DNAナノテクノロジー市場、2033年までに255億7000万米ドルに達すると予測

-世界のDNAナノテクノロジー市場は2024年に47億7,000万米ドルと評価され、2025～2033年の予測期間中に21.50%のCAGRで成長し、2033年までに255億7,000万米ドルに達すると予想されています。

DNAナノテクノロジーは、DNAのユニークな特性を活用してナノスケールの構造やデバイスを作製することで、産業に革命をもたらしています。市場はDNA折り紙、ナノロボティクス、データストレージの進歩によって牽引されており、その用途はヘルスケア、エレクトロニクス、環境モニタリングなど多岐にわたります。DNAナノ構造は、15～26塩基対の四面体構造から最大500nmの大型折り紙構造まで、比類のない精密な設計と機能性を備えています。これらの構造は、薬物送達、バイオセンシング、分子計算といった複雑なタスクを実行するように設計できるため、DNAナノテクノロジーは現代のナノスケールイノベーションの礎となっています。

DNAナノテクノロジー市場は、DNAが1グラムあたり最大215ペタバイトという膨大な量のデータを保存できる能力と、数千年にも及ぶ潜在的寿命によってさらに推進されています。DNAデータストレージのエラー率は極めて低く、欠失と置換はそれぞれ1000ヌクレオチドあたり6.7と7.9の割合で発生します。さらに、DNAベースのセンサーはフェムトモル濃度でバイオマーカーを検出できるため、診断においてかつてない感度を提供します。ナノロボットが90%の効率で薬剤を送達できるヘルスケアなどの産業へのDNAナノテクノロジーの統合は、その変革の可能性を際立たせています。市場が成長を続けるにつれ、DNAナノテクノロジーは科学技術の限界を再定義する準備が整っています。

DNAナノテクノロジー市場は精密エンジニアリングに優れており、正確な寸法と機能を備えたナノ構造の作製を可能にします。例えば、DNAオリガミは50～500nmの静的フレームワークの構築を可能にし、DNAナノフラワーのようなより複雑なデザインでは200nmから数マイクロメートルに及ぶこともあります。DNAの持続長は剛性の指標であり、A/Tリッチ配列では26.5nm、G/Cリッチ配列では56.0nmと変化し、機械特性をカスタマイズすることが可能です。塩基組成を変更することで、DNAの曲げ剛性を20%、ねじれの柔軟性を最大5倍まで変化させることができ、エンジニアはナノ構造を設計するための多用途なツールキットを利用できるようになります。

DNAナノ構造の機械的特性も同様に優れており、剛性は形状に応じて0.1～10 nN/nmの範囲です。DNAナノテクノロジー市場におけるDNAオリガミ構造は、凍結乾燥することで分子結晶を形成でき、6ヶ月以上安定した状態を保つため、長期的な使用が可能です。複雑なDNAオリガミ構造の折り畳み率は、最適化された条件下では最大90%に達する可能性があり、これらの技術の効率性を際立たせています。これらの機能により、DNAナノテクノロジーは、DNAオリガミ構造に1構造あたり最大50,000個の薬物分子を充填できる薬物送達など、高精度が求められる用途における強力なツールとなっています。このような高精度でDNAを設計できる能力は、複数の分野におけるイノベーションを推進しています。

DNAナノロボットは医療イノベーションの最前線にあり、DNAナノテクノロジー市場において正確かつ効率的な薬剤送達ソリューションを提供しています。これらのナノロボットは、通常ナノメートル単位の大きさで、1台あたり最大数千分子のペイロードを運ぶことができます。標的への精密な標的指向により、特定の細胞種への薬剤送達を最大90%の効率で実現し、オフターゲット効果を最小限に抑え、治療効果を向上させます。DNAオリガミ構造は、ドキソルビシン（DOX）などの薬剤を1構造あたり最大5万分子まで搭載できるように設計できるため、がん治療をはじめとする様々な治療法において非常に効果的です。

DNAナノテクノロジー市場におけるDNAナノロボットの機械的能力も同様に驚異的で、DNAピストンは数ナノメートルの直線変位を実現し、ローターは毎秒数回転の速度に達します。DNAベースの分子モーターは最大50ピコニュートンの力を発生でき、これは生物の分子モーターに匹敵します。これらの特性により、DNAナノロボットは生物系内を移動したり、正確な場所へ薬剤を送達したりするなど、複雑なタスクを実行できます。生体液中のDNAオリガミ構造の安定性は、化学修飾によって数時間から数日へと延長できるため、持続的な機能を確保できます。DNAナノロボティクスの進歩は、薬剤送達などの医療用途に革命をもたらす可能性を秘めています。

DNAベースのバイオセンサーは、その卓越した感度と特異性により、診断に変革をもたらしています。電気化学DNAバイオセンサーは、核酸、タンパク質、そして小さな生体分子をピコモルからフェムトモルの濃度で検出することができ、疾患検出において比類のない精度を提供します。グラフェンベースのDNAバイオセンサーは、特定のバイオマーカーに対してアトモル濃度という低濃度での検出限界を実証しており、光学DNAバイオセンサーは単一分子の検出も可能です。これらの性能により、DNAバイオセンサーは疾患の早期診断とモニタリングにおいて非常に貴重なツールとなっています。

