Strategische Kooperationen verändern die Entwicklung des Organ-on-a-Chip-Marktes grundlegend. Dies zeigt sich beispielsweise an der jüngsten Partnerschaft von MIMETAS mit Argenx für IND-Anträge und der Beteiligung am 124 Millionen Euro schweren Projekt des niederländischen Nationalen Wachstumsfonds für tierversuchsfreie biomedizinische Innovationen. Diese Partnerschaften führen zu konkreten Ergebnissen, insbesondere in der Onkologie- und Neurologieforschung. Unternehmen wie Cedars-Sinai nutzen hier Herz-Chip-Modelle, um die Kardiotoxizität von Krebsmedikamenten zu untersuchen. Die Fähigkeit der Technologie, humanspezifische Reaktionen nachzubilden, erweist sich als unschätzbar wertvoll für die Arzneimittelentwicklung und führt zu einer verstärkten Anwendung durch Pharmaunternehmen, die klinische Studienfehler reduzieren und die Entwicklungszeiten von Medikamenten verkürzen wollen.

Der vielversprechendste Aspekt des Organ-on-a-Chip-Marktes liegt in seiner Erweiterung über traditionelle Arzneimitteltests hinaus hin zu Anwendungen in der personalisierten Medizin. Jüngste Durchbrüche, wie der Erfolg des Alveolus-Lungenchips bei der Erforschung bakterieller Pneumonie und der Einsatz des Leberchips durch die NIH zur Erforschung strahleninduzierter Leberschäden, belegen die Vielseitigkeit der Technologie und ihr Potenzial für eine patientenspezifische Therapieoptimierung. Diese Entwicklung wird durch verbesserte Datenanalysefähigkeiten , wobei Unternehmen KI und maschinelles Lernen integrieren, um die komplexen Datensätze dieser hochentwickelten Plattformen zu analysieren. Das Zusammentreffen dieser technologischen Fortschritte mit wachsender regulatorischer Unterstützung und substanziellen privaten Investitionen signalisiert eine transformative Phase für die Organ-on-a-Chip-Industrie, insbesondere in Bereichen mit hohem ungedecktem medizinischem Bedarf.

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Marktdynamik 

Fahrerfokus: Wachsender Bedarf an präzisen menschenähnlichen Modellen

Die globale Pharmabranche sucht nach besseren Modellen, die die menschliche Biophysik effektiv nachbilden können, um die Arzneimittelforschung und -entwicklung voranzutreiben. Tierversuche, einfache Zellkulturen und ähnliche Verfahren gehören der Vergangenheit an, da sie menschliche Reaktionen nicht ausreichend vorhersagen können, was zu kostspieligen Fehlschlägen in späten Entwicklungsphasen führen kann. Daten zeigen, dass die Kosten für die Entwicklung eines einzelnen wirksamen Medikaments im Jahr 2023 2,5 Milliarden US-Dollar übersteigen werden, was die Tendenz zu steigenden Verlusten anstelle von Gewinnen verdeutlicht. Der Markt für Organ-on-a-Chip-Systeme scheint hier eine Lösung zu bieten, da er ein System bereitstellt, das die Komplexität menschlicher Organe nachbildet und somit Testverfahren verbessert. Allein im Jahr 2023 wurden über 200 organotypische Chips, darunter Leber- und Lungenmodelle, zur Unterstützung der Stoffwechsel- und Atemwegsforschung vorgestellt. Es wird angenommen, dass diese Chips eine wichtige Rolle beim präklinischen Toxizitätsscreening spielen und unerwünschte Ereignisse während klinischer Studien minimieren. Eine im Jahr 2023 veröffentlichte Studie zeigte, dass Leber-auf-einem-Chip-Modelle in 85 % der Fälle in der Lage waren, Lebertoxizität vorherzusagen – deutlich besser als es mit herkömmlichen Methoden je möglich war.

Dieser Trend wird durch die zunehmende Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie weiter verdeutlicht. So konnte beispielsweise ein führendes Pharmaunternehmen 2023 in Kooperation mit einer Forschungsuniversität ein Herz-auf-einem-Chip entwickeln, das Herzrhythmusstörungen präzise nachbildet. Solche Partnerschaften sind wichtig für die Weiterentwicklung der OoC-Technologie und deren breitere Integration in die Arzneimittelentwicklungsprozesse der Industrie.

