東京大学生産技術研究所酒井・西川研究室（臓器・生体システム工学）
過去の研究グラント

[ 過去の研究グラント ]




文科省科研費・萌芽研究
「機能的胆管ネットワークを配備した肝組織の体外体内一貫構築」
JST・戦略的イノベーション創出推進事業
「網膜細胞移植医療に用いるヒトiPS 細胞から移植細胞への分化誘導に係わる工程
および品質管理技術の開発」
（平成24～26年度）

プロジェクトマネージャー・研究リーダー : 紀ノ岡正博（大阪大学大学院工学研究科・教授）
開発リーダー : 阿部浩久（(株)島津製作所・基盤技術研究所・主任研究員）
構成機関 : (株)島津製作所，マイクロニクス(株)，大日本印刷(株)，東洋製罐(株)，(株)細胞科学研究所，(有)スペース・バイオ・ラボラトリーズ，大阪大学，東京電機大学，神奈川工科大学，名古屋大学，(独)医薬基盤研究所，東京大学

目標 : 治療対象は，ｉＰＳ細胞の最大の課題である発がんの懸念を少しでも軽減し，早期の臨床研究を実現するために，移植細胞の数が１０の４乗個程度で済み，かつ移植細胞の安全性が全細胞について担保できる網膜細胞移植による加齢黄斑変性症，網膜色素変性症に焦点を置く．移植細胞について保証できる培養技術，評価技術，選択技術や装置の開発が最も重要な課題であるとの認識の下，自動装置の開発（操る技術），非侵襲モニタリング技術の開発（観る技術，測る技術），工程シミュレータの開発（診る技術）を産学合同で確立し，全ての細胞を１細胞ごとに安全性を担保できるオールインワン細胞調製装置を構築する．本技術は，3Sの構築 (安心，安全，安価；Security, Safety and cost-Saving)によるWin－Winの枠組みを作り，再生医療に必要な細胞が安全かつ適正価格での供給を実現，再生医療全般の普及への貢献すること目指す．東大分生研では，ヒトiPS細胞の大量増殖・分化誘導培養の基本技術の確立を目指し，①凝集体懸濁培養における酸素操作条件の確立，②凝集体懸濁培養における固定化技術の確立を行う（代表：酒井康行，分担：小森喜久夫，堀口一樹）.


文科省科研費・挑戦的萌芽研究
「初代培養細胞群からの生理学的肺胞モデルの構築と経肺吸収率予測への利用」
（平成26～28年度）

代表 : 酒井康行
分担 : 諏訪部章（岩手医科大学教授）・小笠原理恵（岩手医科大学助教），岩沢こころ（生研特任研究員）

概要 : 肺胞を構成するI 型・II 型上皮細胞および肺胞マクロファージをラット肺から分離精製し，適切に再構成することで，ラット個体を用いる経肺暴露試験のin vitro 版ともいえる高度に生理学的な培養肺胞モデルを構築，数理モデルと組み合わせることで，培養系を基礎としたin vivo 経肺吸収率の予測手法の確立を目指す．半透膜型培養系を基礎とし，培養液・基底膜/共培養・凹型構造等を検討することで，面積の95%がガス交換に特化したI 型上皮細胞で，残り5%がサーファクタント産生を担うII 型上皮細胞で覆われ，マクロファージが配置され内腔側はガス相に直接暴露されるようなin vivo をより良く再現する肺胞モデルを構築し，蛍光性のナノ粒子透過実験にて，ラットin vivo 実験と予測吸収率を比較する．


JST・再生医療実現拠点ネットワークプログラム　疾患・組織別実用化研究拠点（拠点Ｂ）
iPS細胞を基盤とする次世代型膵島移植療法の開発拠点
（技術開発期間：平成25～27年度）

○拠点機関：東京大学
拠点長 : 宮島篤（東大分生研教授）
分担者 : 酒井康行，竹内昌治（東大生研教授）、興津輝（東大生研特任教授）、道上達夫（東大総合文化研究科准教授）
○分担機関：国立国際医療研究センター
分担者 : 霜田雅之（研究所・膵島移植プロジェクト研究長）、大河内仁志（研究所・細胞組織再生医学研究部長）
○分担機関 : 実験動物中央研究所，佐々木えりか（応用発生生物学研究センター長）
○分担機関 : 株式会社カネカ　加藤智久（メディカルデバイス開発研究所・基幹研究員）

