幹細胞医療の実用化技術と産業展望

Implementation Technologies and Industry Outlook of Stem Cell Therapy

第1章　幹細胞医療の産業化動向
1　産業全体図、規制・標準化・ビジネスモデルの世界動向　　　江上美芽
1.1　産業としての全体図概観
1.2　Process Analytical Technology (“PAT”)と国際標準化
1.2.1　PAT
1.2.2　国際標準化
1.3　新たな承認・認定体制、細胞培養加工の外部委託動向
1.3.1　海外の動向
1.3.2　日本の動向
1.3.3　新たな再生医療ビジネスモデルの展望

2　薬事から見た再生医療周辺技術とバイオマテリアル　　　　川上浩司
2.1　米国における再生医療関連技術の薬事申請
2.2　IND申請
2.3　IND申請における指摘事項への対応
2.4　おわりに

第2章　現状の細胞ソース
1　ヒト細胞・組織の入手と利用　　　　菅原桂
1.1　はじめに
1.2　細胞・組織加工製品に用いられる細胞　-自家と同種-
1.3　ヒト細胞・組織の入手と利用に関する現状
1.4　非臨床試験におけるヒト細胞・組織の入手と使用の実際
1.5　当社の倫理基本方針と倫理委員会
1.6　おわりに

2　幹(再生)細胞分離・濃縮用デバイス　　　岩畔英樹
2.1　はじめに
2.2　幹細胞研究の実態
2.3　臨床応用の実態
2.4　脂肪組織由来再生(幹)細胞と完全閉鎖型細胞分離機器の開発
2.5　細胞分離機器を用いた臨床応用
2.5.1　乳癌術後の乳房再建
2.5.2　虚血性心疾患(慢性および急性)
2.6　まとめ
2.7　おわりに

3　骨髄間葉系幹細胞分離デバイスの開発　　　小林明
3.1　はじめに
3.2　間葉系幹細胞分離デバイスの特徴
3.2.1　開発の背景
3.2.2　製品の形態及び使用方法
3.2.3　デバイスの基本分離性能
3.3　間葉系幹細胞分離デバイスの新展開
3.4　今後の展開　

4　組織採取と組織処理・細胞単離の実際　　　高木亮、大和雅之
4.1　はじめに
4.2　フィーダーレイヤーを用いた表皮角化細胞の培養
4.3　フィーダーレイヤーを用いない重層扁平上皮細胞の培養
4.4　口腔粘膜上皮細胞を用いた再生医療
4.5　結語

5　組織処理・細胞単離の自動化　　　　久保寛嗣
5.1　はじめに
5.2　細胞シート製造の流れ
5.3　手作業での細胞シート作製から自動化によるファクトリーでの高品質・大量生産へ
5.4　細胞単離・初代培養工程
5.4.1　細胞単離における自動化
5.5　品質管理のためのモニタリングシステム
5.5.1　非侵襲モニタリングシステム
5.6　おわりに

6　幹細胞を利用した再生医療最適化に向けた展望　　　桜田一洋
6.1　はじめに
6.2　再生医療の治療戦略
6.2.1　新しい医療を開発するプロセス
6.2.2　機械論的細胞組織補充の課題
6.2.3　再生誘導療法の課題
6.3　細胞医療の同等性問題
6.4　再生医療による新しい価値の提供
6.4.1　新しい再生誘導能の賦与とその可否
6.4.2　先制的再生医療

第3章　幹細胞の未分化維持培養と分化誘導
1　幹細胞用無血清培地の開発 加藤幸夫、邵金昌、長谷川森一、西村正宏、桂由紀、中村憲正、辻紘一郎
1.1　血清含有培養液の欠点と無血清培養液の利点
1.2　無血清培養液の要件
1.3　初期の無血清培養液
1.4　ヒト胚性幹細胞(ES細胞)用の無血清培養液
1.5　間葉系幹細胞(MSC)用の無血清培地:STK2の開発
1.6　ヒト初代MSC用(分離用)無血清培養液:STK1
1.7　ヒトMSC分化用無血清培地:STK3
1.8　STKの共通成分と追加成分
1.9　無血清培養で使用する酵素液
1.10　各種ヒト組織由来MSCの無血清培養
1.11　各種動物MSCの無血清培養
1.12　無血清MSCの生体内での骨形成能
1.13　関節疾患治療に用いる他家滑膜MSCの増幅
1.14　滑膜MSC由来Tissue Engineered Construct(TEC)の作製
1.15　培養液開発の課題

