Die Nachfrage nach Organoiden und Sphäroiden auf dem nordamerikanischen Markt wird durch ihre entscheidenden Anwendungen in der personalisierten Medizin, der Wirkstoffforschung und der Krankheitsmodellierung angetrieben. Ein wichtiger Faktor ist die Investition der National Institutes of Health (NIH) von über 50 Millionen US-Dollar in die Organoidforschung in den letzten fünf Jahren. Diese Technologien ermöglichen es Forschern, patientenspezifische Krankheitsbilder nachzubilden und so effektivere und zielgerichtete Therapien zu entwickeln. Beispielsweise wurden Organoidmodelle eingesetzt, um Behandlungen für Mukoviszidose individuell zu testen, was in klinischen Studien bei über 500 Patienten zu verbesserten Behandlungsergebnissen führte. Darüber hinaus hat die Zunahme chronischer Erkrankungen und der Bedarf an präziseren präklinischen Modellen die Nutzung von Organoiden und Sphäroiden weiter verstärkt. In der Krebsforschung haben sich Sphäroide als unverzichtbar für das Screening von über 1.000 Onkologika hinsichtlich Wirksamkeit und Toxizität erwiesen.

Zu den jüngsten Entwicklungen, die den Markt für Organoide und Sphäroide prägen, zählen Fortschritte im 3D-Biodruck und in der Mikrofluidik, die die Skalierbarkeit und Funktionalität von Organoiden verbessert haben. Im Jahr 2022 gelang es einem Team der Harvard University, ein funktionsfähiges, schlagendes Herzorganoid zu entwickeln und damit neue Wege für die Herzforschung zu eröffnen⁵. Biotech-Unternehmen wie Emulate Bio haben Organ-on-a-Chip-Systeme entwickelt, die Organoide integrieren, und Partnerschaften mit großen Pharmaunternehmen geschlossen. Das Zukunftspotenzial in Nordamerika ist enorm: Prognosen zufolge könnten Organoide die Kosten der Arzneimittelentwicklung um bis zu 1 Milliarde US-Dollar pro Medikament senken, indem sie die Genauigkeit von Tests in frühen Phasen verbessern⁶. Die größten Endnutzer sind Pharmaunternehmen, die über 60 % des Verbrauchs von Organoiden und Sphäroiden für die Arzneimittelforschung ausmachen. Organoide werden hauptsächlich aus spezialisierten Stammzelllinien gewonnen, die von Biotech-Unternehmen und akademischen Laboren bereitgestellt werden. Es gibt über 150 Anbieter in den USA und Kanada. 

Um weitere Einblicke zu erhalten, fordern Sie ein kostenloses Muster an

Marktdynamik 

Treiberanalyse: Steigender Bedarf an personalisierter Medizin verbessert patientenspezifische Behandlungs- und Krankheitsmodellierungsansätze

Die zunehmende Bedeutung personalisierter Medizin treibt das Wachstum des Marktes für Organoide und Sphäroide maßgeblich an. Personalisierte Medizin zielt darauf ab, die Behandlung individuell auf die Bedürfnisse jedes Patienten abzustimmen. Dies erfordert präzise Modelle, die die menschliche Physiologie und Krankheitszustände nachbilden können. Organoide und Sphäroide, die aus patientenspezifischen Zellen gewonnen werden, bieten ein dreidimensionales Kultursystem, das die Komplexität menschlicher Gewebe und Organe detailgetreu repliziert. Dadurch können Forscher und Kliniker Krankheitsmechanismen und Arzneimittelwirkungen in einem realitätsnäheren Kontext untersuchen. Im Jahr 2023 wurden in nordamerikanischen Forschungseinrichtungen über 1.000 personalisierte Behandlungen mithilfe von Organoidmodellen getestet, 300 davon im Rahmen von Studien zu seltenen genetischen Erkrankungen.

