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世界の3D細胞培養市場は、2024年に26億4310万米ドルと評価され、2033年までに78億1970万米ドルに達し、2025年から2033年の年平均成長率（CAGR）は12.69%と予測されています。2024年には北米が市場の39.8%以上を占め、主導的な地位を確立しています。
この市場成長の主な要因は、創薬・開発における3D細胞培養モデルの採用増加です。これらのモデルは従来の2D培養と比較して生体内条件をより良く再現できるため、バイオメディカル研究、特にがんや再生医療において、より正確で効率的かつ費用対効果の高いプラットフォームへの需要が高まっています。足場材料、バイオリアクター、培養培地の技術進歩も、3D培養システムの性能と拡張性を向上させています。さらに、個別化医療への投資増加、動物実験削減への注力、組織工学や臓器チップ技術への関心の高まりも市場拡大に貢献しています。米国市場も、個別化医療への注力、より正確な薬剤試験モデルの必要性、慢性疾患の有病率上昇が成長を牽引しています。
主要な市場トレンドとして、まず細胞ベース研究の進展が挙げられます。3D細胞培養システムは、創薬、腫瘍研究、幹細胞の挙動理解に広く採用され、生体内の生理的条件を密接に模倣することで予測精度を高めます。特にがん研究では、腫瘍微小環境を正確に模倣できるモデルの開発を可能にし、2020年に世界で1930万件以上の新規がん症例が記録された現状において、その重要性が増しています。
次に、臓器チップ（OoC）モデルの需要増加があります。OoCシステムは3D細胞培養技術を用いてヒト臓器の機能を模倣し、薬剤試験や疾患モデリングに有用です。この技術は動物実験への依存を減らし、倫理的・実用的な利点を提供し、薬剤候補の研究開発コストを最大25%削減できる可能性があります。
さらに、個別化医療への注力が高まっています。これは、生体内環境を密接に模倣する3D細胞培養のような生理学的に関連性の高いモデルを必要とします。これらのモデルは、個々の患者の反応に関する正確な洞察を提供し、個別化された治療戦略の開発を可能にします。カナダ政府の「All for One」精密医療パートナーシップのような資金提供イニシアチブも市場を後押ししています。
最後に、動物実験からの倫理的転換があります。動物ベースの研究の倫理的・科学的限界への認識が高まり、ヒトに関連するモデルの開発努力が強化されています。世界中の規制機関による動物実験ガイドラインの厳格化を受け、企業は高度なin vitroシステムを採用しています。オルガノイドや足場ベースのモデルを含む3D細胞培養技術は、従来のメソッドよりも生理的条件を効果的に再現し、毒性スクリーニングや疾患モデリングにおける予測精度を高めます。EUが資金提供するENLIGHTプロジェクトによるミニチュアヒト膵臓モデルの作成など、バイオプリンティング技術の進歩もこの傾向を加速させています。
3D細胞培養市場は、医療応用から培養肉生産まで多岐にわたり、2025年から2033年にかけて世界的に成長が予測されています。IMARC Groupの分析によると、市場は製品、用途、エンドユーザー、地域に基づいて分類されています。
製品別では、足場ベース型プラットフォームが2024年に約48.9%の市場シェアを占め、市場を牽引しています。これは、自然な細胞外マトリックスを模倣し、従来の2D培養と比較して細胞の成長と分化により現実的な環境を提供する能力によるものです。これらのプラットフォームは、細胞間の相互作用、栄養拡散、老廃物除去を改善し、細胞の生存率、機能性、組織形成を高めます。薬物試験、組織工学、疾患モデリングなど多様な用途をサポートし、先進的な薬物開発、個別化医療、再生医療への需要増加が成長を後押ししています。
用途別では、がん研究が3D細胞培養市場で最大のシェアを占めています。これは、腫瘍挙動の改善されたモデルを必要とする研究の進展によるものです。従来の2D培養では生体内腫瘍の特性を模倣できないため、3D細胞培養はがん細胞の発生、浸潤、治療抵抗性を理解する上で不可欠です。また、3D培養は治療の毒性や有効性を予測できるため、がん治療開発の貴重なツールとなっています。がん罹患率の継続的な上昇と標的治療へのニーズの高まりが、がん研究における3D細胞培養技術の需要を押し上げています。
エンドユーザー別では、バイオテクノロジーおよび製薬企業が2024年に約46.7%の市場シェアで市場をリードしています。これらの企業は、薬物発見、開発、試験のために高度な細胞培養モデルに依存しており、薬物の有効性、毒性、安全性を予測するためのより正確なin vitroシステムを必要としています。個別化医療の傾向、小型化、動物実験要件の削減も3D培養プラットフォームの使用を促進しています。さらに、薬物発見と治療効果の最適化のための先進的な3D細胞培養ソリューションに、多額の研究開発（R&D）資金が投入されています。
