V251 全球体外毒理学试验技术和市场分析-上


V251 全球体外毒理学试验技术和市场分析-上

一、前言

   近10多年来,全球体外毒理学试验(注:本文所指试验,与检验、测试、检测意义相同)技术飞速发展,带来市场规模的快速增长。据统计,在2025年已达到170亿美元,预计到2032年将增长至353亿美元,预估年复合增长率(CAGR)为12.30%。市场增长主要得益于替代动物试验技术的发展,如先进细胞培养与分子检测技术的广泛应用,以及高通量筛选、自动化实验室系统、器官芯片等高维预测性毒理学模型等技术的进步,这些进步显著提升了消费品、药物和化学品检测的效率与准确性,推动了监管和法规积极接受新方法。  

图1 体外毒理学以预测化合物对人的健康危害和风险为目标

二、体外毒理学试验市场分析

  体外毒理学试验作为评估化学品、药物及生物制品安全性和毒性的实验室检测方法,因其既能降低对动物实验的依赖,又能确保符合监管要求并保障人体安全,正日益成为制药、化妆品及化工行业不可或缺的重要手段。

    该领域需求的早期增长主要源于化学学(化妆品)领域严格的政府法规、公众对仁慈和伦理化检测实践的认知提升,以及对比传统动物实验更快速、精准且经济高效的替代方案的需求日益迫切。

   如今,全球监管机构和消费者对于更安全、更快捷且更具成本效益的传统动物实验替代方案的认知和需求日益增长。使得体外毒理学试验不仅限于日用化学品等化工领域,更成为药物研发、医疗器械、疫苗生物制品、农药、疾病模型等监管科学和合规领域的必要解决方案。这些因素共同推动了体外毒理学试验解决方案的普及,从而大幅促进该行业的发展。

    按地区分,北美地区以48.3%的市场份额主导体外毒理学测试市场,这得益于其先进的医疗基础设施、高额的研发投入以及关键行业企业的集中布局;亚太地区预计将成为预测期内该市场的最快增长区域,这得益于城市化进程加快、可支配收入提高、医药及化妆品产业蓬勃发展,以及中国、日本和印度等国对现代实验室技术的广泛应用。

    按行业分,制药与生物制药企业板块以47.8%的市场份额占据主导地位,这得益于大量需要进行安全性和有效性验证的药物研发项目。

三、体外毒理学试验服务领域

  1. 按服务类别:供应链和技术服务、检测试验行业、设备装置及软件行业;
  2. 毒理学终点与检测方法分类:包括 ADME(吸收、分布、代谢及排泄)、细胞毒性、遗传毒性、经皮肤系统毒性、眼部毒性、器官毒性(呼吸、生殖、肠道、肝脏、肾脏、免疫,等)、局部皮肤毒性(刺激性、腐蚀性及致敏性)、光毒性、神经毒性、内分泌干扰,以及其他毒性终点与检测方法;
  3. 技术涵盖:细胞培养技术、高通量技术、组织重建技术、分子成像技术、多组学技术、基因编辑和干细胞诱导技术等;
  4. 检测方法:包括细胞法、生化法、体外模型、离体模型、类器官和器官芯片及计算机模拟模型;
  5. 行业:涉及化学制药与生物制药企业、诊断公司、食品保健品企业、医疗器械、化工企业、新材料、化妆品及家居用品企业;
  6. 销售渠道/模式:直接销售、零售销售及其他渠道。
    图2 华代以替代动物试验作为提高消费品质量的高标准

四、全球主要玩家(部分)

美国:Thermo Fisher、Labcorp、Charles River、Bio-Rad Laboratories、Catalent、Promega Corporation、Creative Biolabs、MB Research Laboratories、Creative Bioarray、Preferred Cell Systems、BioIVT、IONTOX、AAT Bioquest、Mattek.

欧洲:Merck KGaA、Lonza、QIAGEN、Cyprotex Plc、InSphero、Genentech、Netri、Alevolix、Maxwell

亚洲:CALT-Bio(China)、Anivance(Japan)、FUJIFILM(Japan)、Tomocube(Koera)、Aragen Life (India)

五、市场趋势

1、从健康到患者的高仿生模型提高体外毒理学精度

随着替代动物试验技术的进步,能够更准确模拟人体生理反应的先进体外模型被日益采用。人体类器官、器官芯片这些模型不仅提高了预测可靠性,还降低了对动物实验的依赖。例如,从健康人到患者的精准三维组织培养模型、微生理系统和芯片器官技术的发展,使研究人员能够模拟器官层面的反应,从而获得更精确的毒性数据。这些方法正被越来越多地应用于药品安全性评估和化学物质检测领域。

2、高通量筛选(HTS)系统与自动化样本处理技术相结合

高通量与自动化相结合实现了化合物的大规模快速检测,同时保持了检测的准确性和可重复性。Lonza、Charles River公司等企业正不断扩展其HTS能力以满足日益增长的需求。

表1  遗传毒性筛查的定量高通量方法

3、检测和试验方法设计方面的技术创新

例如整合测试策略(IATA)、成套试验(如DNT筛查)、组合测试(如多终点细胞毒性检测法)有助于全面评估细胞对毒物的反应,有效缩短了多次连续实验所需的时间和成本,并提升了数据质量。

图3 甲状腺毒性筛查的成套试验

4、从先进标准到合规的转变

对法规合规性的日益重视正推动标准化体外检测方案的广泛应用。各机构正越来越多地主动采用经过验证的体外检测平台,以满足监管需要。例如中国化妆品新原料注册备案、美国FDA、欧洲药品管理局(EMA)及OECD关于化学品和药物安全性评估的相关指南。

5、从事后监管到预测前置的转变

随着人们对早期药物研发失败及不良反应认知的提升,制药企业正大力投资于预测性体外毒理学检测。临床前检测精度的提高有助于优化决策过程,并减少后期临床试验中的高昂失败成本。

6、仁慈科学兼顾安全与功效

在制药、生物技术和化工行业,对体外毒理学检测解决方案的需求正迅速增长,这源于对安全性、效率以及伦理研究实践的双重需求。行业参与者持续开展的研发工作与协作进一步加速了市场发展进程。

【以上内容摘自华代生物编著《全球替代动物试验技术和市场白皮书》】

【未完待续】

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