Trendfokus: Integration von künstlicher Intelligenz in Organ-on-a-Chip-Systeme

Die Verschmelzung von KI und OoC-Technologien hat sich zu einem der prägendsten Trends im Organ-on-a-Chip-Markt entwickelt. KI steigert die Funktionalität von OoC-Systemen durch fortschrittliche Datenanalyse und Prognosetechnologien. Diese Kombination ermöglicht die kontinuierliche Beobachtung und Interpretation der komplexen biologischen Reaktionen in den Chips. Im Jahr 2023 nutzten über 60 % aller neu eingeführten Organ-on-a-Chip-Plattformen KI-Algorithmen zur Datenverarbeitung. Beispielsweise verbesserte die KI-basierte Nieren-auf-einem-Chip-Plattform die Spezifität des Screenings nephrotoxischer Effekte neu entwickelter Substanzen. Ein US-amerikanisches KI-Startup brachte 2023 eine KI-gestützte OoC-Plattform auf den Markt, die arzneimittelinduzierte Organschäden mit minimaler Fehlerquote präzise vorhersagen kann. Darüber hinaus ermöglichte das Training von Algorithmen die Annäherung an den Krankheitsverlauf in den Organ-Chips und trug so zu einem besseren Verständnis der Pathophysiologie bei. 

Die Einführung von KI beschleunigt nicht nur den Forschungsprozess, sondern verbessert auch die Genauigkeit der Ergebnisse im Bereich der Organ-on-a-Chip-Systeme. KI generiert Mehrwert aus den Datensätzen der OoC-Experimente, indem sie detaillierte Merkmale und Reaktionen identifiziert, die bei herkömmlichen Analysen als Rauschen gelten würden. Diese Entwicklung dürfte sich mit steigenden Investitionen in KI-Lösungen auf über 500 Millionen US-Dollar im Jahr 2023 noch verstärken – ein Novum.

Schwerpunkt der Herausforderung: Begrenzte Standardisierung verschiedener Organ-on-a-Chip-Plattformen

Der Markt für Organ-on-a-Chip-Systeme (OoC) steht aufgrund seiner verschiedenen Plattformen vor Standardisierungsproblemen. Eine Umfrage aus dem Jahr 2023 ergab, dass Hersteller von OoC-Geräten über 70 % ihrer Produkte mit einzigartigen Formen, Funktionsmaterialien und eigenen Protokollen entwickeln. Diese Uneinheitlichkeit erschwert die Harmonisierung von Studienergebnissen und verzögert die Nutzung von OoC-Daten für die Zulassung neuer Medikamente. Die Verwendung unterschiedlicher Organsysteme für die Modellierung und verschiedener proprietärer Technologien zur Entwicklung von OoC-Systemen erschwert die Vereinheitlichung zusätzlich. So verwendet beispielsweise ein Unternehmen Chips auf Silikonbasis, während ein anderes auf Polymerbasis setzt, was zu Unterschieden in der zellulären Reaktion führt. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, haben sich 2023 internationale Konsortien gegründet, um einheitliche Richtlinien für die Entwicklung und Testverfahren von OoC zu erarbeiten. Die Einführung eines Chipmodells birgt Potenzial, die FDA plädiert jedoch für ein einheitliches Validierungsverfahren. Im Jahr 2023 veröffentlichte die FDA einen Entwurf eines Leitliniendokuments, das die Bereiche festlegt, die in den OoC-Daten für Zulassungsanträge enthalten sein sollten.

Segmentanalyse 

Nach Produkt & Dienstleistungen 

Basierend auf Produkten und Dienstleistungen dominiert das Produktsegment, das Instrumente sowie OOC-Geräte wie Leber-, Lungen- und Herz-auf-einem-Chip-Systeme umfasst, derzeit den Organ-auf-einem-Chip-Markt mit einem Marktanteil von über 65,12 %. Dies ist auf die zunehmende Nutzung und Weiterentwicklung der Technologie zurückzuführen. Die hohe Nachfrage nach diesen Geräten ergibt sich aus ihrer größeren Relevanz für humane Modelle in der Arzneimittelprüfung und der Krankheitsmodellierung. Der Anstieg chronischer Erkrankungen und der Bedarf an individualisierter Medizin haben die Nutzung von OOC-Produkten verstärkt und zu deren intensivem Einsatz in Forschung und Entwicklung geführt.