Der Einsatz von Organoiden und Sphäroiden in der personalisierten Medizin ermöglicht die Entwicklung maßgeschneiderter Therapiestrategien. So können beispielsweise Krebspatienten von Organoidmodellen ihrer Tumore profitieren, um die Wirksamkeit verschiedener Chemotherapeutika vor der Verabreichung zu testen. Dieser Ansatz erhöht nicht nur die Erfolgsaussichten der Behandlung, sondern minimiert auch Nebenwirkungen durch den Verzicht auf unwirksame Medikamente. Bemerkenswerterweise wurden 2023 in den USA Organoid-basierte Tests erfolgreich zur Steuerung von Behandlungsentscheidungen bei über 1.500 Krebspatienten eingesetzt. Darüber hinaus spielten Organoidmodelle der Mukoviszidose eine entscheidende Rolle bei der FDA-Zulassung zweier personalisierter CFTR-Modulatoren, die von Biotechnologieunternehmen im Jahr 2023 entwickelt wurden. Fortschritte in der Stammzelltechnologie und der regenerativen Medizin stärken die Bedeutung von Organoiden und Sphäroiden in der personalisierten Therapie zusätzlich. Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) können aus den somatischen Zellen eines Patienten gewonnen und zur Züchtung von Organoiden verwendet werden, die genetisch mit dem Patienten identisch sind. Dies eröffnet Möglichkeiten für die autologe Zelltherapie und den Gewebeersatz ohne das Risiko einer Immunreaktion. Im Jahr 2023 gaben fünf nordamerikanische Startups im Bereich der regenerativen Medizin erfolgreiche präklinische Studien mit patienteneigenen Organoiden zur Leber- und Nierenreparatur bekannt und demonstrierten damit das Potenzial für therapeutische Durchbrüche.

Trendanalyse: Die Integration von Organoiden in das Hochdurchsatz-Screening beschleunigt die Wirkstoffforschung und -prüfung 

Die Integration von Organoiden und Sphäroiden in Hochdurchsatz-Screening-Systeme (HTS) stellt einen grundlegenden Wandel in der Wirkstoffforschung und -entwicklung dar. Traditionelle Screening-Methoden basieren häufig auf zweidimensionalen Zellkulturen oder Tiermodellen, die menschliche physiologische Reaktionen nicht präzise abbilden. Organoide bieten aufgrund ihrer dreidimensionalen Struktur und zellulären Diversität ein prädiktiveres Modell, das menschliche Organfunktionen und Krankheitszustände genau nachbildet. Im Jahr 2023 wurden weltweit über 5.000 Substanzen mithilfe von organoidbasierten HTS-Systemen gescreent, davon allein 2.000 in Nordamerika. Dies führte zu einer signifikanten Reduzierung der Misserfolgsraten in klinischen Studien.

Durch die Integration von Organoiden in HTS-Plattformen können Pharmaunternehmen die Wirksamkeit und Toxizität Tausender Substanzen in einer biologisch relevanten Umgebung schnell bewerten. Dies beschleunigt die Identifizierung vielversprechender Wirkstoffkandidaten und reduziert die Abbruchrate in klinischen Studien. In den USA haben sieben führende Pharmaunternehmen organoidbasierte HTS-Plattformen eingeführt und berichten von einer 40%igen Steigerung der Identifizierungsgeschwindigkeit von Wirkstoffkandidaten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden. Automatisierungs- und Miniaturisierungstechnologien haben die Skalierbarkeit von Organoidkulturen ermöglicht und sie mit den Anforderungen des HTS-Marktes für Organoide und Sphäroide kompatibel gemacht. Zwei Biotech-Unternehmen in Kanada führten 2023 mikrofluidikbasierte Organoid-HTS-Plattformen ein, die 1.000 Proben pro Tag verarbeiten können. Der Einsatz von Organoiden im HTS trägt außerdem zur Reduzierung von Tierversuchen bei, indem er eine Alternative bietet, die die menschliche Biologie besser repräsentiert. Zulassungsbehörden wie die FDA haben 2023 Organoidmodelle für präklinische Sicherheitstests von zwölf experimentellen Wirkstoffen zugelassen, was die wachsende regulatorische Unterstützung widerspiegelt. Wenn sich dieser Trend fortsetzt, wird die pharmazeutische Industrie das organoidbasierte HTS voraussichtlich breiter anwenden, was zu effizienteren Arzneimittelentwicklungsprozessen und einer beschleunigten Markteinführung neuer Therapeutika führen wird.

Herausforderungsanalyse: Standardisierungsprobleme beeinträchtigen weltweit Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit in Forschung und klinischen Anwendungen

Eine wesentliche Herausforderung im Markt für Organoide und Sphäroide ist die fehlende Standardisierung ihrer Herstellung und Anwendung. Unterschiede in Zellquellen, Kulturbedingungen und Differenzierungsprotokollen können zu Inkonsistenzen in Größe, Struktur und Funktion der Organoide führen. Diese mangelnde Einheitlichkeit beeinträchtigt die Reproduzierbarkeit zwischen verschiedenen Laboren und Studien und erschwert somit die Validierung von Ergebnissen und die effektive Weiterentwicklung von Forschungsergebnissen. Eine Umfrage unter 250 Organoidforschern aus dem Jahr 2023 ergab, dass 90 % der Labore über Inkonsistenzen in der Organoidentwicklung aufgrund von Abweichungen in Protokollen und Materialien berichteten.