地域別では、北米が2024年に39.8%以上の最大の市場シェアを占めています。北米の3D細胞培養市場は、薬物発見、がん研究、個別化医療における生物医学研究への投資増加、従来の2D培養よりもヒト組織挙動をより良く再現するモデルの採用、がんや心血管疾患などの慢性疾患の有病率上昇、足場材料、バイオインク、培養培地の技術進歩、動物実験削減への規制圧力、主要な業界プレーヤーや研究機関の存在によって牽引されています。
特に米国は、北米市場で76.80%以上の最大の市場シェアを占めています。2024年には約2,001,140件の新規がん症例が特定され、611,720人が死亡すると推定されており、効果的な治療法開発のための高度な研究ツールの需要が高まっています。3D細胞培養システムは、生体内の腫瘍微小環境を模倣する点で2Dよりも生物学的に関連性の高いアプローチを提供し、がんの進行、転移、治療反応に関するより良い洞察を可能にします。
欧州の3D細胞培養市場も堅調に成長しており、2010年から2022年の間に製薬R&D支出が年間平均4.4%増加し、278億ユーロから462億ユーロに達しました。この支出増加は、個別化医療や標的治療への注力と相まって、3D細胞培養システムのような生理学的に関連性の高い新規技術の採用を促進しています。
アジア太平洋地域の3D細胞培養市場も、この地域でのがん症例の増加に伴い力強く成長しています。2020年には、アジアで診断された上位5つのがん（肺がん、乳がん、大腸がん、胃がん、肝臓がん）が合計で数百万件に上り、これらの疾患の研究における高度な研究ツールとモデルの必要性が高まっています。3D細胞培養システムは、生体内の腫瘍微小環境を密接に模倣する生理学的に関連性の高いモデルを提供することで、がん研究に比類ない利点をもたらしています。
全体として、3D細胞培養市場は、R&D投資の増加、個別化医療の進展、薬物発見と開発を強化するための革新的なin vitroモデルへの需要の高まりによって、今後も成長が予測されます。
3D細胞培養市場は、精密医療への注目の高まりと医療・研究インフラの拡大を背景に、アジア太平洋地域で急速な成長が見込まれています。この技術は、腫瘍学研究の重要なギャップを埋め、市場拡大を促進します。
ラテンアメリカでは、年間約150万件の新規がん症例と70万人の死亡が報告されており、がん有病率の急増が市場を牽引しています。3D細胞培養システムは、生体内条件を再現する生理学的に関連性の高いモデルを提供し、がん研究、創薬、個別化治療開発に不可欠です。研究インフラの近代化と精密医療の導入が進むことで、患者転帰の改善とがん関連負担の軽減に貢献すると期待されます。
中東およびアフリカ地域でも、がんの有病率上昇に伴い市場は飛躍的に成長すると予測されています。人口高齢化や都市化により、2040年までに一部地域ではがん罹患率が大幅に増加する見込みです。この状況は、3D細胞培養システムを含む高度な研究・治療ソリューションの必要性を高めています。政府および民間部門による医療・研究インフラへの投資が、技術採用を後押しし、地域の医療課題に対処するでしょう。
3D細胞培養市場は競争が激しく、Thermo Fisher Scientific、Corning Incorporated、Merck KGaA、Lonza Group AGなどの主要企業が製品革新に注力し、生体内条件を模倣した高度なプラットフォームを提供しています。中小企業も疾患モデルや研究ソリューションを提供し、戦略的提携や買収が頻繁に行われています。技術改善と未充足ニーズへの対応に向けたR&D投資も活発です。本レポートでは、主要企業の詳細なプロファイルを含む競争環境の包括的な分析を提供しています。
最近の動向として、2025年1月にはInventia Life Scienceが創薬・疾患研究向けのハイスループット3D細胞培養プラットフォーム「RASTRUM™ Allegro」を発表。2024年10月にはMicroQuinが微小重力下での3Dがん細胞培養を通じてがん細胞を標的とする新しい小分子薬を発見しました。また、Univercells Technologiesはバイオリアクター「Scale-X Nexo」を、Curi Bioは電気生理学研究プラットフォームを、Corning Life Sciencesはスフェロイド操作を容易にするElplasiaプレートを発売するなど、技術革新が続いています。
本レポートは、2019年から2033年までの3D細胞培養市場の包括的な定量的分析を提供し、市場の推進要因、課題、機会に関する最新情報を提供します。主要な地域市場および国レベルの市場を特定し、ポーターのファイブフォース分析を通じて業界の競争レベルと魅力を評価します。ステークホルダーは、競争環境の分析を通じて、市場における主要企業の現在の位置を把握し、戦略策定に役立てることができます。