2　幹細胞培養専用培地の開発　　　　　淺井康行
2.1　はじめに
2.2　ReproFF2の登場
2.3　ReproFF2での長期間接着培養
2.4　ReproFF2での長期間非接着培養
2.5　おわりに

3　医療用細胞培養培地の安全性について　　　佐々木哲二
3.1　はじめに
3.2　原料の留意点
3.2.1　生産用培地と医療用培地の安全性の対応の違い
3.2.2　培地原料の問題点
3.2.3　生体由来原料
3.2.4　調整水
3.3　危険因子
3.3.1　培地の安全性試験項目
3.3.2　毒性物質
3.3.3　感染性物質

4　膜を利用した細胞培養法　　　　岩元潮
4.1　はじめに
4.2　透析培養システムの設計
4.3　実験方法
4.4　実験結果
4.4.1　細胞の増殖と心筋分化
4.4.2　培養環境:培養槽内のpH、乳酸濃度、およびグルコース濃度変化
4.4.3　EBの解析:直径とTunel染色
4.5　再現性の確認 (n=6)
4.6　まとめ

5　多能性幹細胞の未分化維持培養と分化誘導の具体例　　　　松浦勝久
5.1　はじめに
5.2　多能性幹細胞の未分化大量増幅
5.3　多能性幹細胞からの心筋分化誘導
5.4　まとめ

6　ヒト間葉系幹細胞を用いた再生治療　　　岩田隆紀
6.1　はじめに
6.2　幹細胞の拡大培養の難易度とその解決の方策
6.2.1　酵素消化方法の選定
6.2.2　初期接着の向上
6.2.3　低密度培養によるCFU-Fの濃縮
6.3　目的細胞への分化誘導の至適化を図るための検討要件とその意味
6.3.1　多分化能を確認するための分化誘導
6.3.2　移植前処置としての分化誘導
6.4　分化誘導後の安全性評価の考察
6.5　まとめ

第4章　細胞への遺伝子導入・組織化
1　再生医療における細胞加工　　　　　水谷学　
1.1　再生医療の現状
1.2　目的細胞を大量確保する必要性と現状の細胞移植法における課題
1.3　細胞加工における今後の展望

2　細胞への遺伝子導入による治療技術(1)　　峰野純一
2.1　はじめに
2.2　遺伝子導入用ウイルスベクター
2.2.1　レトロウイルスベクター
2.2.2　レンチウイルスベクター
2.2.3　アデノウイルスベクター
2.2.4　アデノ随伴ウイルスベクター(AAV)
2.2.5　センダイウイルスベクター
2.3　遺伝子治療における成果
2.3.1　レトロウイルスベクターを用いた遺伝子治療の成果―悪性黒色腫の遺伝子治療(TCR遺伝子治療)
2.3.2　レンチウイルスベクターを用いた遺伝子治療の成果―βサラセミアの遺伝子治療
2.3.3　AAVベクターを用いた遺伝子治療の成果―先天性黒内障(Leber congenital amaurosis:LCA)の遺伝子治療
2.4　おわりに

3　細胞への遺伝子導入による治療技術(2)　　　吉崎慎二、木村幸乃、石田尾武文
3.1　はじめに
3.2　遺伝子導入による癌治療
3.2.1　遺伝子導入技術
3.2.2　癌治療と遺伝子導入技術
3.3　おわりに

4　遺伝子導入された幹細胞の可能性　　 酒井明
4.1　はじめに
4.2　iPS細胞の意義
4.3　iPS細胞の樹立法
4.3.1　遺伝子導入方法
4.3.2　リプログラミング遺伝子/初期化因子
4.3.3　生体試料
4.4　日本におけるiPS細胞研究活動
4.5　今後の展望

