Forschungsbericht zum Organ-on-a-Chip-Markt – Globale Prognose bis 2032

Globaler Organ-On-a-Chip-Marktüberblick

Die Größe des Organ-on-a-Chip-Marktes wird bis 2032 voraussichtlich 0,23 Milliarden US-Dollar erreichen, bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 11,7 % im Prognosezeitraum 2023–2032. 

Organs-on-Chips (OOCs) sind kleine Kunststoffgeräte mit biokompatiblen Mikrofluidikkammern, die mehrere lebende menschliche Zellen in einer 3D-Kultur enthalten, die lebenswichtige physiologische Funktionen von Körperorganen simulieren. Diese Zellen werden in eine Umgebung gebracht, die Aspekte des menschlichen Körpers wie Morphologie, Bewegung, Fluss, elektrische Reize und Flüssigkeitsgradienten künstlich nachbildet.

Die Zahl der kooperativen Vertriebsvereinbarungen zwischen Pharmaunternehmen und Universitäts-Spin-offs und der Markteintritt neuer fortschrittlicher OOC-Modelle hat zugenommen. Es wird erwartet, dass die erwartete Einführung fortschrittlicher organspezifischer Modelle und Human-on-Chip-Modelle die Wachstumsrate dieses Organ-On-a-Chip-Marktes in Zukunft weiter steigern wird.

Die geringe Größe des Marktes ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass OOCs noch nicht vollständig kommerzialisiert wurden. Sie befinden sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase und werden von einer begrenzten Anzahl von Endbenutzern verwendet.

Die Verbreitung gemeinsamer Vertriebsvereinbarungen zwischen Pharmaunternehmen und Universitäts-Spin-offs hat deutlich zugenommen, begleitet von der Einführung neuartiger fortschrittlicher Modelle von Organ-on-a-Chip-Systemen (OOC) auf dem Markt. Die zukünftige Wachstumsrate des Organ-on-a-Chip-Marktes dürfte durch die bevorstehende Entwicklung verbesserter organspezifischer Modelle und Human-on-chip-Modelle weiter gesteigert werden. 

Darüber hinaus wird erwartet, dass das Marktwachstum durch verbesserte Arzneimittel-Screening-Verfahren vorangetrieben wird, die zu verstärkten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten wichtiger Branchenakteure geführt haben. Darüber hinaus wird erwartet, dass auch strategische Anstrengungen und technologische Entwicklungen in der prognostizierten Zukunft zum Wachstum des Marktes beitragen werden.

Das Marktwachstum wird hauptsächlich von zwei Schlüsselfaktoren beeinflusst: der erheblichen Kostenreduzierung bei der Arzneimittelentwicklung, die durch den Einsatz von Organ-on-a-Chip (OOC)-Modellen erreicht wird, und der Verfügbarkeit von Geldern sowohl von staatlichen als auch von nichtstaatlichen Gruppen. Das prognostizierte Wachstum mit einer hohen durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) kann auf die wachsende Zahl kooperativer Vertriebsvereinbarungen zwischen Pharmaunternehmen und Universitäts-Spin-offs sowie auf die Einführung neuer anspruchsvoller Modelle der Organ-on-a-Chip-Technologie (OOC) auf dem Markt zurückgeführt werden. 

Die zukünftige Wachstumsrate des Organ-on-a-Chip-Marktes dürfte durch die bevorstehende Einführung hochentwickelter organspezifischer Modelle und Human-on-chip-Modelle weiter gesteigert werden.

Im Juni 2024: Emulate, Inc. brachte eine neue Version ihrer Organ-on-a-Chip-Plattform auf den Markt, die die menschliche Leberfunktion besser simulieren soll. Es wird erwartet, dass dieses Upgrade die Genauigkeit von Studien zum Arzneimittelstoffwechsel verbessern wird.

Im April 2024 sicherte sich CN Bio im ersten Abschluss seiner Serie-B-Investitionsrunde 21 Millionen US-Dollar, wobei Bayland Capital und CN Innovations Holdings Ltd einen erheblichen Beitrag leisteten.

Markttrends für Organ-on-a-Chip

Die Fähigkeit von OOC-Modellen, die Kosten für die Arzneimittelentwicklung drastisch zu senken, und Zuschüsse von staatlichen und nichtstaatlichen Stellen sind die Hauptfaktoren, die das Marktwachstum beeinflussen. Es wird erwartet, dass die CAGR auf diesem hohen Niveau ansteigt, da die Zahl der Vertriebskooperationsvereinbarungen zwischen Pharmaunternehmen und Universitäts-Spin-offs zunimmt und neue fortschrittliche OOC-Modelle auf den Markt kommen. Es wird erwartet, dass die erwartete Einführung fortschrittlicher organspezifischer Modelle und Human-on-Chip-Modelle die Wachstumsrate dieses Organ-on-a-Chip-Marktes in Zukunft weiter steigern wird. Zuschüsse von staatlichen und nichtstaatlichen Stellen waren bisher die wichtigsten Treiber für die globale OOC-Branche. Die Fähigkeit von OOC-Modellen, die Kosten für die Arzneimittelentwicklung drastisch zu senken, wird in Zukunft ein wichtiger Markttreiber sein.

