資料２－４

令和５年度運営評議会
創薬資源研究支援センター

概要『創薬資源研究支援センター』
背景・社会的意義等〇〇〇〇

アンメット・ メディカル・ ニーズに対して創薬研究を促進するための研究ツールが必要となっている。
国内外で、iPS 細胞、オルガノイド、ゲノム編集等を用いて新たな創薬研究ツール開発が進められている。
AI創薬などにおいても、 P OCを得るために適切なモ デルを用いた検証が重要となっている。
医薬基盤研・生物資源部門として細胞等の創薬研究ツールの提供実績は国内最高となっている。

目標・令和５年度実績・成果・課題〇 ヒトiPS細胞を用いて in vitro BBB モ デルの作製・ 改良を行い、その機能評価により有用性を検証〇 ヒトiPS細胞を用いて腸管オルガノイドを用いた新たな薬剤評価系を構築〇 新規凍結技術の開発によりこれまで不可能であった機能性スフェロイド・ オルガノイドの凍結を実現

ポイント〇 入手困難な脳毛細血管内皮細胞の作製技術を開発〇 ヒトiPS細胞、オルガノイドを用いた創薬研究ツールを開発〇 機能性細胞の新規凍結開発技術を開発〇 高品質な生物資源提供による創薬研究等の推進を実現

腸管オルガノイドから調製した小腸上皮細胞

国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所2

概要『創薬資源研究支援センター』のミッション

適正な創薬標的探索・検証に必要なモデルの開発を行い、効率的な創薬研究を加速する。

〇 in vitro評価系の高度化(疾患表現)によるスクリーニング技術開発〇 in vivo検証のためのモデル動物作製ならびに創薬支援〇 機能性オルガノイド・組織・細胞による新たな創薬ツールの研究開発〇 バンクを中心とした内・外部連携による創薬推進(技術、解析・評価系)

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概要『創薬資源研究支援センター』の研究プロジェクト（令和５年度）

機能保持資源等の有用生物資源の開発（創薬研究ツール）【創薬細胞モデル研究プロジェクト】
血液-脳関門モデル【創薬機能性オルガノイド研究プロジェクト】
機能性オルガノイド

高品質な機能保持資源等の有用生物資源の供給体制構築【創薬資源研究プロジェクト】
in vitro資源の供給【疾患モデル小動物研究室】
in vivo資源の提供

・新規資源開発に関する技術開発・高品質資源提供による創薬研究の加速・創薬研究推進のための資源供給体制構築【創薬資源研究連携推進室】 所内外共同研究の推進
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『創薬細胞モデル研究PJ』：生体模倣システムに搭載する iPS 細胞由来 BBB 細胞の作製

成果

A社

細胞製造・保存法開発
遺伝子Xの導入：
iPSC-PC iPSC-AC
iPSCiPS-BMECの上皮マーカー BMECの低減に世界で初めて成功！（昨年度発表 出願中）

iPSC-BBB細胞の事業化

B 社 :製造販売
生体模倣システム

iPSC-BBBネットワークモデル

CNS創薬企業ニーズ

iPSC-BBB
ネットワークモデルの事業化のアドバイス（Ready-to-use）

共同研究者1

ニューモダリティ評価

共同研究者2
生物学的バリデーション

1. TfR以外のRMTへの拡張
2. ﾆｭｰﾓﾀﾞﾘﾃｨの拡張
3. iPS-BBBモデルの構築
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『創薬機能性オルガノイド研究PJ』：高機能なヒトiPS細胞由来腸管オルガノイド単層膜の開発成果

ヒトiPS細胞由来腸管上皮細胞（ELCs）の作製
ヒトiPS細胞

内胚葉細胞

3 day
3 day

腸管前駆細胞

4 day
4 day

腸管上皮細胞（ELCs）

20 20
dayday課題✔ 分化誘導期間長い✔ バッチ間差が大きい✔ 継代培養ができない

分化誘導法の最適化✔ｵﾙｶﾞﾉｲﾄﾞ化する細胞の分化時期✔ ｵﾙｶﾞﾉｲﾄﾞ培地✔ 単層化培地
等を最適化

ロバストな分化誘導法を開発

腸管オルガノイドの樹立と継代培養
腸管上皮細胞
腸管オルガノイド（ELCs）オルガ （ELC-org）
増幅
ノイド化

単層膜化
（3 day~)

継代
凍結

高機能な腸管上皮細胞

高機能な腸管上皮細胞を安定かつ迅速に供給できる。
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成果『創薬機能性オルガノイド研究PJ』：腸管オルガノイド由来単層細胞の遺伝子発現

高機能な腸管上皮細胞
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『創薬機能性オルガノイド研究PJ』：マイクロバイオーム制御医薬品のためのADMET評価技術への応用 成果

ヘルス・メディカル微生物研究センターとの連携
嫌気条件
オルガノイド単層膜播種

150

Oxiccondition

実際の共培養装置

好気条件

上皮バリア機能が向上した

300
200
100

共培養装置の模式図

002448time (hr)72

作製した培養系は通常培養した場合と比較し、上皮バリア機能が向上した。
また、腸管マーカーの遺伝子発現を概ね保持していた。

腸管オルガノイド単層膜を用いたB.wexlerae共培養
1200

B側（基底膜側/血管側）

100
50

400

A側（頂端膜側/管腔側）

0

膜抵抗値の推移

菌と細胞の共培養を可能とする培地の検討を実施

1000

作製した
培養系は、アピカル嫌気状態を実現していた

800

TEER(Ω・cm2)