Im Jahr 2023 investierten zahlreiche wichtige Akteure der Organ-on-a-Chip-Branche (OOC) substanziell in OOC-Geräte, um die Entwicklung fortschrittlicherer Produkte zu ermöglichen. Diese Entwicklungen haben OOC-Geräte in kostengünstige und benutzerfreundliche Systeme verwandelt, was wiederum immer mehr Institutionen und Unternehmen zur Nutzung animiert. Das erneute Wachstum in Qualität und Anwendung dieser Produkte fördert das Wachstum des OOC-Marktes und hält ihn hochdynamisch. Darüber hinaus haben unterstützende Gesetze und die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Wissenschaft die Akzeptanz von OOC-Produkten im Vergleich zu Dienstleistungen erleichtert. Das Fehlen von OOC-Gerätestandards und -richtlinien im Jahr 2023 führte zu einem Vertrauensverlust bei den Endnutzern und schwächte somit die Beschaffung. Das Potenzial von OOC-Geräten, bessere prädiktive Humanmodelle bereitzustellen und dadurch Kosten und Zeitaufwand für die Medikamentenentwicklung zu reduzieren, hat sie zu einer beliebten Option gemacht und somit das Wachstum dieses Produktsegments im Markt gerechtfertigt.

Auf Antrag 

Der Markt für Organ-on-a-Chip-Systeme (OOC) verzeichnet aufgrund seines revolutionären Potenzials zur Arzneimittelentwicklung die größte Nachfrage in der Wirkstoffforschung. Im Jahr 2023 hielt dieses Segment einen Marktanteil von über 64,32 %. Die Pharmabranche steht unter erheblichem Druck, sowohl den Zeit- als auch den Kapitalaufwand im gesamten Lebenszyklus neuer Medikamente zu reduzieren. OOC-Systeme bieten den Vorteil, präzise Modelle menschlicher Organe bereitzustellen, wodurch Arzneimittelwirkungen genauer erfasst werden als bei Studien an Tiermodellen. Diese höhere Präzision verringert die Wahrscheinlichkeit eines Abbruchs klinischer Studien in späteren Phasen, was den Unternehmen Ressourcen spart.

Ein Grund für die Attraktivität der Organ-on-a-Chip-Technologie ist ihr Potenzial, die Effektivität ihrer Anwendungen in der Arzneimittelentwicklung zu steigern. Zu den Arbeiten aus dem Jahr 2023 zählen wichtige Fortschritte in der Mikrofluidik und den Biomaterialien, die die Entwicklung von OOC-Plattformen ermöglichen, welche komplexe menschliche Organe präzise modellieren können. Dadurch lassen sich normale physiologische Bedingungen schaffen, unter denen zahlreiche Wirkstoffe gleichzeitig getestet werden können, wodurch vielversprechende Medikamente schneller identifiziert werden können. Die große Flexibilität der Gerätedesigns auf dem Organ-on-a-Chip-Markt ermöglicht es, die Modelle gezielt auf bestimmte Krankheiten auszurichten, um das Verständnis ihrer Mechanismen zu verbessern und neue Therapien zu entwickeln.

Zu den Schlüsselfaktoren für das Wachstum zählen die solide Finanzierung von Organ-on-a-Chip-Projekten, die Zusammenarbeit von Pharma- und Technologieunternehmen sowie günstige politische Rahmenbedingungen. Im Jahr 2023 zeigten sich zahlreiche Regulierungsbehörden offener für die Daten aus Organ-on-a-Chip-Studien, da sie diese als hilfreich für die Vorhersage der zu erwartenden Reaktionen von Patienten erachteten. Die Fähigkeit des Organ-on-a-Chip-Marktes, schnell Ergebnisse zu liefern und, wie bereits erwähnt, den Bedarf an Tierversuchen zu reduzieren, ermöglicht es Unternehmen, notwendige Anpassungen und Verbesserungen vorzunehmen, um die Nachfrage des Pharmamarktes zu befriedigen.

Von Endbenutzern

Pharma- und Biotechnologieunternehmen sind die Hauptabnehmer von Organ-on-a-Chip-Systemen, da sie dringend fortschrittliche Werkzeuge benötigen, um die Effizienz der Arzneimittelentwicklung zu steigern. Im Jahr 2023 suchen diese Unternehmen aktiv nach Technologien, die die hohen Kosten und langen Entwicklungszeiten neuer Medikamente reduzieren können. Organ-on-a-Chip-Systeme bieten hochprädiktive Modelle menschlicher Organe, die potenzielle Arzneimittelfehler frühzeitig im Entwicklungsprozess erkennen und so kostspielige Fehlschläge in späten klinischen Studienphasen minimieren können.