Standardisierungsprobleme behindern die für klinische und industrielle Anwendungen im Organoid- und Sphäroidmarkt erforderliche Skalierbarkeit. Damit Organoide in der Wirkstoffforschung, der personalisierten Medizin und regenerativen Therapien eingesetzt werden können, müssen sie zuverlässig und in großen Mengen ohne Qualitätseinbußen produziert werden. Das Fehlen standardisierter Protokolle erschwert die Skalierung der Produktionsprozesse und beeinträchtigt die rechtzeitige Bereitstellung von Organoiden für Forschung und Therapie. Im Jahr 2023 brachten drei Biotech-Unternehmen in Nordamerika automatisierte Bioproduktionsplattformen für Organoide mit einer Kapazität von 10.000 Organoiden pro Woche auf den Markt. Die Skalierbarkeit ist jedoch weiterhin durch die Variabilität der Protokolle eingeschränkt.

Die Bewältigung dieser Herausforderungen auf dem nordamerikanischen Markt für Organoide und Sphäroide erfordert ein gemeinsames Vorgehen der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Entwicklung und Anwendung standardisierter Methoden für die Organoidkultur und -erhaltung. Die Festlegung von Richtlinien und Best Practices kann die Reproduzierbarkeit verbessern und die Zusammenarbeit zwischen Forschern erleichtern. Investitionen in Automatisierungs- und Bioproduktionstechnologien können zudem die Skalierbarkeit erhöhen. Die Internationale Gesellschaft für Stammzellforschung (ISSCR) hat 2023 ein standardisiertes Protokoll für die Leberorganoidproduktion eingeführt, das bereits von 50 Forschungslaboren in den USA übernommen wurde und somit Fortschritte bei der Überwindung der Standardisierungsherausforderungen signalisiert.

Segmentanalyse 

Nach Typ 

Sphäroide, darunter multizelluläre Tumorsphäroide (MCTS), Neurosphären, Mammosphären, Hepatosphären und Embryoidkörper, dominieren den nordamerikanischen Markt für Organoide und Sphäroide mit einem Marktanteil von über 52,6 %. Diese Dominanz beruht hauptsächlich auf ihrer Einfachheit und Kosteneffizienz. So nutzen beispielsweise über 1.500 Forschungslabore in Nordamerika aktiv Sphäroidmodelle für die Krebsforschung, verglichen mit weniger als 800, die Organoide verwenden. Sphäroide können innerhalb von nur 48 Stunden generiert werden, während die Entwicklung von Organoiden oft Wochen dauert. Darüber hinaus sind Sphäroidkultur-Kits zu fast der Hälfte des Preises von Organoid-Kits erhältlich, wodurch sie auch für kleinere Forschungseinrichtungen und Startups zugänglicher sind. Die starke Akzeptanz von Sphäroiden wird durch ihre Vielseitigkeit in der biomedizinischen Forschung begünstigt. Beispielsweise werden in Nordamerika mittlerweile über 70 % der präklinischen Studien zu Krebsmedikamenten Sphäroide zur Modellierung von Tumormikroumgebungen eingesetzt. Neurosphären werden jährlich in über 300 Studien zur Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer eingesetzt. Darüber hinaus sind Sphäroide mit Hochdurchsatz-Screening-Plattformen kompatibel, und über 500 Pharmaunternehmen in der Region integrieren sie in ihre Wirkstoffforschung. Diese breite Anwendung hat in den letzten fünf Jahren zu einem Anstieg der Publikationen zu Sphäroiden um 40 % geführt.

Sphäroide erfreuen sich auf dem nordamerikanischen Markt für Organoide und Sphäroide aufgrund ihrer einfachen Handhabung und Kompatibilität mit vorhandener Laborausrüstung zunehmender Beliebtheit. Im Gegensatz zu Organoiden, die oft teure extrazelluläre Matrizen benötigen, können Sphäroide mit standardmäßigen, kostengünstigen Medien kultiviert werden. Automatisierte Sphäroidkultursysteme, die mittlerweile von über 200 Biotech-Unternehmen in Nordamerika eingesetzt werden, haben die Skalierbarkeit und Reproduzierbarkeit weiter verbessert. Zulassungsbehörden wie die FDA haben in über 100 Fällen sphäroidbasierte Modelle für präklinische Arzneimitteltests zugelassen, was deren Zuverlässigkeit unterstreicht und ihre branchenweite Verbreitung fördert.

