Multiscale design platform for stem cell cultivation processes

• Project/Area Number: 24K21694
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 杉山 弘和 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70701340)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西川 昌輝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40843149)
• Project Period (FY): 2024-06-28 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2026: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2025: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 幹細胞培養 / 単位操作 / モデリング / プロセス設計

Outline of Research at the Start

医療応用が進む幹細胞。しかし幹細胞は、大量生産どころか、均一な二次元培養も未だに困難である。本研究では、幹細胞培養を新しい単位操作として定義し、設計可能なシステムにする。対象は、不均一性が産業化の障壁になっている間葉系幹細胞とする。研究は、シミュレーションと実験のサイクルを回しながら実施する。この際、一細胞をバウンダリとしたときの物質・エネルギー収支、複数細胞間のクロストーク、培養装置内の培地や酸素濃度変化を、三つの階層に分けて分析する。さらに、階層間を媒介変数でつなげた「マルチスケール設計基盤」を構築する。