研究開発された技術紹介

再生医療への大きな期待により、国や企業が多額の研究費により難治性疾患治療法の確立を急ぎ目指している。iPS細胞は主に手作業で培養されており、生存率などの品質が低く、細胞の形質にバラつきが多く、また手間やコストも必要とされる中で、再生医療には高品質で大量の細胞が要る。そこで本研究にて臨床現場に普及し易い低コストの大量継代培養自動化システムを構築し、品質、バラつき、コストを満足する細胞の提供を目指す。

・細胞継代培養「JiSS」での大量培養に向けたプロトコル（製造法）の構築
-シリンジ型の25ml、50mlガラス製培養ベッセルならびに大量培養に向く10ml樹脂製培養ベッセルを開発し、それぞれの最適培養条件を確認した。
-細胞小片化のための金属メッシュフィルタ周辺の構造最適化を行った。
-1.0×10^8（1億）個のiPS細胞が得られることを実証した。
-得られたiPS細胞は心筋細胞に分化し、この心筋細胞シートが拍動することを確認した。このシートは、冷凍保存が可能であった。
-CO2インキュベータが不要となる回転培養ユニットを開発した。恒温温度は37±0.3℃で制御できた。
・「JiSS」を適用した臨床応用可能な低コストのiPS細胞継代培養自動化システムの構築
-継代培養自動化システムを構成するターンテーブル、ジョイントステージ、小片化・分散ユニットを開発した。
-臨床応用向けの装置に使用可能な低コストアクチュエーターを開発し、このアクチュエーターによる培養ベッセル移送ユニットを開発した。
-本自動化システムにより、1.0×10^8（1億）個のiPS細胞が得られた。
-培養に使用した培地の微生物検査では、菌やマイコプラズマなどの汚染は確認されなかった。

・細胞継代培養「JiSS」での大量培養に向けたプロトコル（製造法）の構築
-「JiSS」の培養ベッセルの開発、培養方法、細胞小片化の最適化を進め、1.0×10^8（1億）個の概念実証を実施し、「JiSS」によるiPS細胞が心筋細胞に分化することを確認した。
-「JiSS」向けの回転培養ユニット（量産試作）の開発に成功した。
・「JiSS」を適用した臨床応用可能な低コストのiPS細胞継代培養自動化システムの構築
-「JiSS」を適用した臨床応用可能な継代培養自動化システムを開発し、樹脂製培養ベッセルによる1.0×10^8（1億）個の概念実証に成功した。
-本システムは、回転培養ユニットとiPS細胞継代培養自動化ユニットで構成されており、iPS細胞継代培養の過程で微生物汚染が無いことを確認した。

・特願2017-004993（H28/1/19）「大量細胞培養システム及びそれに用いるベッセル間細胞液移送装置並びに回転細胞培養装置」

「JiSS」を適用したiPS細胞継代培養自動化システムを用いることで手作業の工程が無くなり、高品質なiPS細胞を低コストで、細胞シート等の製造に十分な数（1億個）だけ製造することができる。

「JiSS」については特定川下企業への紹介は進めており、2020年度末までに得られた実験データ等を持って 2021 年度初めから積極的に「JiSS」の導入検討に向けた紹介を開始する。その後は、2024 年度の実用化を目標に、2022～ 2023 年度にかけて導入検討を実施し、臨床応用に資するための特性・品質や安全性 の評価を実施する予定としている。また、大学・研究機関や他の川下企業となるベンチャー企業等へのアプローチを図るために追加研究開発での成果については学会総会での対外発表や学術論文投稿を行い、「JiSS」の成果や実績を示し、遅くとも 2024 年度から新しい川下企業等への導入検討を予定している。

今回開発したシステムは臨床現場に普及し易い低コストの大量継代培養自動化システムであり、品質、バラつき、コストを満足する細胞を、細胞シート等の製造に十分な数（1億個）だけ提供することができる。

本研究開発において開発に成功した回転培養ユニットならびにiPS細胞自動継代培養自動化システムについては、翌年度からiPS細胞ユーザーを中心にパイロットユーザーとなる研究機関等の探索、関係強化を図り、営業販売に使用できるデータ取得を進める予定である。

・今回開発した継代培養自動化システムで使用した培地から、微量のエンドトキシンが検出された。エンドトキシンを低減するために培養ベッセルの製造法を改善する必要がある。
・今回の開発では当初の目標である1.0×10^8個（1億個）のiPS細胞が得られたが、外科的治療用の軟骨等の大型組織においては10億個以上のiPS細胞が必要である。そのため、「JiSS」の更なる大量培養や高効率化が必須課題である。