Diese Unternehmen sind Marktführer, da sie über die Ressourcen und die Infrastruktur verfügen, um die Organ-on-a-Chip-Technologie umfassend zu implementieren und zu integrieren. Im Jahr 2023 tätigten Pharmariesen signifikante Investitionen, um OOC-Plattformen in ihre Forschungs- und Entwicklungspipelines einzubinden und so das Wachstum des Organ-on-a-Chip-Marktes weiter zu fördern. Kooperationen zwischen OOC-Entwicklern und Pharmaunternehmen führten zu maßgeschneiderten OOC-Systemen, die spezifische Forschungsbedürfnisse erfüllen und die Abhängigkeit von diesen Technologien weiter festigen. Die Möglichkeit, effizientere und ethischere Forschung mit reduziertem Einsatz von Tiermodellen durchzuführen, entspricht den sich wandelnden Zielen dieser Branchen. Darüber hinaus tragen die globale Reichweite und der Einfluss von Pharma- und Biotechnologieunternehmen zu ihrer führenden Marktposition bei. Ihre weitverbreitete Nutzung von OOC-Systemen im Jahr 2023 setzte Branchenstandards und prägte Markttrends. Ihr Fokus auf Innovation und die Verbesserung der Erfolgsquoten in der Arzneimittelentwicklung hält sie an der Spitze der Nutzung modernster Technologien wie OOC und stärkt ihre Position als führende Endanwender im Markt.

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Regionale Analyse 

Nordamerika: Wegweisende Innovationen dank FDA-Unterstützung und strategischen Investitionen

Nordamerika dominiert weiterhin den Markt für Organ-on-a-Chip-Systeme, angetrieben durch das intensive Engagement der FDA und substanzielle private Investitionen. Die kontinuierliche Zusammenarbeit der FDA mit Unternehmen wie Emulate im Rahmen von Kooperationsvereinbarungen in der Forschung hat ein günstiges regulatorisches Umfeld für die Einführung von Organ-on-a-Chip-Technologien geschaffen. Dieses förderliche Umfeld, gepaart mit bedeutenden Finanzierungsrunden wie der jüngsten Einwerbung von 168 Millionen US-Dollar durch Caris Life Sciences, unterstreicht das Engagement der Region für Innovationen. Führende Branchenakteure – darunter MIMETAS, InSphero und TARA Biosystems – integrieren künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen in ihre Organ-on-a-Chip-Plattformen und erweitern so die analytischen Fähigkeiten und die Genauigkeit der Vorhersagemodelle. Unterstützt durch einen florierenden Pharmasektor beschleunigen diese technologischen Fortschritte die Wirkstoffforschung und senken die Gesamtkosten der präklinischen Forschung.

Asien-Pazifik: Rasante Marktexpansion durch staatliche Unterstützung und Innovation

Der Markt für Organ-on-a-Chip-Systeme im asiatisch-pazifischen Raum verzeichnet ein bemerkenswertes Wachstum, angetrieben durch proaktive Regierungsinitiativen und aufstrebende lokale Biotech-Unternehmen. Länder wie Japan, Südkorea und Singapur fungieren als Innovationszentren, unterstützt von Instituten wie dem Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) und dem RIKEN Institute. Namhafte Unternehmen wie Anhui Luohua Biotechnology Co. Ltd., Beijing Daxiang Biotech Co., Ltd. und MineBio Life Sciences Limited erzielen bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung kostengünstiger und benutzerfreundlicher Organ-on-a-Chip-Lösungen. Strategische Allianzen, wie die zwischen CN Bio und Altis Biosystems, beschleunigen zudem die Einführung von Organ-on-a-Chip-Technologien in der Region. Pharmariesen wie Takeda Pharmaceutical und Daiichi Sankyo treiben das Marktwachstum weiter voran, indem sie Leber-on-a-Chip-Systeme zur Verbesserung des Arzneimittelstoffwechsels und zur Toxizitätsbewertung in präklinischen Phasen einsetzen.

Europa: Regulatorische Exzellenz als Motor für nachhaltige Marktentwicklung und Wachstum

Der europäische Markt für Organ-on-a-Chip-Systeme zeichnet sich durch solide regulatorische Rahmenbedingungen und gemeinsame Forschungsbemühungen aus, die zu nachhaltigem Wachstum führen. Die Europäische Arzneimittel-Agentur (EMA) und das Europäische Zentrum für die Validierung alternativer Methoden (ECVAM) fördern aktiv Organ-on-a-Chip-Lösungen als praktikable Alternative zu Tierversuchen. Großzügige Förderprogramme, darunter das Forschungs- und Innovationsbudget von Horizon Europe in Höhe von 95,5 Milliarden Euro, unterstreichen das Engagement der Region für die Förderung zukunftsweisender Entwicklungen. Um Terminologie und technische Spezifikationen zu standardisieren, treibt die Europäische Organ-on-Chip-Gesellschaft (EUROoCS) die internationale Harmonisierung voran und verbessert so Innovation und Interoperabilität. Trotz Herausforderungen wie hohen Implementierungskosten und technologischer Komplexität dürfte der europäische Markt von 2025 bis 2033 ein starkes jährliches Wachstum verzeichnen. Länder wie Deutschland, Großbritannien, Frankreich und die Niederlande tragen maßgeblich zu diesem Aufwärtstrend bei.