Darüber hinaus wird erwartet, dass verbesserte Drogenscreening-Methoden, verstärkte Forschung und Entwicklung bei wichtigen Akteuren, strategische Initiativen und zunehmende technologische Fortschritte das Marktwachstum im Prognosezeitraum ebenfalls ankurbeln werden.

Treiber

• Steigende Investitionen großer Unternehmen in die Organ-on-a-Chip-Forschung und -Entwicklung. Entwicklung (F&E)

• Die wachsende Nachfrage nach Drogenscreening mit Organen auf einem Chip

• Zunehmender Fokus von Organ-on-Chip-Unternehmen auf einen integrierten Ansatz, OOCs für menschliche Krankheitsmodelle, personalisierte Arzneimitteltests und den regulatorischen Status von Tests mit MOOCs

• Zunehmende staatliche Initiativen und staatliche Finanzierung für Forschung und Entwicklung von OOCs: Große Unternehmen wie Mimetas und InSphero arbeiten mit Regierungsbehörden und Universitäten in den USA und Europa zusammen, um neuartige und wirksame OOCs zu entwickeln. Beispielsweise erhielt InSphero im Jahr 2018 staatliche Fördermittel in Höhe von 10 Millionen US-Dollar für die Forschung und Entwicklung dieser OOC-Modelle.

Einschränkungen

• Strenge staatliche Vorschriften für Arzneimittelzulassungen


• Die Komplexität von OOC-Modellen

Einblicke in das Marktsegment „Organ-on-a-Chip“

Einblicke in Organ-on-a-Chip-Organtypen

• Lung-on-Chip: Es ist das größte Segment im Organ-on-a-Chip-Markt und hatte 2018 einen Anteil von etwa 20 %. Lung-on-a-Chip ist ein komplexes dreidimensionales Modell einer lebenden, atmenden menschlichen Lunge auf einem Mikrochip.

• Heart-on-Chip: Es handelt sich um ein Gerät, das zur Herstellung von Herzgewebe in dreidimensionalen Modellen verwendet wird. Dieses Gerät wird zur Untersuchung der Entwicklung von Herzmedikamenten und Kardiotoxizitätstests für personalisierte Medizin und die Regeneration von geschädigtem Herzgewebe verwendet.

• Liver-on-Chip: Dieser Chip generiert biochemische und metabolische Informationen und zeigt die Funktion der Leber. Fluoreszierende Biosensor-Zellen im Chip zeigen Veränderungen der Leberzellfunktionen, einschließlich Zelltod oder Schädigung durch freie Radikale. Die wichtigsten Anwendungen von Leber-auf-Chips sind die Prüfung der allgemeinen Toxizität, der mechanistischen Toxizität und des Nährstoffstoffwechsels.

• Intestine-on-Chip: Diese Chips werden zur Untersuchung der Darmphysiologie und Pathophysiologie des menschlichen Darms verwendet. Es wird auch als Forschungsinstrument für Anwendungen wie Studien zu Stoffwechsel, Ernährung, Infektionen und Pharmakokinetik von Arzneimitteln sowie für die personalisierte Medizin verwendet.

• Kidney-on-Chip: Nieren-on-Chips bestehen aus Organchips, Zellen und Reagenzien. Diese Chips werden zum Testen der allgemeinen Toxizität, der mechanistischen Toxizität und des Arzneimitteltransports in den Nieren verwendet. 

• Skin-on-Chip: Diese Chips werden zur Stimulierung von Entzündungen, Ödemen und medikamentösen Behandlungen von Hautkrankheiten eingesetzt. Skin-on-Chips werden zur Kultivierung von Hautgewebe in einem Mikrofluidsystem verwendet, das viele physikalische und biochemische Parameter der menschlichen Haut steuert.

• Blut-Hirn-Schranke auf einem Chip: Diese Chips werden zur Aufrechterhaltung der Gehirnhomöostase, zur Immunzytochemie zur Analyse der Zellmorphologie und Proteinmarkerexpression, zur Permeabilitätsanalyse und zur Kalziumbildgebung zur Untersuchung der neuronalen Funktion des Gehirns verwendet.