概要 : 本拠点では、拠点長らが開発したヒトiPS細胞からの機能的膵島の分化誘導系と免疫隔離膜を使った移植法を基盤として、脳死ドナーからの膵島移植法に代わる次世代型膵島移植療法を開発・確立し、ドナー不足という問題を抜本的に解決すると共に、総合的な医療コスト削減に寄与することを究極の目的とする。その達成のために、iPS細胞由来膵島の作製と大量培養・移植法の開発を行う東大チーム（基礎細胞生物学者に加えて、培養組織工学研究者や株式会社カネカを含む）に、国立国際医療研究センターの臨床膵島移植研究チーム（実中研がマーモセット糖尿病モデルで協力）が分担機関として連携し拠点を形成し、一体となって研究開発を行う。３年間の技術開発期間では、要素技術の開発を経てマーモセットへの移植を行い、まずは少数例で安全性・効果の評価を行うことを達成目標とする。４年間の本格実施期間Iでは、前半でマーモセットでの一連の実験を終了することを第一の目的とする。また、要素技術の大スケール化と省コスト化を行いつつ、後半で必要に応じてカニクイザルでの安全性・効果の確認を行う。さらに、その結果を基に各種手続きとCPC運用準備を経て、First-in-man試験を開始することを第三の目的とする。３年間の本格実施期間IIでは、First-in-man試験結果をふまえて既存の標準治療（インスリン注射療法）との比較試験を行うことで、本移植療法の優位性を示し、適応の普及と拡大を目指す。


NEDO
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事業
（H26～31およびH26～H28）

研究体制
○サブPL : 紀ノ岡正博（大阪大学大学院工学研究科教授）（①iPS）
○サブPL : 阿久津英憲（国立成育医療研究センター研究所・再生医療センター生殖・細胞医療研究部　幹細胞・生殖学研究室（②MSC）
○幹細胞評価基盤技術研究組合（21機関）
○共同研究機関：東京大学等７機関

概要 :本事業では、個々のプロセスをモジュール化したフレキシブルモジュラープラットフォームを採用し、「①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（同種移植を前提とし、細胞バンクにおけるiPS細胞の大量製造技術（到達細胞量＞1010 cells）、細胞バンク由来のiPS細胞を原料とした網膜色素上皮細胞に対する製造技術、および肝細胞製造に対する基礎技術）」、および「②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（自家から他家移植を目指し，複数種の間葉系幹細胞に対する製造技術（到達細胞量<109 cells））」を構築する。その際、製造において国産かつ本物の製造技術構築を目指し、自動培養技術、分離・精製技術、梱包技術、保存技術、幹細胞評価技術、つなぐ技術、スケジューリングおよびデータ予測技術の個別要素技術を開発する。再生医療が先行し進む体性細胞を対象とした、項目②の間葉系幹細胞の領域では、安全性と経済性を考慮した上で、より高品質な細胞原料を供給するための幹細胞評価技術、自動培養技術、分離・精製技術および保存技術の要素を重点的に開発する。さらに、項目②で得られる臨床応用に根ざした開発技術・成果を発展的に項目①へ応用可能な体制を構築する。


経済産業省 産業技術研究開発
「低炭素社会を実現する超軽量・高強度革新的融合材料プロジェクト（NEDO交付金以外分） ナノ材料の安全・安心確保のための国際先導的安全性評価技術の開発 (METIナノ安全プロジェクト)」
（平成23～27年度）