Auf Antrag

Markt für Organoide und Sphäroide , basierend auf der Anwendung, von der Entwicklungsbiologie mit einem Marktanteil von über 32 % angeführt. Organoide und Sphäroide werden heute aufgrund ihrer Fähigkeit, komplexe physiologische Prozesse nachzubilden, umfassend in der Entwicklungsbiologie eingesetzt. So wurden beispielsweise allein im Jahr 2023 über 1.200 Studien veröffentlicht, die Organoide zur Modellierung der Organentwicklung nutzten, wobei Hirnorganoide am häufigsten untersucht wurden. Sphäroide hingegen werden jährlich in über 800 Studien zur Untersuchung der Geweberegeneration und Zelldifferenzierung verwendet. Mithilfe dieser Modelle konnten Forscher in den letzten drei Jahren über 50 wichtige Entwicklungsgene identifizieren, die mit angeborenen Erkrankungen in Verbindung stehen.

Die Bedeutung dieser Modelle liegt in ihrer Fähigkeit, lebensähnliche Umgebungen nachzubilden. So wurden Organoide beispielsweise eingesetzt, um die frühen Stadien der menschlichen Gehirnentwicklung zu replizieren und damit bahnbrechende Erkenntnisse zum Verständnis von Autismus-Spektrum-Störungen zu gewinnen. Sphäroide, insbesondere Embryoidkörper, spielten eine entscheidende Rolle bei der Erforschung der Stammzelldifferenzierung. Über 200 Labore in Nordamerika nutzen Organoide und Sphäroide zu diesem Zweck. Diese Modelle trugen seit 2020 auch zur Entdeckung von 15 neuen Wirkstoffzielen für Entwicklungsstörungen bei und unterstreichen damit ihren Einfluss auf die therapeutische Innovation. Mehrere Faktoren treiben das Wachstum von Organoiden und Sphäroiden in der Entwicklungsbiologie voran. Seit 2021 wurden in Nordamerika über 150 Millionen US-Dollar an Fördermitteln für die Organoid- und Sphäroidforschung bereitgestellt, da staatliche Stellen und private Investoren ihr Potenzial erkannt haben. Darüber hinaus wurden in den letzten fünf Jahren mehr als 50 Biotech-Startups gegründet, die sich ausschließlich auf Organoid- und Sphäroidtechnologien konzentrieren. Der ethische Vorteil der Verwendung von aus Menschen gewonnenen Modellen gegenüber Tierversuchen hat auch dazu geführt, dass diese in über 300 entwicklungsbiologischen Laboren in der gesamten Region Anwendung finden.

Von Endbenutzern

Biotechnologie- und Pharmaunternehmen mit einem Marktanteil von über 45 % sind die größten Endabnehmer von Organoiden und Sphäroiden in Nordamerika. Mehr als 600 Unternehmen integrieren diese Modelle aktiv in ihre Forschungs- und Entwicklungsprozesse. So werden Organoide beispielsweise jährlich in über 1.000 Wirkstoff-Screening-Projekten eingesetzt, während Sphäroide in über 800 Toxizitätsstudien Verwendung finden. Diese Modelle haben die Entwicklungszeiten von Medikamenten um durchschnittlich sechs Monate verkürzt und Unternehmen dadurch Millionen von Dollar an Forschungs- und Entwicklungskosten eingespart. Die Nachfrage nach diesen Modellen wird durch ihre Fähigkeit angetrieben, genauere Vorhersagen über die Reaktion des Menschen auf Medikamente zu ermöglichen. Beispielsweise wurden patienteneigene Organoide in den letzten zwei Jahren in über 200 Studien zur personalisierten Medizin eingesetzt und ermöglichten so die Entwicklung maßgeschneiderter Therapien. Sphäroide, insbesondere Tumorsphäroide, werden in über 70 % der Krebsmedikamenten-Forschungsprojekte in Nordamerika verwendet. Diese Modelle haben seit 2020 auch maßgeblich dazu beigetragen, über 30 neue Wirkstoffkandidaten für Krankheiten wie Mukoviszidose und Leberfibrose zu identifizieren.

Biotechnologie- und Pharmaunternehmen im nordamerikanischen Markt für Organoide und Sphäroide sehen in diesen Zelltypen eine Chance, Innovationen voranzutreiben und Kosten zu senken. Über 50 % der 20 größten Pharmaunternehmen Nordamerikas haben eigene Forschungsabteilungen für Organoide und Sphäroide eingerichtet. Zudem sind in den letzten fünf Jahren mehr als 100 Biotech-Startups entstanden, die sich auf die Kommerzialisierung von Organoid- und Sphäroidtechnologien konzentrieren. Die FDA hat seit 2021 über 20 Medikamente zugelassen, die mithilfe dieser Modelle entwickelt wurden. Dies bestätigt ihren Nutzen und fördert ihre branchenweite Anwendung.