エバネッセント波技術を用いた光ファイバーDNAバイオセンサーは、ピコモルレベルの検出限界を達成でき、多層カーボンナノチューブを用いたDNAハイブリダイゼーションセンサーは、ナノモルレベルの標的を検出できます。DNAベースのナノバイオセンサーは、数分から数時間の応答時間で遺伝子マーカーやがんマーカーを検出でき、迅速かつ信頼性の高い結果を提供します。ピコニュートンレベルの力を測定できるDNAベースの機械式センサーの力感度は、生物学研究におけるその有用性をさらに高めます。DNAバイオセンサーは進化を続け、診断と個別化医療の発展において重要な役割を果たすことが期待されています。

• アリゾナ州立大学：DNAナノテクノロジー関連の2つのプロジェクトに対し、国立科学財団（NSF）から合計600万ドルの助成金を受領しました。このうち300万ドルはDNAナノエレクトロニクスの開発に、300万ドルはDNAベースのエレクトロニクスに焦点を当てたプロジェクトにそれぞれ交付されました。

• オハイオ州立大学とデューク大学: センシング、ソフトロボット、エネルギー、情報ストレージ、医療への応用を目的とした DNA ナノデバイスの研究に対して、NSF の「未来を革新し設計するための材料設計 (DMREF)」プログラムから 200 万ドルの助成金を獲得しました。

• アルバニー大学：Arun Richard Chandrasekaran 氏は、生物医学および材料科学への応用を目的とした DNA ナノテクノロジーの研究のため、国立一般医学研究所から 195 万ドルの助成金を受け取りました。

• Aligned Bio: 単一分子 DNA 分析用のナノワイヤ製造技術の開発とスケールアップを加速するために、資金調達ラウンドで 1,940 万スウェーデンクローナ (約 160 万ユーロ) を確保しました。

• Nanovery：DNAナノテクノロジーを用いたがん診断ソリューションの開発を進めるため、185万ポンド（約235万ドル）以上を調達しました。これには、複数の投資家からの寄付と、Innovate UKからの75万ポンドの助成金が含まれます。
• DNAナノボット：治療薬の標的送達を目的としたDNAナノ粒子プラットフォームの拡大を目指し、2024年1月にプレシード投資ラウンドを完了した。具体的な金額は非公開。

• 米国農務省国立食品農業研究所 (NIFA): DNA ナノテクノロジーに関わるプロジェクトを含むナノテクノロジー研究に 380 万ドルの助成金を授与。

• 国家ナノテクノロジーイニシアチブ (NNI): 特定の資金ではありませんが、この米国政府のイニシアチブは連邦政府のナノテクノロジーの研究開発を調整し、DNAナノテクノロジーなどのさまざまなプロジェクトをサポートしています。

• Imec.xpand ベンチャーキャピタルファンド: DNA ナノテクノロジー プロジェクトを含む可能性のあるチップおよびナノテクノロジーへの投資を対象とする 3 億 2,000 万ドルのファンドを発表しました。

• 世界の DNA ナノテクノロジー市場の成長: 特定の資金ではありませんが、世界の DNA ナノテクノロジー市場は 2023 年の 43 億 4,000 万ドルから 2031 年までに 242 億 9,000 万ドルに成長すると予測されており、この分野への全体的な投資が大幅に増加することが示されています。

2024年のDNAナノテクノロジー市場は、科学と医学の限界を押し広げる革新的なスタートアップ企業によって大きく変貌を遂げつつあります。その先頭に立つのはDNA Nanobots社で、同社は2024年1月にプレシード投資ラウンドを完了しましたが、具体的な投資額は未公表です。同社は、標的化学療法、ワクチン、ポイントオブケア診断のためのDNAベースのナノデバイスを開発しています。同社の機能化された遺伝子送達システムと、複雑なDNAナノボットの組み立てに関するコンサルティングサービスは、精密医療における新たな基準を確立しつつあります。もう一つの注目すべき企業は、Code Bio社です。同社は、非ウイルス性の多価合成DNA送達プラットフォーム「3DNA」のパイオニアです。この技術は、免疫原性やサイズ制限といったウイルスベースの送達システムの限界を克服し、治療用途においてより効率的で安全な代替手段を提供することを目指しています。

Palamedrix社は、生体サンプル中の小分子を捕捉するように設計されたバイオセンサーで大きな注目を集めており、DNAナノテクノロジー市場において精密な診断と治療モニタリングを可能にしています。同社の技術は、特定の分子の検出・分析方法に革命をもたらす可能性を秘めています。一方、NanoBots社は、がん細胞を識別して結合できるプログラム可能なDNAロボットの開発に注力しています。これらのDNAロボットは、体内でがん細胞を標的にして破壊するなど、特定のタスクを実行できるため、がん治療に画期的なアプローチを提供します。Tilibit Nanosystems社は、公開情報が限られているものの、DNAナノテクノロジー分野全体に貢献し、イノベーションのエコシステムをさらに豊かにしています。

• NuProbe
• GATTAquant
• DNA Nanobots, LLC:
• Parabon NanoLabs, Inc
• SomaLogic
• Nanogami
• tilibit nanosystems GmbH
• AltraTech
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• 動的DNAナノテクノロジー

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