プロジェクト・リーダー：武林亨（慶應義塾大学 教授）
サブ・プロジェクト・リーダー：福島昭治（日本バイオアッセイ研究センター 所長）
サブ・プロジェクト・リーダー：本田一匡 ((独)産業技術総合研究所)
本プロジェクトでは、化学物質審査規制法の適用を想定しつつ、多様なナノ材料のリスクを合理的かつ効率的に評価・管理するための枠組みを構築するため、その基盤となるナノ材料の有害性評価および製品使用・廃棄時の排出・暴露評価に関する手法開発を行う。
(独)産業技術総合研究所(安全科学研究部門 代表 蒲生昌志) 再委託
「培養肺胞モデル評価系の開発と数理モデル化への利用方法に関する研究開発」
代表 : 酒井康行
分担 : 岩沢こころ (特任研究員)、青山拓矢(酒井研院生)

目標 : ナノ粒子の経肺暴露にて最初の標的臓器でありかつ体内取り込みを行う肺胞上皮に着目し、培養細胞を用いた肺胞障害・取り込み評価系を開発し、さらに動物試験結果と組み合わせて有害性評価に活用する方法を提案する。 ヒト由来の肺胞上皮株細胞・マクロファージを用いた系とラットの初代培養の肺胞上皮細胞・マクロファージから成る系の2つの評価系において，界面活性剤様物質を高濃度で含む肺胞内腔液を含む，実際のin vivoの肺胞内環境の忠実な再現を目指す．この肺胞内腔液を介した暴露の場合，ナノ粒子の分散状態・取り込みを大きく左右していると考えられるが，既存のin vitro評価系においては、全く考慮がなされていない状況にある。また，ラットの初代培養肺胞上皮細胞・マクロファージを用いた評価系はラットの気管内投与試験のin vitro版であるとみなせるが，ナノ材料の評価にはほとんど用いられていない。 評価系確立後，障害性・取り込みに関わる一連の反応を数理モデルで記述し、そのパラメータを決定する。最終的には、ラット初代培養系の結果を、ラット気管内投与試験の結果の数理モデル構築に反映させ、さらに、ヒトへの外挿についての示唆を得る。


文科省科研費・基盤研究（A）
「埋込み型膵島・肝組織の設計・生体外構築育成のための方法論の確立と実証」
（平成22～26年度）

代表 : 酒井康行
分担 : 新野俊樹（生研准教授），白樫了（生研准教授），
伊藤大知（医学系研究科・疾患生命工学センター准教授），Pang Yaun（酒井研院生）

目標 : 肝・膵島といった代謝組織を対象とし，生体と同オーダーの単位体積当り機能と抗血栓性とを保持する埋込み型組織相当物について，その設計と構築育成を可能とする工学的方法論の確立とその実証を目標とする．流路配備に関しては，拡散で酸素が供給しえるサイズの組織エレメントを一定の空間に充填しその間隙によって，それ以上のマクロスケールでは三次元担体内に設計・配備された人工的流路ネットワークによって，マルチスケールで物質交換性を確保し，包括的な単位体積当りの機能向上を目指す．また，高密度組織の育成における最大の問題である酸素不足の抜本的な解決のために，組織育成用の人工赤血球を新たに開発すると共に，全ての血液との接触面を血管内皮細胞で覆うことで抗血栓性確保を達成する．これらを通じて，大動物を用いる前臨床試験を展望可能とする.


JST・CREST
研究領域「人工多能性幹細胞（iPS細胞）作製・制御等の医療基盤技術」における
「肝分化指向性iPS細胞からの高機能性肝組織の構築」
（平成22～27年度）

