| 研究課題/領域番号 |
17H04964
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
杉山 弘和 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70701340)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 医薬品製造 / バイオ医薬品 / 注射剤 / 固形剤 / ヒトiPS細胞 / プロセス設計 / 多目的意思決定 / ソフトウェア |
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| 研究実績の概要 |
2019年度は、当初より主対象として進めてきたバイオ医薬品注射剤の無菌充填プロセス（調製・ろ過滅菌・充填など）について研究を進め、成果を得た。これまで「シングルユース・マルチユースを選択肢とするプロセス設計手法」として、品目数や需要量が与えられたときに、充填工程について選択すべき技術を出力するモデルを構築してきた。これを、Web上で動くオンラインソフトをプロトタイプ版として発表した（http://www.pse.t.u-tokyo.ac.jp/TECHoice/startpage）。また、錠剤をはじめとする固形製剤の製造プロセス（造粒・乾燥・打錠など）についても研究を展開した。既に構築してきた「バッチ式・連続式を考慮した技術選択手法」をベースに、多数のプロセス選択肢の中から、様々な不果実性を考慮したうえで、経済的に最適なプロセスを特定するアルゴリズムを構築した。これについて、スタンドアローンソフトを開発し、プロトタイプ版を発表した。上記2件のプロタイプについては、それぞれ、発表時にプレスリリースを行い、反響を得た。さらに、ヒトiPS細胞の凍結・解凍プロセスについても研究を展開した。かねてより取り組んできた「一細胞の凍結」について、脱水・氷晶形成を考慮したモデルを構築し、容器のサイズや素材、凍結保護剤、凍結速度に関する分析を可能にした。実験を実施する研究室の協力を得ながら、現実を反映しつつ、プロセス設計の目的に適うようなモデル構築に取り組んだ。これ以外にも、医薬品製造に関わる重要単位操作について数理モデルの理論的基礎研究を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題はおおむね順調に推移している。その理由として以下の点があげられる。 (1)当初の計画通りにバイオ医薬品、とりわけ注射剤の製造に焦点を当て、オリジナリティの高いプロセスモデルが構築できたこと。これを主対象としつつ、固形製剤やヒトiPS細胞にも研究を展開できたこと。 (2)学会発表・論文発表等の成果が得られていること。2019年度は論文8報、査読付きプロシーディングス2報、総合解説5報、国際学会発表11件（うちキーノー ト1件、招待講演1件）、国内学会発表7件、国内招待講演6件の成果を得た。原著論文については現在投稿中のものが複数ある。 (3)ツール実装の取り組みを順調に開始できたこと。「シングルユース・マルチユースの選択」については、オンラインソフトのプロトタイプ版を公開した。「固形剤の製造プロセス選択」についても、スタンドアローンソフトのプロトタイプ版を公開した。これらを基盤に、実用化バージョンの開発に進むことができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
4年間の全研究期間では以下の3つを遂行項目として設定した。項目A. 要件定義：設計手法がカバーすべき設計段階と、各段階の目的関数、制約条件を定める。 項目B. 数理モデル構築：医薬品の固有性を含む単位操作・評価・意思決定の数理モデルを構築する。項目C.体系化とツール実装：新しい設計業務を定義し、設計用プロセスシミュレータを開発する。 今後の推進方策としては、項目Bを引き続き進めつつ、項目Cに本格的に取り組む。項目Bについては、未着手な重要単位操作について引き続き検討を進める。とりわけ、ヒトiPS細胞の凍結については、分子・細胞レベルの理解に基づく数理モデル構築が課題として見えてきている。これについて、実験を実施する研究室と協力しながら、当初の目的であるプロセス設計に適うような、的確なモデル構築に取り組む。項目Cについては、ソフトウェアの実用化に向けた開発を進める。「シングルユース・マルチユースの選択」「固形剤の製造プロセス選択」については、既に公開しているプロトタイプ版をもとに、不足点の調査を実施する。また、プログラミングの専門家に依頼して、産業での意思決定に耐えられるレベルのソフトウェア開発に取り組む。これらのソフトウェアを一手段とする、新しいプロセス設計のあり方について、提案を試みる。
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