе веществ рынок можно фрагментировать на нуклеиновые кислоты, аминокислоты, лекарства/метаболиты, жирные кислоты/липиды, растворители ЯМР и другие. На основе показаний рынок можно далее сегментировать на кардиологию, неврологию, воспаление, метаболические заболевания и другие. На основе метода рынок можно разделить на химический и клеточный. На основе конечного пользователя рынок можно разделить на фармацевтические и биотехнологические компании, академические институты и другие.

Участники рынка

Основными игроками мирового рынка соединений, меченых стабильными изотопами, являются PerkinElmer Inc., Merck KGaA, 3M Company, Cambridge Isotope Laboratories, Inc., JSC Isotope., Creative Proteomics., Medical Isotopes, Inc., Omicron Biochemicals, Inc., Trace Sciences International и Nippon Sanso Holdings Corporation.