成果報告書詳細
管理番号20100000001798
タイトル平成18年度-平成21年度成果報告書 健康安心イノベーションプログラム 再生医療評価研究開発事業 再生医療の早期実用化を目指した再生評価技術開発
公開日2010/11/10
報告書年度2006 - 2009
委託先名技術研究組合医療福祉機器研究所 三洋電機株式会社 オリンパス株式会社 株式会社エフケー光学研究所 (独)産業技術総合研究所
プロジェクト番号P05008
部署名バイオテクノロジー・医療技術開発部
和文要約件名:平成18年度-平成21年度成果報告書 健康安心イノベーションプログラム 再生医療評価研究開発事業 再生医療の早期実用化を目指した再生評価技術開発

1.間葉系幹細胞の一次培養プロセスの計測・評価技術開発:培養中に細胞特性の違いを簡便かつ高精度に評価する技術および計測装置の開発のため、細胞接着面近傍のみを励起できるエバネセント光を利用して、蛍光標識した抗体で染色した間葉系幹細胞を余剰抗体未洗浄のまま、通常の培養フラスコで観察可能な試作機を完成させた。又、増殖能の高い細胞は、小型で細胞核部分での厚みが増加している傾向にあることから、核にあたる部分の細胞厚みと平面形態から細胞増殖活性を評価する技術ならび装置の開発をおこなった。汎用顕微鏡に後付け可能なシステムにするため、焦点位置を簡便に上下動させる機構を持つ計測装置の試作機を完成させた。並行して、透過型位相シフトレーザ干渉顕微鏡(PLM)を用いて高い精度で計測する技術を開発した。これらの試作機はバイオジャパン2009への展示をおこなった。間葉系幹細胞の一次培養過程における形質転換に関する安全性を担保する評価基準として、p16遺伝子の変異のうちプロモーター領域のメチル化を検出する技術の開発を目標とし、PCR法とRT-MSP法の組み合わせにより、1万個に1個の割合でメチル化細胞が混在していても検出できる方法を開発した。この方法をTR案として纏め提案した。 2.骨の再生医療プロセスの計測・評価技術開発:骨基質産生量を非侵襲的ならびに経日的に高い精度で計測する技術および計測装置の開発のため、骨基質の形成過程で新生骨に取り込まれる性質を持つカルセインやテトラサイクリン等の蛍光物質を利用して、その蛍光強度から骨基質量、すなわち再生培養骨量を定量的に測定できる計測装置を開発した。試作機はバイオジャパン2009への展示もおこなった。計測技術に関してはASTMのF04.43に規格案を登録し関係者による討議を継続している。 3.軟骨の再生医療プロセスの計測・評価技術開発:関節軟骨の移植後の再生経過診断を行うために、DT-MRI法による関節軟骨の構造判定技術を開発した。測定したデータを取り纏めTR案を作成・提案し、さらに,国際標準規格化を目指し、ISO/TC150のPreliminary Work Item に進めることとなった。又、軟骨の主要な機能である力学特性と性状を非侵襲的に計測するために、光音響法による培養軟骨の粘弾性計測と、時間分解自家蛍光スペクトルによる性状評価を可能とする技術の開発を行なった。軟骨物性計測と性状評価に同一のレーザーを励起光源として採用し、同時計測を可能にした。標準化としてはASTMのF04.04に登録しドラフトを作成した。又、バイオジャパン2008にプロトタイプ装置を展示した。 4.心筋の再生医療プロセスの計測・評価技術開発:多点基板電極上で細胞シートの状態を確認し電極からの刺激に対して応答を検出するソフトの開発と、多点基板電極上から細胞シートを回収できる電極皿の開発を行った。筋芽細胞シート移植後の心臓表面の活動電位変化を計測し、移植細胞シートに起因するような活動電位変化は認められなかったことから、筋芽細胞シート移植の安全性を評価することが可能となり、有用性が示された。これらのデータの臨床研究へのフィードバックと、心臓に対する細胞シート移植のガイドライン案の作成を行った。 5.角膜の再生医療プロセスの計測・評価技術開発:培養上皮細胞シートに必要な評価項目を設定し、データをTR案として纏め提案してTR-T0014として承認された。さらに、経上皮電気抵抗(TER)を用いた新規細胞シート評価法を開発し、評価システムの最適化を実施している。
英文要約Title: Development of Evaluation Technology for Tissue Regeneration Aiming at Prompt Practical Usage of Regenerative Medicine (FY2006-FY2009) Final Report
1. Mesenchymal stem cells
We developed a method for imaging cell surfaces using evanescent wave for excitation of fluorescent dye conjugated antibodies against surface molecules, and fabricated a prototype device. We developed the technology and the device for assessing proliferation activity by thickness of cells in the nucleus area and the shapes in the optical microscope image. We developed the transmission phase-shifting laser interference microscope using the technology for thickness measurement of a cell with high accuracy. These prototype devices were exhibited at BioJapan 2009. The standard method to ensure the safety of human mesenchymal stem cells as for oncogenic transformation has not yet been established. We developed the standard monitoring system to detect the methylation in the promoter region of the p16 gene with the sensitivity of 0.01% and made up JIS-TR to standardize this evaluation method.
2. Bone
It is necessary for the bone tissue regeneration that technology and equipment to detect bone matrix volume by non-invasive method with high sensitivity. We have developed an equipment which allow us to measure the volume by detecting fluorescence of calcein or tetracycline which was incorporated into the bone matrix and it was exhibited at BioJapan 2009. To standardize this evaluation method, we have registered the draft as a new work item for the ASTM.
3. Cartilage
We succeeded to evaluate in vivo structure of articular cartilage using DT-MRI by improving the sequence and coil of MRI device used in clinical.
To standardize this evaluation method, we have registered the draft for a JIS/TR and for a new work item of the ISO/TC150. We developed a prototype system of photoacoustic measurement for evaluation of biomechanical properties of tissue-engineered cartilage and it was exhibited at BioJapan2008. We examined the correlation between biomechanical properties measured by the photoacoustic method and conventional invasive rheometer using tissue-engineered cartilage as samples. We have registered the draft as a new work item for the ASTM.
4. Heart muscle
The state of the cell sheet was confirmed on a multi-electrode array and the electrode dush that was able to collect the cell sheet from the multi-electrode array was developed with the development of software that detected the response for stimulation from the electrode. The action potential change in the cardiac surface after the myoblast seat was transplanted was measured, the action potential change that originated in the transplant cell seat became possible to evaluate the safety of the myoblast seat transplant because it had not been admitted it, and utility was shown.
5. Corneal
We have proposed JIS/TR which is a validation system regarding the cultivated-epithelial cell sheet quality and it was approved as TR-T0014. The new cell sheet evaluation method that uses transepithelial electrical resistance (TER) is developed, and the optimization of the evaluation system is executed.
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