5　足場材料を用いた再生治療の可能性　　　　　山我美佳、兼子博章
5.1　はじめに
5.2　ティッシュ・エンジニアリング
5.2.1　ティッシュ・エンジニアリングと足場材料
5.2.2　足場の立体成形加工技術
5.3　エレクトロスピニング法(電界紡糸法)について
5.3.1　エレクトロスピニング法(電界紡糸法)とは
5.3.2　エレクトロスピニング法の特徴
5.3.3　生分解性脂肪族ポリエステルを用いた例
5.3.4　立体成形加工例
5.4　足場材料の区分と規制、安全性への配慮
5.4.1　足場材料を用いた再生医療製品の区分
5.4.2　足場材料に使用する原材料の安全性
5.5　まとめ

6　バイオマテリアルとしてのゼラチン、コラーゲン　　　平岡陽介、塚本啓司
6.1　はじめに
6.2　ゼラチン、コラーゲンとは
6.2.1　コラーゲンの生化学的特性
6.2.2　原材料
6.2.3　コラーゲンおよびゼラチンの製造方法および製品分類
6.3　バイオマテリアルとしてゼラチン・コラーゲンの特性
6.3.1　生体吸収性
6.3.2　生体吸収性期間の制御
6.3.3　生体親和性
6.3.4　種々の形状への加工性
6.3.5　ゲル化能
6.3.6　修飾
6.3.7　滅菌
6.3.8　ゼラチンおよびコラーゲンの臨床応用例
6.4　臨床応用
6.4.1　薬事法の上乗せ規制
6.4.2　臨床研究に関連する事項
6.5　おわりに

7　足場材を使わない高密度の細胞構造体の作製　　　　　口石幸治
7.1　はじめに　　　　
7.2　細胞シート法
7.3　スフェロイド法(Spheroid-based Tissue Engineering)
7.3.1　モールディング方式
7.3.2　剣山方式
7.3.3　スフェロイド法の優位性
7.3.4　剣山方式の自動化(Bio Rapid Prototyping System)
7.3.5　細胞構造体の医療および創薬分野への応用
7.3.6　実用化および産業化に向けて

8　細胞シート内での血管内皮ネットワーク形成　　　紀ノ岡正博、長森英二
8.1　はじめに
8.2　細胞シート内の流動性と内皮細胞ネットワーク形成
8.3　クロストーク評価手法としての展開
8.4　おわりに

9　細胞シートを用いた3次元組織の構築　　坂口勝久、清水達也
9.1　再生医療とティッシュエンジニアリング
9.2　細胞シートを用いたティッシュエンジニアリング
9.3　生体血管を利用した細胞シート積層化による3次元心筋組織の再生
9.4　生体外における3次元組織モデルの構築

第5章　製造設備・工程装置・運用サービス
1　セルプロセッシングセンター(CPC)と細胞培養支援システム 山本宏
1.1　はじめに
1.2　セルプロセッシングセンター(CPC)
1.2.1　GMPに準拠したCPC
1.2.2　CPC運用の問題点
1.3　細胞培養支援システム
1.3.1　セルプロセッシングワークステーション(CPWS)
1.3.2　顕微鏡自動観察システム
1.4　おわりに

2　アイソレータを利用した製造施設の実例　　　　　谷本和仁
2.1　はじめに
2.2　無菌操作とアイソレータ
2.2.1　アイソレータ設備の基本
2.2.2　アイソレータ設備のメリット・デメリット
2.3　アイソレータを利用した製造設備の事例
2.4　再生医療への展開とまとめ

3　衛生面での計画と管理　　　　北村正樹、Derrick Wong
3.1　はじめに
3.2　環境除染の管理ソフト
3.3　バイオサイドとしての選択
3.4　消毒剤の選択
3.5　消毒剤の環境使用の安全性
3.6　国外の規制と関係機関の役割
3.7　除染法の紹介
3.8　新たな課題
3.9　真菌とバイオフィルム
3.10　バイオフィルムと汚染
3.11　バイオフィルム
3.12　国外における規制
3.13　対応策
3.14　まとめ

4　幹細胞の医療・産業応用における細胞ソーティングの期待と展望 戸須眞理子、井野礼子
4.1　はじめに
4.2　フローサイトメーター
4.3　フローサイトメーターの応用例
4.4　シングルセルソーティング
4.5　ソーティング技術への期待と今後の課題