酸素濃度(％)

共培養装置を用いてオルガノイド単層膜を培養することで生理的酸素環境を反映した半嫌気共培養系を確立する

腸内細菌培養

アピカル嫌気CO2インキュベータ
TEER (Ω・cm2)

腸管オルガノイド

Anoxiccondition

細菌なし群

600

共培養６時間以降、単層膜が破城

400

200

共培養群
002448time (hr)7205101520time(hr)2530

現在、よりmildに菌が増殖する培養条件で共培養実験を検討中

10ch
11ch
12ch
嫌気チャンバー内でモデル菌と腸管上皮細胞の共培養を試みた
7ch

8ch

9ch

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成果『創薬資源研究PJ』：新規保存技術による機能細胞の提供体制構築に関する研究

がん細胞株の凍結・解凍は十分（緩慢凍結法）

平均面積（x105 µm2）

機能保持細胞、スフェロイド・オルガノイド、組織等
細胞集塊としての凍結保存技術は未確立
創薬機能細胞、再生医療、バイオバンク等汎用性の高い方法・技術

凍結保護剤成分
DMSO、タンパク質（アルブミン）、糖、緩衝液、培地⇒これらの組成改良で細胞集塊に適した保護材を開発
製品化を検討中

市販品

4.51

9.52

3.16

5.3616.62

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成果『創薬資源研究PJ』：新規保存技術による機能細胞の提供体制構築に関する研究

菱豊フリーズシステムズ
中部電力 と共同記者会見

2023年5月30日

中部電力

菱豊フリーズシステムズ

NIBIOHN

細胞凍結

プロトン凍結機

電気・磁場

細胞凍結技術ハイブリッド凍結技術

装置設計開発技術✔ 培養技術✔ 均等磁束✔ 超電導✔ 凍結保護剤

✔ 電磁波

✔ 電磁波

✔ 生物資源✔ 冷風✔ 冷風

ドパミン産生ニューロスフェア

超電導装置

プロトン凍結機国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所

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成果

『創薬資源研究PJ』：機能性細胞の凍結技術開発

凍結・解凍実験

スフェロイド凍結

再生医療の最終製品になるようなニューロスフェアが食品凍結機で凍結可能（µm2）

8.0×10 6
6.0×10 6

磁場・電磁波・冷風の強度を最適化

スフェロイド（細胞集塊）の凍結可能

4.0×10 6
2.0×10 60

菱豊・中部電力で開発した
小型・強度変更可能な試作機食品凍結機 PF従来型 簡易凍結法

多くの共同研究に発展
共同研究（アカデミア）：大阪大学、成育医療研究センター、筑波大学、大阪医療センター、農研機構
共同研究（企業）：菱豊フリーズ、中部電力、ベリタス、関東化学
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成果

『疾患モデル小動物研究室』：ゲノム編集を用いた遺伝子改変モデルマウスの作成

ムコ多糖症II型脳病態に有効な新規低分子アロステリックシャペロン薬の探索（AMED創薬ブースター）

ライソゾーム病（指定難病19）→ 原因遺伝子： Ids遺伝子（イズロン酸-2-スルファターゼ）ヒトの正常および異常型IDSタンパク質を発現する疾患モデルマウスを創出し、治療薬のスクリーニングに利用する。
 鳥取大学研究推進機構研究基盤センター（檜垣克美准教授）との共同研究
その他の遺伝子改変マウス【内因性Ids遺伝子を欠損させたマウスをベースにhIDSをノックインしたマウスを作製】
1）神経・筋疾患
正常hIDS-KIマウス
Rosa26遺伝子座に発現カセットをノックイン

Rosa26
ドナーDNAExon 1

ヒトIDS酵素（正常型）が高発現するマウスguide RNA
Left-Arm

RightArmCAG promoter

Guide
RNA

ゲノム編集で点変異配列へ置換
Exon
1

＊

Exon
2

点変異を持つドナーDNA＊
CAG promoter

Splicing acceptorの利用
Rosa-SA-EGFP

正常型発現マウスに点変異を導入

正常型hIDS

異常型hIDS

2） 腎疾患

3） Rosa26-KI

PolyA
signalCAG promoter

進行性白質脳症：Aars2flox
多胞性嚢胞腎：Invs-KO

Exon
2

正常型hIDS

異常型hIDS-KIマウス
Exon
1

健常対象に関してはR4までに構築済み

野生型

ムコ多糖症II型モデルマウスの作製に成功

Knock-in

4） 委託作成

Exon
2

治療薬候補の探索（現在）および薬効評価（R6年度後半～）予定

所外：1件（完了、追加予定あり）
所内：3件（2件完了、1件途上、追加予定あり）

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今後

『創薬資源研究支援センター』における今後の取り組み【センター内連携】：機能性細胞の凍結・供給体制構築【センター間連携】
CDDR：BBBモデルを用いた人工核酸透過性の検証
腸内細菌：腸オルガノイドから調製した腸管由来細胞の活用
AI：AI予測の検証モデル作製【所外連携】： 企業との機能性細胞・オルガノイド研究の推進
企業・アカデミアとの凍結技術開発

脳血管内皮細胞のタイトジャンクション

腸管オルガノイドから調製した小腸上皮細胞

創薬研究ツールの開発，開発資源の供給
適正な創薬標的探索・検証に必要なモデルの開発を行い、効率的な創薬研究を加速する。

新規凍結技術によってスフェロイド凍結されたドパミン産生細胞

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