1 序文
2 範囲と方法論
2.1 調査目的
2.2 関係者
2.3 データソース
2.3.1 一次情報源
2.3.2 二次情報源
2.4 市場推定
2.4.1 ボトムアップアプローチ
2.4.2 トップダウンアプローチ
2.5 予測方法論
3 エグゼクティブサマリー
4 はじめに
4.1 概要
4.2 主要な業界トレンド
5 世界の3D細胞培養市場
5.1 市場概要
5.2 市場実績
5.3 COVID-19の影響
5.4 市場予測
6 製品別市場内訳
6.1 スキャフォールドベースプラットフォーム
6.1.1 市場トレンド
6.1.2 市場予測
6.2 スキャフォールドフリープラットフォーム
6.2.1 市場トレンド
6.2.2 市場予測
6.3 マイクロチップ
6.3.1 市場トレンド
6.3.2 市場予測
6.4 バイオリアクター
6.4.1 市場トレンド
6.4.2 市場予測
6.5 その他
6.5.1 市場トレンド
6.5.2 市場予測
7 用途別市場内訳
7.1 がん研究
7.1.1 市場トレンド
7.1.2 市場予測
7.2 幹細胞研究
7.2.1 市場トレンド
7.2.2 市場予測
7.3 創薬
7.3.1 市場トレンド
7.3.2 市場予測
7.4 再生医療
7.4.1 市場トレンド
7.4.2 市場予測
7.5 その他
7.5.1 市場トレンド
7.5.2 市場予測
8 エンドユーザー別市場内訳
8.1 バイオテクノロジー・製薬企業
8.1.1 市場トレンド
8.1.2 市場予測
8.2 受託研究機関
8.2.1 市場トレンド
8.2.2 市場予測
8.3 学術機関
8.3.1 市場トレンド
8.3.2 市場予測
8.4 その他
8.4.1 市場トレンド
8.4.2 市場予測
9 地域別市場内訳
9.1 北米
9.1.1 米国
9.1.1.1 市場トレンド
9.1.1.2 市場予測
9.1.2 カナダ
9.1.2.1 市場トレンド
9.1.2.2 市場予測
9.2 アジア太平洋
9.2.1 中国
9.2.1.1 市場トレンド
9.2.1.2 市場予測
9.2.2 日本
9.2.2.1 市場トレンド
9.2.2.2 市場予測
9.2.3 インド
9.2.3.1 市場トレンド
9.2.3.2 市場予測
9.2.4 韓国
9.2.4.1 市場トレンド
9.2.4.2 市場予測
9.2.5 オーストラリア
9.2.5.1 市場トレンド
9.2.5.2 市場予測
9.2.6 インドネシア
9.2.6.1 市場トレンド
9.2.6.2 市場予測
9.2.7 その他
9.2.7.1 市場トレンド
9.2.7.2 市場予測
9.3 ヨーロッパ
9.3.1 ドイツ
9.3.1.1 市場トレンド
9.3.1.2 市場予測
9.3.2 フランス
9.3.2.1 市場トレンド
9.3.2.2 市場予測
9.3.3 英国
9.3.3.1 市場トレンド
9.3.3.2 市場予測
9.3.4 イタリア
9.3.4.1 市場トレンド
9.3.4.2 市場予測
9.3.5 スペイン
9.3.5.1 市場トレンド
9.3.5.2 市場予測
9.3.6 ロシア
9.3.6.1 市場トレンド
9.3.6.2 市場予測
9.3.7 その他
9.3.7.1 市場トレンド
9.3.7.2 市場予測
9.4 ラテンアメリカ
9.4.1 ブラジル
9.4.1.1 市場動向
9.4.1.2 市場予測
9.4.2 メキシコ
9.4.2.1 市場動向
9.4.2.2 市場予測
9.4.3 その他
9.4.3.1 市場動向
9.4.3.2 市場予測
9.5 中東およびアフリカ
9.5.1 市場動向
9.5.2 国別市場内訳
9.5.3 市場予測
10 SWOT分析
10.1 概要
10.2 強み
10.3 弱み
10.4 機会
10.5 脅威
11 バリューチェーン分析
12 ポーターの5フォース分析
12.1 概要
12.2 買い手の交渉力
12.3 供給者の交渉力
12.4 競争の度合い
12.5 新規参入の脅威
12.6 代替品の脅威
13 価格分析
14 競争環境
14.1 市場構造
14.2 主要企業
14.3 主要企業のプロファイル
14.3.1 3D Biotek LLC
14.3.1.1 企業概要
14.3.1.2 製品ポートフォリオ
14.3.2 Advanced Biomatrix Inc.
14.3.2.1 企業概要
14.3.2.2 製品ポートフォリオ
14.3.3 Avantor Inc.
14.3.3.1 企業概要
14.3.3.2 製品ポートフォリオ
14.3.3.3 財務状況
14.3.4 CN Bio Innovations Limited
14.3.4.1 企業概要
14.3.4.2 製品ポートフォリオ
14.3.5 Corning Incorporated
14.3.5.1 企業概要
14.3.5.2 製品ポートフォリオ
14.3.5.3 財務状況
14.3.5.4 SWOT分析
14.3.6 Emulate Inc.
14.3.6.1 企業概要
14.3.6.2 製品ポートフォリオ
14.3.7 InSphero AG
14.3.7.1 企業概要
14.3.7.2 製品ポートフォリオ
14.3.8 Lonza Group AG
14.3.8.1 企業概要
14.3.8.2 製品ポートフォリオ
14.3.8.3 財務状況
14.3.8.4 SWOT分析
14.3.9 Merck KGaA
14.3.9.1 企業概要
14.3.9.2 製品ポートフォリオ
14.3.9.3 財務状況
14.3.9.4 SWOT分析
14.3.10 Promocell GmbH
14.3.10.1 企業概要
14.3.10.2 製品ポートフォリオ
14.3.11 Synthecon Inc
14.3.11.1 企業概要
14.3.11.2 製品ポートフォリオ
14.3.12 Thermo Fisher Scientific Inc.
14.3.12.1 企業概要
14.3.12.2 製品ポートフォリオ
14.3.12.3 財務状況
14.3.12.4 SWOT分析
図のリスト
図1：世界の3D細胞培養市場：主要な推進要因と課題
図2：世界の3D細胞培養市場：販売額（百万米ドル）、2019-2024年
図3：世界の3D細胞培養市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図4：世界の3D細胞培養市場：製品別内訳（%）、2024年
図5：世界の3D細胞培養市場：用途別内訳（%）、2024年
図6：世界の3D細胞培養市場：最終用途別内訳（%）、2024年
図7：世界の3D細胞培養市場：地域別内訳（%）、2024年
図8：世界の3D細胞培養（足場ベースプラットフォーム）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図9：世界の3D細胞培養（足場ベースプラットフォーム）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図10：世界の3D細胞培養（足場フリープラットフォーム）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図11：世界の3D細胞培養（足場フリープラットフォーム）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025-2033年