5　小型培養装置・バイオリアクター　 　和田昌憲、石川陽一、松浦勝久
5.1　はじめに
5.2　スクリーニング用途のバイオリアクター
5.2.1　全容250mLバイオリアクター
5.2.2　バイオリアクターの設計
5.3　スケールアップ培養用途のバイオリアクター
5.3.1　一般的な通気撹拌型バイオリアクター
5.3.2　シングルユースバイオリアクター
5.4　培養工程のオンラインリアルタイムモニタリング
5.4.1　非接触式濁度計
5.4.2　静電容量式バイオマスモニター
5.5　おわりに

6　工程自動化装置の産業化と国際動向　　　　中嶋勝己
6.1　概要
6.2　工程自動化装置の開発
6.3　工程自動化装置の実用化
6.4　国際動向

7　臨床施設での安全運用支援　　　飯野直子
7.1　はじめに
7.2　治験薬GMPと各種通達
7.3　ハード面に関する安全運用
7.3.1　基本的な培養設備の構成
7.3.2　汚染防止
7.3.3　人為的ミスの防止
7.3.4　品質保証
7.3.5　アイソレータシステムについて
7.4　ソフト面に関する安全運用
7.5　安全運用体制構築の支援
7.6　安全運用支援の実際
7.7　安全運用支援の課題と今後の取り組み
7.8　おわりに

第6章　細胞の保存・搬送
1　医療機器開発ガイドライン策定事業におけるヒト細胞・組織の搬送に関するガイドライン　　　　廣瀬志弘
1.1　はじめに
1.2　再生医療分野におけるガイドライン策定の意義
1.3　ヒト細胞・組織の搬送に関するガイドラインの策定
1.4　おわりに

2　新凍結・保存技術「セルアライブシステムCells Alive System(CAS)機能」―食品から幹細胞・iPS細胞まで―　　　　　大和田哲男
2.1　はじめに
2.2　Cells Alive System (CAS)とは
2.3　セルアライブシステム(CAS)機能付急速凍結・保存技術とは
2.3.1　セルアライブシステム(CAS)機能付き急速凍結技術
2.3.2　CAS調和振動保管技術(CASハーモニー保管装置)
2.3.3　セルアライブシステム(CAS)機能付急速凍結・保存技術の特徴
2.3.4　セルアライブシステム(CAS)機能付き急速凍結保存食品の特徴と実施例
2.4　医学医療分野でのセルアライブシステム(CAS)機能による凍結・保存技術
2.4.1　歯の凍結保存再生移植
2.4.2　卵巣の凍結保存再生移植
2.4.3　生体移植に代わる細胞移植再生治療法
2.4.4　CAS機能付き凍結臓器の組織学的検討
2.4.5　幹細胞・ヒトiPS細胞の変動磁場下過冷却凍結保存
2.4.6　ヒトの血小板の磁場下過冷却凍結保存
2.4.7　凍害防止剤
2.5　おわりに

3　血清成分・タンパク質を含まない細胞凍結保存液　　　　　佐瀬孝一

4　施設間輸送の技術開発の現状と輸送事業の展望　　　野崎貴之、井沼俊明
4.1　はじめに
4.2　輸送に対する生物学的な要請
4.2.1　温度
4.2.2　圧力
4.2.3　衝撃・振動
4.2.4　清浄性
4.3　細胞シート用の細胞輸送技術
4.4　輸送に対する経済的要請と再生医療輸送の現状
4.5　再生医療輸送モデル案と将来へ向けた課題
4.6　おわりに

5　病院施設内搬送を目的とした幹細胞搬送容器の提案　 青山朋樹、海平和男
5.1　はじめに
5.2　指針
5.3　病院内における搬送リスク
5.3.1　取り違え事例とその対応
5.3.2　紛失事例とその対策
5.3.3　汚染事例とその対応
5.4　細胞調製施設の物の流れ
5.5　幹細胞の搬送
5.6　臨床試験に用いる際に作成した細胞搬送容器のコンセプト
5.7　臨床試験で用いた搬送容器
5.8　今後の展望

