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2018 年度 実績報告書

バイオ医薬品製造プロセス設計の体系化に向けた手法構築と意思決定ツールの実装

研究課題

研究課題/領域番号 18J13892
研究機関東京大学

研究代表者

白畑 春来  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
キーワードプロセスシステム工学 / バイオ医薬品 / 意思決定支援
研究実績の概要

本研究の目的は、バイオ医薬品製造プロセス設計の体系化に向けた手法構築と、意思決定ツールの実装である。具体的な体系化の内容としてまず培養、精製、製剤工程を網羅してプロセス全体をモデル化すること、そして複数の指標により多目的にプロセスを評価することが挙げられる。最後にモデルや評価指標をプロセス設計手法として統合し、ツールとして実装する。
平成30年度では、主に3点の成果を上げた。まず、製剤工程を対象に構築してきたプロセスモデルや評価指標を用いて、経済性評価や感度解析の分析を拡充するプロジェクトをサポートした。次に、このモデルを用いたプロセス設計のシミュレーションを、オンライン上で操作できるような形式として実装した。最後に、培養工程を対象に新たなプロセスモデルと経済性や製造時間の指標を構築し、ケーススタディを行った。3点目の成果はエディンバラ大学への海外渡航中のプロジェクトとして行った。また、来年度からの研究の準備として、培養から精製工程でのプロセス選択肢を調べ整理した。
来年度はモデルや指標を統合した設計手法の構築と、意思決定ツールの改良・実証を目指す。具体的には現状のバイオプロセスや代替プロセス案を入力し、適切に設計された製造プロセスを出力できるようにする。その際に、既存の設備や製造装置、製造する製品の特徴を制約条件として考慮する。さらに設計手法をツールとして実装し、バイオ医薬品製造プラントを対象にプロセス設計の実証実験を行う。多様なプラントに応じて機能を発揮できるように、構築した設計手法やツールを改良して汎用性を高めていく。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度に達成を目標としていたケーススタディを、従来から対象としていた製剤工程と、新たな対象である培養工程について実施できたから。またツール実装については、当初は要件の定義のみを達成目標としていたが、オンラインツールとしての実装を達成したため計画以上に進展したから。

今後の研究の推進方策

モデルや指標を統合した設計手法の構築と、意思決定ツールの改良・実証を目指す。研究を遂行する上での問題点は特にない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] エディンバラ大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      エディンバラ大学
  • [雑誌論文] Alternative generation and multiobjective evaluation using a design framework: Case study on sterile filling processes of biopharmaceuticals2019

    • 著者名/発表者名
      Shirahata Haruku、Badr Sara、Dakessian Shant、Sugiyama Hirokazu
    • 雑誌名

      Computers & Chemical Engineering

      巻: 123 ページ: 286~299

    • DOI

      10.1016/j.compchemeng.2018.12.019

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiobjective decision-support tools for the choice between single-use and multi-use technologies in sterile filling of biopharmaceuticals2018

    • 著者名/発表者名
      Shirahata Haruku、Hirao Masahiko、Sugiyama Hirokazu
    • 雑誌名

      Computers & Chemical Engineering

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.compchemeng.2018.06.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multilayer and Multiobjective Design Platform for Drug Product Manufacturing Processes of Biopharmaceuticals2018

    • 著者名/発表者名
      Shirahata Haruku、Dakessian Shant、Hirao Masahiko、Sugiyama Hirokazu
    • 雑誌名

      Computer Aided Chemical Engineering

      巻: 44 ページ: 301~306

    • DOI

      10.1016/B978-0-444-64241-7.50045-8

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] バイオ医薬品注射剤製造における装置技術選択のためのオンライン支援ツール2019

    • 著者名/発表者名
      白畑 春来, 新納 裕樹, 萩森 秀太, Badr Sara, 杉山 弘和
    • 学会等名
      化学工学会第84年会
  • [学会発表] Multilayer and multiobjective design platform for drug product manufacturing processes of biopharmaceuticals2018

    • 著者名/発表者名
      Haruku Shirahata, Shant Dakessian, Masahiko Hirao, Hirokazu Sugiyama
    • 学会等名
      13th International Symposium on Process Systems Engineering (PSE 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-stage and multi-objective design tool for process design in sterile filling of biopharmaceuticals2018

    • 著者名/発表者名
      Haruku Shirahata, Philipp Zuercher, Sara Badr, Hirokazu Sugiyama
    • 学会等名
      2018 AIChE Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Process modelling, simulation and optimisation for continuous biopharmaceutical manufacturing2018

    • 著者名/発表者名
      Samir Diab, Haruku Shirahata, Hirokazu Sugiyama, Dimitrios I. Gerogiorgis
    • 学会等名
      2018 AIChE Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオ医薬品製造における技術選択のオンライン支援ツール2018

    • 著者名/発表者名
      白畑春来, 新納裕樹, 萩森秀太, Rizki Darmawan, Sara Badr, 杉山弘和
    • 学会等名
      MATLAB EXPO 2018 Japan
  • [図書] PHARM TECH JAPAN 2019年2月号2019

    • 著者名/発表者名
      白畑 春来, 杉山 弘和
    • 総ページ数
      約200
    • 出版者
      株式会社 じほう
  • [備考] 平尾・杉山研究室 _ 東京大学化学システム工学

    • URL

      http://www.pse.t.u-tokyo.ac.jp/member_h-shirahata.html

  • [産業財産権] 注射剤の無菌充填プロセス選択における意思決定支援ツール2018

    • 発明者名
      杉山弘和、白畑春来、ツルヒャーフィリップ、
    • 権利者名
      杉山弘和、白畑春来、ツルヒャーフィリップ、
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      CA-0137
    • 外国

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公開日: 2019-12-27  

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