図12：世界：3D細胞培養（マイクロチップ）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図13：世界：3D細胞培養（マイクロチップ）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図14：世界：3D細胞培養（バイオリアクター）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図15：世界：3D細胞培養（バイオリアクター）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図16：世界：3D細胞培養（その他の製品）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図17：世界：3D細胞培養（その他の製品）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図18：世界：3D細胞培養（がん研究）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図19：世界：3D細胞培養（がん研究）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図20：世界：3D細胞培養（幹細胞研究）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図21：世界：3D細胞培養（幹細胞研究）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図22：世界：3D細胞培養（創薬）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図23：世界：3D細胞培養（創薬）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図24：世界：3D細胞培養（再生医療）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図25：世界：3D細胞培養（再生医療）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図26：世界：3D細胞培養（その他の用途）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図27：世界：3D細胞培養（その他の用途）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図28：世界：3D細胞培養（バイオテクノロジー・製薬企業）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図29：世界：3D細胞培養（バイオテクノロジー・製薬企業）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図30：世界：3D細胞培養（受託研究機関）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図31：世界：3D細胞培養（受託研究機関）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図32：世界：3D細胞培養（学術機関）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図33：世界：3D細胞培養（学術機関）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図34：世界：3D細胞培養（その他のエンドユーザー）市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図35：世界：3D細胞培養（その他のエンドユーザー）市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図36：北米：3D細胞培養市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図37：北米：3D細胞培養市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図38：米国：3D細胞培養市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図39：米国：3D細胞培養市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図40：カナダ：3D細胞培養市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図41：カナダ：3D細胞培養市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図42：アジア太平洋：3D細胞培養市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図43：アジア太平洋：3D細胞培養市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図44：中国：3D細胞培養市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図45：中国：3D細胞培養市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図46：日本：3D細胞培養市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図47：日本：3D細胞培養市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図48：インド：3D細胞培養市場：販売額（百万米ドル）、2019年および2024年
図49：インド：3D細胞培養市場予測：販売額（百万米ドル）、2025年～2033年