• Human-on-Chip: Hierbei handelt es sich um mikrofluidische Geräte, die mit lebenden menschlichen Zellen ausgekleidet sind und für die Arzneimittelentwicklung, Krankheitsmodellierung und personalisierte Medizin verwendet werden. Diese Chips werden auch verwendet, um die pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Reaktionen von Arzneimitteln auf den menschlichen Körper vorherzusagen.

Einblicke in Organ-on-a-Chip-Anwendungen

• Drug Discovery: Das größte Segment im Organ-on-a-Chip-Markt, da sich eine große Anzahl von Pharmaunternehmen auf Arzneimitteltests durch Organ-on-Chip-Modelle konzentriert.

• Toxikologische Forschung: Es ist das zweitgrößte Segment im Organ-on-a-Chip-Markt, da sich große Universitäten und Forschungszentren auf die Anwendung von OOCs bei Arzneimitteltoxikologietests konzentrieren, was im Vergleich zu anderen Arzneimitteltoxikologietestmethoden ein viel fortschrittlicheres Modell darstellt.

• Sonstiges: Weitere Anwendungen von OOCs umfassen die Lebensmittel- und Lebensmittelindustrie. Getränke- und Kosmetikindustrie

Einblicke für Endbenutzer in Organ-on-a-Chip

• Pharmaunternehmen: Dies ist das größte Segment, da immer mehr Pharmaunternehmen OOCs für ihre Forschung und Entwicklung, Arzneimitteltoxizitäts- und Wirksamkeitstests verwenden.

• Forschungsorganisationen: Es ist das zweitgrößte Segment im Organ-on-a-Chip-Markt, da sich große Universitäten, Forschungsorganisationen und gemeinnützige Forschungszentren auf die Anwendung von OOCs in Arzneimitteltoxikologietests konzentrieren. Beispielsweise erhielt das Wyss Institute im Jahr 2017 fast 5,6 Millionen US-Dollar an Zuschüssen von der US-amerikanischen FDA, um seine Organ-on-Chip-Technologie für Tests an Menschen einzusetzen.

• Sonstige: Umfasst kleine Kliniken und Institute sowie einzelne Forscher, die an der Forschung und Entwicklung von OOCs arbeiten

Regionale Einblicke in Organ-On-a-Chip

Amerika: Der größte regionale Organ-on-a-Chip-Markt. Aufgrund der Verfügbarkeit einer breiten Palette von Produkten und Dienstleistungen, die von großen Akteuren angeboten werden, einschließlich der maßgeschneiderten Entwicklung neuer Chips mit spezifischer Organanordnung und der Zunahme toxikologischer Tests von Chemikalien an den verschiedenen Arten von Organzellen.

Europa: Es ist der zweitgrößte Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich stetig wachsen. Gründung großer OOC-Anbieter in fünf Ländern der Europäischen Union (EU), nämlich Großbritannien, Deutschland, Frankreich, Italien und Spanien; Regierungsinitiativen und staatliche Finanzierung von Forschungsinstituten; Kooperationen zwischen Unternehmen und Universitäten zur Entwicklung innovativer OOCs und eine gut entwickelte Gesundheitsinfrastruktur, von der erwartet wird, dass sie das Marktwachstum vorantreibt.

Asien-Pazifik: Der am schnellsten wachsende regionale Organ-on-a-Chip-Markt. Darüber hinaus verfügt die Region über einen unterstützenden Regulierungsrahmen für die Zulassung von OOCs in Südkorea, Australien, Japan und China. Dieser Faktor wird zusammen mit einer hohen Prävalenz chronischer Krankheiten den Markt im Prognosezeitraum antreiben.

Naher Osten & Afrika: Aufgrund der Präsenz entwickelter Länder wie Saudi-Arabien und Oman in der Region wird erwartet, dass der Organ-on-a-Chip-Markt im Nahen Osten im Vergleich zum afrikanischen Markt stärker wächst.

Entwicklungen in der Organ-on-a-Chip-Branche
Im Januar 2024 kündigte Emulate eine Partnerschaft mit Pfizer zur Entwicklung von OoC-Modellen für die Arzneimittelforschung und Sicherheitstests an.
Im September 2023 trat CN Bio, ein führendes Unternehmen, das sich auf Organ-on-a-Chip-Technologie (OOC) zur Entwicklung und Herstellung mikrophysiologischer Systeme (MPS) mit einzelnen und mehreren Organen spezialisiert hat, bei eine strategische Partnerschaft mit LifeNet Health LifeSciences, auch bekannt als „LifeNet Health.“ LifeNet Health ist eine gemeinnützige Organisation, die weltweit für ihre Expertise im Bereich rein menschlicher Forschungslösungen anerkannt ist. Der Zweck dieser Zusammenarbeit besteht darin, die MPS-Serie PhysioMimix® OOC von CN Bio mit validierten primären menschlichen Zellen bereitzustellen. 

