患者・医療従事者の負担のない検査・診断を可能とする無標識・非侵襲生体計測技術の開発

現在の医療行為には、どうしても患者やその関係者、医療従事者の負担が必要となっています。本課題では豊富な生体データを計測できるフォトニクスを活用し、患者の負担を軽減する非侵襲診断のための光学測定技術や、医療従事者の負担を軽減するための無標識分光診断技術を開発します。最終的には、臨床検査機器、手術ナビゲーションデバイス、ヘルスケアデバイスとして、開発技術の社会実装を目指します。

精密医療のための高精度アッセイ・検査を可能とする多量分子情報検出技術の開発

疾患の個人差や疾病の多様性を考慮したきめ細やかな医療処置や投薬は、治療効果の向上や関係者の負担の軽減に繋がります。本課題では、精密医療に必要となる多様な生体情報の取得を可能とする超高スループット分光分析技術や超解像・超高感度顕微鏡技術を開発します。創薬や治療方針の決定・健康維持に必要な情報を的確に捉える開発技術により、ひとりひとりに最適な医療の実現に貢献します。

参画機関：大阪大学、医薬基盤・健康・栄養研究所、シスメックス株式会社、株式会社ニコン、株式会社ニコンソリューションズ、パナソニック ホールディングス株式会社、クオリプス株式会社、岩谷産業株式会社

公衆衛生や医療・健康のための迅速簡便な病原菌DNA検出デバイス技術の開発

PCRとDNA配列解析技術をワンチップにして小型で高速に検知できるマイクロ流体装置の開発を行っています。培養をしなくても微生物に共通するDNA配列（16S rDNA）を解読できるようにして、40分以内に病原菌の種類を同定できる検出装置の実現を目指しています。さらには、夾雑物の多い唾液、糞便や微量血液などから、多種多様な微生物を誰でも簡便迅速に検出できるシステムを構築して、社会の公衆衛生や感染症対策、健康維持などに貢献できるように目指しています。

免疫機能測定・診断システムの開発

疾患回復や健康を阻害する異常な細胞を見つけ出すための1細胞分析チップの開発を行っています。回転による遠心力を利用して簡単に１細胞を捕まえて整列させる（細胞5000個） ことができるマイクロ流路チップに、プラズモンや蛍光など先端分光技術を組み合わせることで、免疫細胞1個のシグナル分子を検出分析する技術の確立を目指しています。臨床現場で実用可能な設計とし、また抗がん剤の効果予測などを実現することで患者と医療現場双方の負担軽減に貢献することを目指しています。

参画機関：大阪大学、積水テクノ成型株式会社、株式会社ニッポンジーン、藤森工業株式会社

無標識・低侵襲での細胞状態評価を実現する基盤技術

無標識・低侵襲な細胞／組織のイメージングによる生体情報取得は、精密治療／再生医療／創薬分野において益々重要性を増しています。また、創薬開発において、動物やボランティアに頼る前臨床／臨床治験から、それを代替する「試験管内での臨床治験」への転換が求められています。これらの課題を解決するため、本技術開発では、光技術を活用し、無標識かつ低侵襲での細胞／組織の状態判定技術を開発し、診断に基づく精密治療・再生医療・創薬開発に貢献できる新しい基盤技術の開発を推進します。

ハイコンテント生体組織分析チップ・デバイスの開発

上記の基盤技術（細胞／組織状態判定技術）を実装した細胞／組織評価用チップや検出用デバイスの機器開発を行います。創薬開発に有用な薬効・毒性評価、乳がんなどの臨床サンプルの診断などをターゲットとしたハイコンテント分析を可能にする細胞／組織チップを構築し、チップ検出用デバイスの実用化を推進します。