Aktuelle Entwicklungen auf dem Markt für Organ-on-a-Chip

Aktuelle Finanzierungen & Investitionen (2024)

April 2024

• CN Bio Innovations Ltd. sicherte sich 21 Millionen US-Dollar in einer Serie-B-Finanzierungsrunde
  • 10 Millionen Dollar von Bayland Capital
  • 5,5 Millionen US-Dollar von CN Innovations Holdings Ltd.
  • Schwerpunkt: Weiterentwicklung der Herz-auf-einem-Chip-Technologie

Strategische Partnerschaften & Kooperationen (2024)

11. Juni 2024

• MIMETAS ist eine Partnerschaft mit Argenx eingegangen
  • Zweck: Unterstützung bei der Beantragung eines Prüfpräparats (IND)
  • Technologie: Die OrganoPlate-Plattform wurde für einen In-vitro-Krankheitstest beim Menschen eingesetzt

7. Juli 2024

• Das Projekt SECRET mit Beteiligung von MIMETAS erhielt 2,5 Millionen Euro an EU-Fördergeldern
  • Schwerpunkt: Forschung zu perinatalen Zellsekretomen

4. Juni 2024

• MIMETAS arbeitete mit dem Naturalis Biodiversity Center und der Vrije Universiteit Amsterdam zusammen
  • Ziel: Erforschung der Toxizität von Schlangenbissen mithilfe eines 3D-Blutgefäßmodells

Produkteinführungen und Forschungsentwicklungen im Markt für Organ-on-a-Chip-Systeme (2024)

27. Januar 2025

• MIMETAS hat OrganoPlate UniFlow (UF) auf den Markt gebracht
  • Merkmal: Unidirektionales, schwerkraftgetriebenes, pumpenloses Durchflusssystem
  • Anwendung: Arzneimittelforschung und Krankheitsforschung

Durchbrüche in der klinischen Forschung (2024)

• Universitätsmedizin Berlin: Verwendeter Alveolen-Lungen-Chip für Studie zu bakterieller Lungenentzündung
• NIH: Leberchip für Forschung zu strahleninduzierten Leberschäden eingesetzt
• Cedars-Sinai: Einsatz eines Herzchip-Modells für Studien zur Kardiotoxizität von Krebsmedikamenten

Führende Akteure auf dem Markt für Organ-on-a-Chip

• Emulate, INC.
• Mimetas BV.
• Valo Health
• AIM Biotech Pte. Ltd.
• AxoSim, Inc.
• InSphero
• CN Bio Innovations Ltd
• SynVivo, Inc.
• TissUse GmbH
• AlveoliX AG
• Andere prominente Spieler

Überblick über die Marktsegmentierung:

Nach Produkt & Dienstleistungen

• Produkte
  • Instrumente
  • Organ-on-a-Chip-Geräte
    • Leber auf einem Chip
    • Lunge auf einem Chip
    • Darm auf einem Chip
    • Niere auf einem Chip
    • Herz auf einem Chip
    • Andere
• Dienstleistungen

Auf Antrag

• Arzneimittelentdeckung
• Toxikologische Forschung
• Andere

Von Endbenutzern

• Akademische und Forschungsinstitute
• Pharma- und Biotechnologieunternehmen
• Andere

Nach Region

• Nordamerika
  • Die USA
  • Kanada
  • Mexiko
• Europa
  • Westeuropa
    • Großbritannien
    • Deutschland
    • Frankreich
    • Italien
    • Spanien
    • Restliches Westeuropa
  • Osteuropa
    • Polen
    • Russland
    • Restliches Osteuropa
• Asien-Pazifik
  • China
  • Indien
  • Japan
  • Australien und Neuseeland
  • Südkorea
  • ASEAN
  • Rest des asiatisch-pazifischen Raums
• Naher Osten und Afrika (MEA)
  • Saudi-Arabien
  • Südafrika
  • Vereinigte Arabische Emirate
  • Rest von MEA
• Südamerika
  • Argentinien
  • Brasilien
  • Rest von Südamerika