Nach Quelle

Sphäroide, die aus Zelllinien, primären Zellen und induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) gewonnen werden, dominieren den nordamerikanischen Markt für Organoide und Sphäroide mit einem Marktanteil von über 55,6 %. Dies ist auf ihre Verfügbarkeit und Vielseitigkeit zurückzuführen. Beispielsweise nutzen über 70 % der sphäroidbasierten Studien in der Region zelllinienbasierte Modelle, da diese leicht verfügbar und kostengünstig sind. Primärzellbasierte Sphäroide werden jährlich in über 500 Projekten der personalisierten Medizin eingesetzt und liefern patientenspezifische Erkenntnisse, die für Präzisionstherapien entscheidend sind. iPSC-basierte Sphäroide werden hingegen jährlich in über 300 Studien zur Modellierung genetischer Erkrankungen und Entwicklungsstörungen verwendet. Zelllinienbasierte Sphäroide sind aufgrund ihrer Konsistenz und einfachen Handhabung besonders beliebt. So nutzen beispielsweise über 1.000 Labore in Nordamerika zelllinienbasierte Sphäroide für die Krebsforschung. 

Primärzellbasierte Sphäroide sind aufgrund ihrer physiologischen Relevanz im Organoid- und Sphäroidmarkt besonders gefragt. Über 200 Biotech-Unternehmen nutzen sie, um patientenspezifische Arzneimittelwirkungen zu testen. iPSC-basierte Sphäroide gewinnen in der regenerativen Medizin zunehmend an Bedeutung; seit 2020 werden diese Modelle in über 100 klinischen Studien in Nordamerika eingesetzt. Fortschritte in der Zellkulturtechnologie fördern das Wachstum der Sphäroidforschung. So nutzen beispielsweise über 300 Labore in Nordamerika automatisierte Systeme zur Herstellung von zelllinienbasierten Sphäroiden, was die Skalierbarkeit und Reproduzierbarkeit verbessert. Auch die Techniken zur Isolierung primärer Zellen haben sich weiterentwickelt und ermöglichen den Einsatz patienteneigener Zellen in über 400 Studien jährlich. Die iPSC-Technologie hat erhebliche Investitionen erfahren: Seit 2021 wurden in Nordamerika über 1 Milliarde US-Dollar für die iPSC-Forschung bereitgestellt, was die Entwicklung neuartiger Sphäroidmodelle für verschiedene Anwendungen vorantreibt.

Um mehr über diese Forschung zu erfahren, fordern Sie eine kostenlose Probe an

Führende Akteure auf dem nordamerikanischen Markt für Organoide und Sphäroide

• 3D-Biomatrix
• 3D Biotek LLC
• ATCC
• Corning Incorporated
• InSphero/Perkin Elmer
• Lonza
• Prellis Biologics
• Stammzelltechnologien
• Thermo Fisher Scientific
• Cherry Biotech
• Andere prominente Spieler

Überblick über die Marktsegmentierung:

Nach Typ

• Organoide
  • Neuronale Organoide
  • Leberorganoide
  • Darmorganoide
  • Andere Organoide
• Sphäroide
  • Multizelluläre Tumorsphäroide (MCTS)
  • Neurosphären
  • Mammosphären
  • Hepatosphären
  • Embryoide Körper

Nach Methode

• Organoide
  • Allgemeine Submersmethode für die Organoidkultur
  • Techniken zur Kultur von Kryptenorganoiden
  • Luft-Flüssigkeits-Grenzflächenmethode (ALI) für die Organoidkultur
  • Klonale Organoide aus Lgr5+-Zellen
  • Protokoll zur Bildung von Gehirn- und Netzhautorganoiden
• Sphäroide
  • Mikrostrukturierte Platten
  • Platten mit geringer Zelladhäsion
  • Hängende-Fall-Methode
  • Andere

Nach Quelle

• Organoide
  • Primärgewebe
  • Stammzellen
• Sphäroide
  • Zelllinie
  • Primärzelle
  • iPSCs-abgeleitete Zellen

Auf Antrag

• Entwicklungsbiologie
• Personalisierte Medizin
• Regenerative Medizin
• Krankheitspathologie-Studien
• Arzneimitteltoxizitäts- und Wirksamkeitsprüfung

Nach Endverbrauch

• Biotechnologie- und Pharmaindustrie
• Akademische und Forschungsinstitute
• Krankenhäuser und Diagnosezentren

Von Nordamerika

• Die USA
• Kanada
• Mexiko