Die Vereinbarung beinhaltet die Aufnahme der Leberzellen von LifeNet Health, die auf hohe Qualität und MPS validiert wurden, in das „In-a-Box“-Kit für nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) von CN Bio. Alternativ können Kunden diese Zellen auch direkt von LifeNet Health beziehen. Diese Zusammenarbeit bietet Kunden eine vereinfachte Lösung zur Replikation der vom Unternehmen entwickelten fortschrittlichen In-vitro-Lebermodelle und zur Steigerung des Erfolgs ihrer Tests.

Im November 2023 kündigt Emulate Inc. die Einführung seiner neuen Liver-on-a-Chip-Plattform an, einem mikrofluidischen Gerät, das zur Modellierung der Leberfunktion in vitro verwendet werden kann. Die Liver-on-a-Chip-Plattform soll Forschern eine genauere und zuverlässigere Möglichkeit bieten, Lebererkrankungen zu untersuchen und neue Behandlungen zu entwickeln.

Die InSphero AG kündigt die Einführung ihrer neuen Skin-on-a-Chip-Plattform an, einem mikrofluidischen Gerät, mit dem die Hautfunktion in vitro modelliert werden kann. Die Skin-on-a-Chip-Plattform soll Forschern eine genauere und zuverlässigere Möglichkeit bieten, Hautkrankheiten zu untersuchen und neue Behandlungen zu entwickeln.

Im November 2023 kündigt Organovo Inc. die Einführung seiner neuen Ex Vivo Kidney-Plattform an, einer biotechnologisch hergestellten Niere, die zur Modellierung der Nierenfunktion in vivo verwendet werden kann. Die Ex Vivo Kidney-Plattform soll Forschern eine genauere und zuverlässigere Möglichkeit bieten, Nierenerkrankungen zu untersuchen und neue Behandlungen zu entwickeln.

Im April 2023 wurde die Entwicklung eines Multiorgan-Chips auf einem Chip unter Verwendung der 3D-Zelldrucktechnologie von einem Forscherteam der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) in Südkorea und dem Eunpyeong St. Mary's Hospital der Katholischen Universität Korea erfolgreich abgeschlossen. Dieser innovative Chip zielt darauf ab, die mit Typ-2-Diabetes (T2D) verbundenen pathologischen Zustände genau nachzuahmen. Um die pathogenen Eigenschaften von Diabetes und seine Folgen zu simulieren, produzierte das Studienteam Bioinks aus der Bauchspeicheldrüse, dem Fettgewebe und der Leber, die signifikante Assoziationen mit Typ-2-Diabetes (T2D) aufweisen. 

Anschließend nutzten die Forscher 3D-Zelldrucktechniken, um eine Multiorgan-Chip-on-a-Chip-Plattform herzustellen, die strategisch darauf ausgelegt war, die mit Typ-2-Diabetes (T2D) verbundenen pathologischen Merkmale genau nachzubilden. 

Hauptakteure des Organ-On-a-Chip-Marktes

• CN Bio Innovations Limited (UK)


• Emulate, Inc. (USA)


• TissUse GmbH (Deutschland)


• MIMETAS BV (Niederlande)


• Hµrel Corporation


• Nortis, Inc. (USA)


• InSphero (Schweiz)


• TARA Biosystems, Inc. (USA)


• Axosim (USA)


• Organovo Holdings Inc. (USA)


• BioIVT (USA)


• HemoShear Therapeutics, LLC (USA)

Report Attribute/Metric	Details
Market Size	USD 0.23 Billion
CAGR	11.7% (2023- 2032)
Base Year	2022
Forecast Period	2023-2032
Historical Data	2021
Forecast Units	Value (USD Million)
Report Coverage	Revenue Forecast, Competitive Landscape, Growth Factors, and Trends
Segments Covered	Organ Type, Application and End-User
Geographies Covered	North America, Europe, Asia-Pacific, and Rest of the World (RoW)
Key Vendors	CN Bio Innovations Limited (UK), Emulate, Inc. (US), TissUse GmbH (Germany), MIMETAS BV (Netherlands), Hµrel Corporation, Nortis, Inc. (US), InSphero (Switzerland), TARA Biosystems, Inc. (US), Axosim (US), Organovo Holdings Inc. (US), BioIVT (US), HemoShear Therapeutics, LLC (US)
Key Market Opportunities	Ability of OOC models to reduce drug development costs drastically and grants by government and non-government entities
Key Market Drivers	·  Increasing investment by major companies in organ-on-a-chip research & development·  The growing demand for drug screening with organs-on-a-chips