成果報告書詳細
管理番号20160000000028
タイトル平成26年度成果報告書 再生医療の産業化に向けた細胞製造・加工システムの開発 ヒト多能性幹細胞由来の再生医療製品製造システムの開発 (心筋・神経・網膜色素上皮・肝細胞)、ヒト間葉系幹細胞由来の再生医療製品製造システムの開発
公開日2016/2/20
報告書年度2014 - 2014
委託先名国立大学法人大阪大学 幹細胞評価基盤技術研究組合 国立大学法人東京大学 国立大学法人名古屋大学 独立行政法人医薬基盤研究所 学校法人東海大学 国立大学法人京都大学 国立大学法人京都大学再生医学研究所 学校法人東京女子医科大学
プロジェクト番号P14006
部署名ロボット・機械システム部
和文要約 「ヒト多能性幹細胞由来の再生医療製品製造システムの開発(網膜色素上皮・肝細胞)」では、主として未分化iPS細胞の増幅を目指した「自動培養技術」における要素技術(自動操作および大量培養技術ならびにこれらを支える基盤技術として細胞外基質の開発、保存条件や安定性の検討、未分化状態逸脱細胞除去技術)の開発を行った。「分離・精製技術」、「形成・梱包技術」、「保存・輸送技術」、および「幹細胞評価技術」については、分化誘導後に必要となる未分化細胞除去技術の開発を行い、先行するヒト間葉系幹細胞グループの課題と連動して開発を進めた。調整費にて分注・閉栓操作の試験機を試作した。「つなぐ技術」では除染検証を実施し、調整費にて資材導入モジュールおよび搬送ポッド付手作業モジュールを試作した。「スケジューリング・データ予測技術」では、システム運用方法フローおよびスケジューラの機能仕様を作成した。「産業化支援」として、ユーザー探索を実施し、経済性(コスト)評価や、競合知財の分析、欧米の動向分析・調査を行った。
 「ヒト間葉系幹細胞由来の再生医療製品製造システムの開発」では、3種類の由来の異なる体性幹細胞(骨髄由来、臍帯由来、軟骨組織由来)を用いてシステム構築を行った(その後、調整費により脂肪由来の間葉系幹細胞が追加された)。分離精製システムの開発では、世界で初めてアイソレータに内蔵可能なセルソータの開発を開始し、ソートヘッドの試作を完成させた。品質評価システムの開発では、有望なマーカー候補を単離し、QPCR、レクチンチップ、ELISA、CGHアレイの製品化が具体的になった。培養技術の開発では、培養液、培養基材、自動培養装置を連動的に開発し、軟骨モデル細胞の大量培養に成功した。輸送保存技術の開発では、ケミカリー・ディファインドの凍結保存液を作製すると共に、輸送用温度履歴管理システムを開発した。上述のシステムの妥当性を検証するために異種移植モデルの立ち上げを行った。
 「ヒト多能性幹細胞由来の再生医療製品製造システムの開発(心筋・神経)」では、再生医療に適用可能なグレードの培地および培地基材、低コスト化を実現するためのサイトカイン等構成成分の代替品化合物、最大1010個/バッチの細胞培養が可能な自動培養装置、安定高効率と低コスト化および大スケール化を実現するための分化誘導法、大スケール化と自動化に適した分化誘導プロセスと装置、および大スケール培養と分化誘導後の多能性幹細胞由来の目的分化細胞の分離・精製技術の開発を行った。材料融合型移植片作製技術の開発とその評価、多能性幹細胞、分化細胞および細胞加工品の製造工程における品質管理、ヒト多能性幹細胞および分化細胞の(凍結)保存液、保存方法、凍結あるいは凍結/解凍法・技術、および細胞製品の搬送システムの開発を行った。市場性調査・事業化戦略を立案した。個別要素技術と開発機器を組み合わせて、全体を連結して一貫管理する細胞製品製造システムを構築し、製造工程管理システムを開発して、再生医療用細胞製品の事業化を検討した。
英文要約 In “Development of a production system for regenerative medicinal cells from human induced pluripotent stem cells (retinal pigment epithelium cells and hepatocytes)”, an automated cell production system was designed and prototypes of the critical modules equipped with aseptic interfaces were fabricated. The large scale cell expansion system was developed and the biological safety of the culture vessel was investigated. Fundamental technologies such as a novel technique for removal of the deviated cells from undifferentiated state were developed. An element prototype of a cell dispensing and bottle sealing equipment was designed. Design of an integrated production management system was started. The cell behaviors were considered by discrete model based on cellular automation method. Economic evaluation and an analysis of competitive intellectual properties were carried out and the gist of strategy (draft) for acquisition of the world market was summarized.
In “Development of a production system for regenerative medicinal cells from human mesenchymal stem cells”, three types of somatic stem cells (bone marrow derived, umbilical cord derived, cartilage derived) were used; adipose derived cells were added later. We started to produce the world's first cell-sorter that can be built in an isolator, and finished the trial model of sort head. Several markers were isolated and commercialization of QPCR, lectin-chip, ELISA and CGH array was materialized. We developed medium, substrate and auto culture system in cooperation. Mass cultivation of cartilage model cells was accomplished. Chemically-defined cryopreservation medium and temperature historical management system were produced. Xenograft model was established for validation of developed system in this project.
In “Development of a production system for regenerative medicinal cells from human induced pluripotent stem cells (cardiomyocytes and nerve cells)”, culture medium and devices applicable for regenerative medicine, alternative compounds of cytokines, maximum 1010 cells/batch automated culture equipment, the differentiation inducing method to achieve a stable high efficiency and low cost, devices and differentiation induction process suitable for large-scale and automation, separation and purification technology for the desired differentiated cells were developed. Development and evaluation of material fusion type graft fabrication technology were performed. Quality management, preservation and transportation were developed. Evaluation and prediction of the market and competition were carried out. Integrated management by connecting the whole construction of a cellular product manufacturing system, manufacturing process control system development, and commercialization study of regenerative medicine for cell product were developed.
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