代表 : 宮島篤（東大分生研教授）
構成機関 : 東大分生研「肝構成細胞の分離と肝組織の再構築法の開発」
代表 : 宮島篤

構成機関 : 東大生研「酸素透過膜培養による擬似三次元肝組織構築」
代表 : 酒井康行
分担 : 小森喜久夫，小島伸彦，篠原満利恵

構成機関 : （独）国立がん研究センター「iPS細胞の肝細胞分化とHCV複製能評価」
代表 : 落谷孝広（がん転移研究室・独立室長）

目標 : 無限増殖性の組織幹細胞やES/iPS細胞を用いた機能的なヒト肝細胞誘導には、肝疾患のメカニズム解明から再生医療や創薬研究まで広範な用途が期待される.しかしながら、現状での到達度は依然として胎児または新生児の肝組織レベルであり、成熟肝組織の持つ多種多様な機能やヒト肝炎ウイルスの感染・増殖性などの特性は実現されていない.これは、生体肝における肝実質細胞の極性や非実質細胞との三次元的組織構造を再構築する技術開発およびiPS細胞の分化誘導技術との融合が不十分であるためであると考えられる.そこで本研究では、マウスをモデルとして肝実質および非実質細胞を適切に三次元的に配置した肝組織をin vitroで構築し、酸素透過プレートなど工学的技術と融合して肝機能の最適化を図る.一方、肝細胞への分化指向性の高いヒトiPS細胞（Hepa-iPS細胞）を肝臓等の内胚葉組織から樹立し、肝細胞へ再現性のよい効率的な分化誘導系を確立する.さらに、これら２つの技術を融合して、iPS細胞由来の肝細胞をこの肝組織構築法に適用して、ヒトiPS細胞から成熟肝レベルの多様な肝機能を発現し、肝炎ウイルスの感染・増殖が可能なヒト肝組織をin vitroで構築することを目標とする.


JST・CREST
研究領域「プロセスインテグレーションによる機能発現ナノシステムの創製」における
「マイクロ・ナノ統合アプローチによる細胞・組織Showcaseの構築」

代表 : 藤井輝夫（東大生研教授）
構成機関 : 東大生研「マイクロ・ナノ統合アプローチによる細胞・組織Showcaseの構築」
代表 : 藤井輝夫

構成機関 : ガン研究会・研究所「人工バイオ界面を用いたデバイス開発に関する研究」
代表 : 芝清隆（癌研究会癌研究所・蛋白創製研究部・部長）

構成機関 : 国立成育医療センター・研究所
「分化可視化ES/iPS細胞の樹立とデバイスを用いた分化誘導法に関する研究」
代表 : 阿久津英憲（国立成育医療センター研究所・生殖医療研究部・室長）

目標 : 細胞や組織の挙動、を理解する上で、細胞外微小環境が大きな役割を果たすことが指摘されて久しいが、従来の実験手法では、細胞を取り巻く微小環境を精密に設計・制御することが困難であった。本研究では、マイクロ流体デバイスの内部に、人工バイオ界面を組み込むことより、細胞外微小環境におけるマイクロスケール（細胞のサイズと同程度のスケール）での液性及び流れの条件と、ナノスケール（細胞表面の生体分子と同程度のスケール）の分子間相互作用すなわち細胞の接着条件とを統合的に設計・制御できるシステムの確立を目指す。このシステムを用いて、ES細胞やiPS細胞ならびにがん細胞、特に血中循環腫瘍細胞（CTC: Circulating Tumor Cells）の界面における挙動を仔細に提示、すなわち「Showcasing」することを目標とし、システムが発現する機能を利用して具体的なデバイスを実現する。酒井は，藤井教授の研究班に所属し，組織へのガン転移プロセスを可視化可能な細胞マイクロデバイスの開発を担当している（担当：　酒井康行，小森喜久夫，Mohammad Mahfuz Chowdhury）．

HP : http://www.microfluidics.iis.u-tokyo.ac.jp/crest/index_j.html


文科省科研費・萌芽研究
「機能的胆管ネットワークを配備した肝組織の体外体内一貫構築」
（平成22～24年度）

代表 : 酒井康行
分担 : 落谷孝広（（独）国立がん研究センター・がん転移研究室・独立室長）,
勝田毅（酒井研院生）

目標 : 本研究では，微細パターニング技術等を利用した高度な移植デバイスのinvitroにおける構築と，移植後のin vivoの再生能力の両者をフルに融合活用することで，血液側と胆管側に分かれた生体肝組織での輸送代謝を再現可能な肝組織を構築することを目的とする．生体外では，肝実質細胞と血管内皮細胞からなるコンパートメントと，胆汁回収リザーバーと胆管上皮細胞からなるコンパートメントを個別に構築し，これらを重ね合わせて移植デバイスを作成する．この前駆組織の実質細胞側を疾患モデル動物の腸間膜血管茎上に移植し，ネットワーク状に配した胆管を介してリザーバーへと回収することを目標とする．本研究は，胆汁排泄機能をも保持した埋め込み型人工肝開発の足がかりとなる


