2020 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated platform for mammalian cell-based cell and bioprocess engineering
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17H06157
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大政 健史 大阪大学, 工学研究科, 教授 (00252586)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西島 謙一 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (10262891)
河原 正浩 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 ワクチン・アジュバント研究センター, プロジェクトリーダー (50345097)
鬼塚 正義 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 助教 (80571174)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | バイオ医薬品 / 工業用動物細胞 / 抗体 / 染色体 / 細胞培養プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チャイニーズハムスター卵巣 (CHO)細胞は、構築されてから50年以上、生体外にて増殖しており、科学的研究のみならず、産業においても多用されている工業用動物細胞である。特に、バイオ医薬品生産においては実際に上市されている抗体医薬の6割以上のみならず、近年ではバイオ医薬品全体の5割近くの生産宿主として、生産基盤を支えている。現在、CHO細胞は10g/Lを超える生産も可能であり、培養コストもg数ドルが達成可能である。ところがCHO細胞自身の科学的解明については、まだまだ十分とは言えない。これまで代表者はCHO細胞BACライブラリー構築や染色体の再編成や不安定解析を通し、生産細胞の科学的解明を行っている。
本基盤研究Sでは、工業用動物細胞としてのCHO細胞の科学的解明を出発点として、細胞工学的手法ならびにバイオプロセス構築を連携して研究を行い、統合バイオプロセスの基盤を構築することを目的としている。令和２年度は、新型コロナウイルス感染症による実験休止期間の影響があり、長期間にわたる継続的な実験が困難であったため、研究を加速的かつ効率的に進めるために、細胞内での分泌過程解明や生産性向上を目指した「セルエンジニアリング開発」と細胞の安定性とその解明に基づいた「バイオプロセス開発」を組み合わせながら、「統合化エンジニアリング」における科学的解明を主体として研究を行った。具体的には、統合バイオプロセスの基盤として、細胞内タンパク質分泌に関連した複数の因子について、その発現強化によって生産性が向上できること、ならびに、昨年度に引き続き、初代細胞から樹立した経緯が明確な細胞を研究協力者から手に入れ、初代細胞との違いについて、発現遺伝子レベルで解析し、長期培養経過に伴う転座解析の基盤を構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
設定したサブテーマに沿って、おおむね順調に進展している。統合バイオプロセスの基盤として、細胞内タンパク質分泌に関連した複数の因子について、その発現強化によって生産性が向上できること、ならびに、昨年度に引き続き、初代細胞から樹立した経緯が明確な細胞を研究協力者から手に入れ、初代細胞との違いについて、発現遺伝子レベルで解析し、長期培養経過に伴う転座解析の基盤を構築した。また、「セルエンジニアリング開発」と細胞の安定性とその解明に基づいた「バイオプロセス開発」を組み合わせにおいては、細胞高密度に維持した状態(細胞周期停止)において、細胞から最大限に生産物を分泌させるために、1）分泌効率、2）抗体の律速過程、3）重鎖、軽鎖のアセンブリの3つの観点から解析、律速過程やタンパク質の細胞内輸送の関連、さらには細胞周期停止法や、染色体異数性誘発とその生産性に及ぼす長期培養の関連について解析した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和３年度においては、最終年度であるため、これまでの研究で得られた様々な知見を統合しながら、引き続き、サブテーマ①、およびサブテーマ②とを融合させて実施、サブテーマ③として、全員でサブテーマ①、②を組み合わせた工業用動物細胞を用いた統合バイオプロセスの基盤プラットフォームの構築を最終的な目的として実施する。
既に、サブテーマ②では、連続プロセスとしての連続灌流培養系を対象とし、採択時・中間評価でのコメントに沿って、連続操作プロセスにおける課題として非常に重要な、長期における細胞安定性を中心に課題設定し、さらには、品質を向上させるセルエンジニアリング・培養法として、特に蛋白質分泌の細胞内プロセスの律速過程の解析を行い、品質を向上させるセルエンジニアリング手法を提案して一定の成果が出ている。これを活用する形で、②においては、引き続き、長期培養を見通した染色体変動についても解析を行い、このまま①、②を統合化する形で、サブテーマ③においても、長期培養における細胞変動解析を行い、工業用動物細胞を用いた統合バイオプロセスについて総括する。
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