図50：韓国：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図51：韓国：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図52：オーストラリア：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図53：オーストラリア：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図54：インドネシア：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図55：インドネシア：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図56：その他：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図57：その他：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図58：欧州：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図59：欧州：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図60：ドイツ：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図61：ドイツ：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図62：フランス：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図63：フランス：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図64：英国：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図65：英国：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図66：イタリア：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図67：イタリア：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図68：スペイン：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図69：スペイン：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図70：ロシア：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図71：ロシア：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図72：その他：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図73：その他：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図74：中南米：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図75：中南米：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図76：ブラジル：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図77：ブラジル：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図78：メキシコ：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図79：メキシコ：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図80：その他：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図81：その他：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図82：中東・アフリカ：3D細胞培養市場：売上高（百万米ドル）、2019年および2024年
図83：中東・アフリカ：3D細胞培養市場：国別内訳（%）、2024年
図84：中東・アフリカ：3D細胞培養市場予測：売上高（百万米ドル）、2025年～2033年
図85：世界：3D細胞培養産業：SWOT分析
図86：世界：3D細胞培養産業：バリューチェーン分析
図87：世界：3D細胞培養産業：ポーターの5フォース分析
3D細胞培養とは、細胞を三次元的な環境下で培養する技術を指します。従来の二次元培養が細胞を平らな表面に接着させて増殖させるのに対し、3D細胞培養では細胞が互いに、また細胞外マトリックス（ECM）と立体的に相互作用できる環境を提供します。これにより、生体内（in vivo）の組織構造や生理学的状態をより忠実に再現することが可能となり、細胞の形態、増殖、分化、遺伝子発現、薬物応答などが生体に近い挙動を示すことが期待されます。この技術は、細胞が単層で培養される二次元環境では見られない、より複雑な細胞間コミュニケーションや組織形成を促進します。
3D細胞培養にはいくつかの主要な種類があります。足場を用いる方法としては、ハイドロゲル（例：マトリゲル、コラーゲン、フィブリン、合成ポリマーなど）や多孔性足場（例：エレクトロスピニング繊維、セラミック足場）が挙げられます。これらの足場は、細胞が接着し、増殖するための物理的な支持体や生化学的なシグナルを提供します。一方、足場を用いない方法としては、ハンギングドロップ法、低接着性プレート、磁気浮上法、バイオリアクター（例：スピナーフラスコ、回転壁型培養器）などがあります。これらの方法では、細胞が自ら凝集してスフェロイドやオルガノイドといった三次元構造を形成します。特にスフェロイドやオルガノイドは、特定の組織や臓器のミニチュア版として機能し、複雑な細胞構成や機能を持つことが特徴です。
この技術の用途は多岐にわたります。医薬品開発においては、薬物の毒性評価や有効性スクリーニングにおいて、より生体に近い反応を予測できるため、開発プロセスの効率化に貢献します。疾患モデルとしては、がん、神経変性疾患、感染症などの病態を三次元的に再現し、病気のメカニズム解明や新規治療法の開発に役立てられています。再生医療や組織工学の分野では、人工組織や臓器の作製に応用され、将来的には移植医療への貢献が期待されます。基礎研究においても、細胞生物学や発生生物学における細胞間相互作用や組織形成のメカニズム解明に不可欠なツールとなっています。また、患者由来のオルガノイドを用いた個別化医療では、患者ごとの薬物感受性試験に利用され、最適な治療法の選択に貢献します。
関連技術としては、バイオプリンティングが挙げられます。これは、細胞と生体材料を三次元的に積層して組織や臓器を構築する技術で、3D細胞培養の応用範囲を大きく広げています。マイクロ流体デバイスは、微細な流路内で細胞を培養し、栄養供給や老廃物除去を精密に制御することで、生体内の微小環境を模倣します。オルガンオンチップ技術は、このマイクロ流体デバイスと3D細胞培養を組み合わせ、単一または複数の臓器の機能をチップ上で再現し、薬物試験や疾患研究に利用されます。また、共焦点顕微鏡やライトシート顕微鏡などの高度なイメージング技術は、3D培養された細胞構造を非侵襲的に詳細に観察するために不可欠です。計算モデリングも、3D環境下での細胞挙動を予測し、培養条件の最適化に役立っています。さらに、ハイスループットスクリーニング（HTS）システムも3D培養に対応するよう進化しており、多数のサンプルを効率的に評価することが可能になっています。