BEANS

内容 : Life-BEANS（代表・竹内昌治生研准教授）に，三菱メディエンス・藤井輝夫生研教授とともに参加しています．創薬スクリーニング・安全性試験のための極性を維持した肝細胞培養デバイスの開発を目標としています（担当：酒井康行，小森喜久夫，小島伸彦）．

HP : http://www.beanspj.org/

厚労科研（化学物質リスク研究事業）
「家庭用品に由来する化学物質の多経路暴露評価手法の開発に関する研究」

代表 : 神野秀人（国立医薬品食品衛生研究所・生活衛生化学部第一室長）
構成機関 : 国立衛研・神野秀人ら
「コンピュータケミストリを利用した家庭用品中化学物質の多経路暴露評価手法の開発」
構成機関 : 東北文化大・野崎敦夫（教授）ら
「家庭用品から放散する化学物質の定量的・速度論的評価手法の開発」
構成機関 : 国立衛研・伊佐間和郎（療品部室長）ら
「家庭用品から汗・唾液で溶出する化学物質の定量的・速度論的評価手法の開発」
構成機関 : 東大生研・酒井康行ら
「家庭用品から放散する化学物質の吸入率評価手法の開発」
構成機関 : 城西大薬・杉林堅次ら（教授）
「家庭用品から溶出する化学物質の経皮吸収率評価手法の開発」
構成機関 : 岡山大薬・埴岡伸光ら（准教授）
「暴露経路依存的な異物代謝予測手法の開発に関する研究」
構成機関 : 国立衛研・香川聡子（主任研究官）
「家庭用品に由来する室内環境化学物質の網羅的解析手法の開発」

目標 : 本研究ではリスク評価の精度やスループットに決定的な影響を及ぼしえる暴露評価について，家庭用品に由来する化学物質」の多経路（経起動，経皮，経口）からの生体への取り込み量を適切に推定するための評価手法開発を目指すと共に，異なる経路で同一の化学物質に暴露された場合の生体影響の等価性についても，異物代謝の観点から検討を行う（分担，酒井康行，小森喜久夫，田中玄弥）．


（独）農業・食品産業技術総合研究機構　生物系特定産業技術研究支援センター　
生物系産業創出のための異分野融合研究支援事業
「家畜受精卵生体外育成用マイクロバイオリアクターシステムの開発」
（平成19年～23年度）

コーディネーター : 酒井康行
構成機関 : 東大生研「受精卵育成に適した基礎マイクロバイオリアクター開発」
代表 : 酒井康行
分担 : 藤井輝夫（生研教授），竹内昌治（生研准教授）小森喜久夫（酒井研助教），
木村啓志（藤井研特任助教），中村寛子（藤井研特任研究員）

構成機関 : （独）家畜改良ンター
「マイクロバイオリアクターを用いたウシ受精卵の培養と受胎試験」
代表 : 今井敬

構成機関 : 大日本印刷（株）「マイクロバイオリアクター量産化と大量処理用システムの開発」
代表 土屋勝則

目標 : 三機関のコンソーシアム型のプロジェクトであり，全体の目標は，マイクロ流体デバイス技術を駆使することで、黒毛和牛等の高品質受精卵を効率的に得るバイオリアクター育成システムを研究開発し、育成受精卵のウシ受胎試験での評価を行うことである.システムは、生体内微細環境を模倣する構造を持つリアクターがアレイ化された構造を持ち、個別受精卵の活性を非破壊的に評価しつつ育成可能とするものである.最終的には1,000個受精卵に対応したプロトタイプシステムを提示する.これは、特にわが国固有の優良品種である黒毛和牛の良好な受精卵の安定供給を実現し、輸出をも視野に入れた食肉産業の新たな展開に道を開く.

HP : http://brain.naro.affrc.go.jp/tokyo/gijutu/saitaku/19/6katikujyuseiran.htm





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