参画機関：大阪大学、横浜薬科大学、シスメックス株式会社

3Dバイオプリント技術および分光分析技術を複合的に組み合わせた人工生体組織構築技術の開発を行っています。

(1)培養肉の構築技術および安定生産・品質管理技術の開発: 人口増加・経済発展に伴う動物資源の枯渇および工業的畜産が与える環境負荷への懸念から、細胞を原料として培養肉を生産する3Dバイオプリント技術が新たな食生産技術として注目されています。私たちは和牛のような味・食感・栄養素を再現した培養肉の構築および安定生産・品質管理技術の開発を目指します。本技術により動物資源に頼らない食肉生産の実現に貢献します。

(2)ヒト由来細胞からなる運動器構築技術の開発: 生体様に配向した繊維構造を有し物理化学的・生物学的に生体組織の機能を再現したヒト運動器構築技術の開発を目指します。本技術により加齢、疾患、外傷、障害などに起因する運動機能障害を克服する再生医療の実現に貢献します。

(3)生体内のがん組織の物理化学的特徴を再現した3Dモデルの構築: 創薬における動物実験に対する倫理的配慮、患者個々人の疾患に最適化した創薬、治療法選択への要求の高まりから、3Dバイオプリンティングを用いた立体組織体の構築は創薬分野、再生医療分野においても重要な技術です。私たちは生体内のがん組織を再現した患者由来3Dがんモデルの構築および、3Dモデルを用いた薬剤評価システムの開発を目指します。本技術により動物資源に頼らない創薬や個々人に最適化された医療、すなわち、ひとりひとりに寄り添う精密な医療の実現に貢献します。

参画機関：大阪大学、TOPPANホールディングス株式会社、株式会社島津製作所、伊藤ハム米久ホールディングス株式会社

分子発現特性に着目した迅速な診断手法の確立

医学技術が進み、診断、治療技術の向上が目覚ましい中、患者さんにとって診断に至るプロセスは依然として侵襲を伴うものが多く、結果が得られるまで検査により様々に時間を要します。また、多様な検査法の原理や精度、患者さんへの負担、所要時間などを理解し最善の検査計画、治療計画を組まなければならない医療従事者の負担も増しています。私たちは、工学・医学分野の連携研究を加速させ、新しい光学計測、解析を統合して「今まで見えなかったものを見る」診断手法に挑戦し、患者さん、医療従事者双方の負担が少ない、精密でゆとりある医療を目指します。

新規技術を用いた疾患発症メカニズムの解明

診断法、治療法の進歩に代表されるような医学の進展は、多くの医学研究の成果があって初めて実現します。多様な疾患を解析してきた既存の技術に、課題1～4の誇る新規的な光学計測、解析技術を加えることで、より精密で確実な研究手法の創出を目指します。人工臓器による疾患研究モデルの確立や疾患モデルでの新しい解析手法の確立に挑戦しています。このような研究手法から得られる知見を実際の疾患に応用することで、新しい視点から疾患発症機構を解明できることを期待しています。

参画機関：大阪大学、シスメックス株式会社

研究開発医療機器等の実用化支援

研究開発された『テクノロジー』を、医療現場や地域社会に必要とされている『ニーズ』とマッチさせ、製品化するまでの支援を行っています。特に、医療機器、医薬品等において、必要な薬事規制と保険制度への対応のための専門チームによって支援しています。

スタートアップのための人材育成

開発者、その方を中心に活躍する方々、様々な役割を担う『人』が必要です。たとえば、開発者、臨床家、経営者、広報等、役割が違う方々が集まって、チームとして優れた製品を世の中に提供するために、必要な知識を学ぶ人材育成を行っています。

エコシステムの構築

開発品を、医療機関、自治体、コミュニティー等に展開し、普及させるためにアンケート等を行い、使用に関してのアウトカムを検証します。その結果を開発者へフィードバックし、さらに良い製品にする『循環システム』の構築を目指していきます。

これにより、ひとりひとりが健やかに輝く、いのちに優しいフォトニクス社会を目指しています。

参画機関：大阪大学、産業技術総合研究所、未来医療推進機構、大阪産業局、大阪府、箕面市