6　保存・搬送の実用化課題とニーズ　　　畠賢一郎
6.1　はじめに
6.2　幹細胞を用いた医療に対する指針からみた保存・搬送
6.2.1　『医薬発1314号通知』ならびに関連通知への対応
6.2.2　『ヒト幹細胞を用いた臨床研究に関する指針』への対応
6.3　細胞加工製品の包装・輸送の課題
6.3.1　生細胞を製品として包装するために生じる課題
6.3.2　保存方法・材料に関する課題
6.3.3　製品の取り違えに関する課題
6.3.4　製品の事前確認に関する課題
6.4　再生医療製品の包装例
6.4.1　自家培養表皮のシャーレからの剥離および包装
6.4.2　細胞培養時の添加物の洗浄・除去
6.4.3　製品表示について
6.4.4　温度管理のための容器
6.5　おわりに

第7章　品質評価　
1　安全性評価の総論、造腫瘍性試験の現状と展望　　　安田智、佐藤陽治
1.1　はじめに
1.2　細胞・組織加工製品/幹細胞加工製品の安全性評価
1.3　幹細胞加工製品の造腫瘍性試験
1.3.1　ヒト多能性幹細胞の造腫瘍性と造腫瘍性試験国際ガイドライン
1.3.2　ヒト多能性幹細胞加工製品の造腫瘍性試験
1.3.3　造腫瘍性関連in vitro試験
1.3.4　ヒト体細胞・体性幹細胞加工製品の造腫瘍性試験
1.3.5　造腫瘍性試験に関するまとめ

2　新しい評価法としてのアレイCGH法　 伊東紀子、佐藤正人、的場亮、梅澤明弘
2.1　はじめに
2.2　アレイCGH 法とは
2.3　アレイCGH法手順
2.4　ゲノムコピー数の異常の検出
2.5　正常DNA(HAPMAP DNA日本人男性)対骨肉腫DNAの比較
2.6　培養軟骨細胞の継代数の差による異常の検出
2.7　ADM-2 (Aberration Detection Method-2)アルゴリズムのThreshold値検討
2.8　今後の展開

3　マイコプラズマ否定試験迅速法の可能性　　　　　鮫島葉月
3.1　はじめに
3.2　マイコプラズマとは
3.3　マイコプラズマ否定試験の現状
3.4　マイコプラズマ汚染リスクの最小化
3.5　再生医療製品に適応させたリスク管理とシステム構築

4　無菌試験の現状と迅速法の必要性　　　能見淑子、水谷学
4.1　はじめに
4.2　従来の医薬品・医療機器と自己由来再生医療製品の無菌保証の違い
4.3　薬局方やガイドラインにて規定された無菌性の証明手法
4.4　現状の自己細胞由来製品製造での無菌性確認手段
4.5　自己細胞由来製品における無菌性の必要性について
4.6　まとめ

5　画像解析による培養品質管理　　　　備瀬竜馬
5.1　はじめに
5.2　細胞画像処理技術
5.2.1　細胞検出及びトラッキング
5.2.2　集塊における異なる性質の細胞領域の定量化
5.3　細胞挙動解析への適用例
5.4　細胞品質管理への可能性

6　新たな最終製品評価の展望-非侵襲性評価①　　　髙木睦
6.1　移植用細胞の非侵襲的評価の必要性
6.2　培養上清の分析による分化度の推定
6.3　2次元接着培養での細胞形態解析
6.4　位相シフトレーザー顕微鏡の利用
6.4.1　2次元接着培養での細胞透過光位相差と立体形状の非侵襲的定量
6.4.2　2次元培養での細胞の細胞周期および増殖速度の非侵襲的推定
6.4.3　2次元培養での正常細胞とガン細胞の非侵襲的識別
6.4.4　2次元培養での未分化iPS細胞とiPS由来分化細胞の非侵襲的識別

7　新たな最終製品評価の展望-非侵襲性評価②　　　　福田宏
7.1　はじめに
7.2　培養組織の品質評価の現状と課題
7.3　近赤外(NIR)分光分析法
7.4　光音響法による組織粘弾性測定
7.5　自家蛍光による組織評価
7.6　超音波診断技術による組織評価
7.7　MRI技術による組織評価
7.8　まとめ