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ものづくり技術からみる再生医療    
―細胞研究・創薬・治療―
Regenerative Medicine From the Viewpoint of Materials and Manufacturing Technologies
-Cell Research, Drug Discovery, and Therapy-
[コードNo.2011T819]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 田畑泰彦
■体裁/ B5判 282ページ
■発行/ 2011年11月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 75,600円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0472-4

 
★再生医療の実現のために必要不可欠なのは、日本が誇る「ものづくり技術」だった!!
★細胞を支える"家"と"食べ物"―生体材料や生理活性物質の研究が治療へと繋がる!!
★基本的な"材料"と"技術"、そして"臨床応用"事例から"産業化"への課題まで、再生医療分野参入へのヒントがここに!!

キーワード

再生医療/幹細胞/バイオマテリアル/DDS/細胞増殖因子/生体適合/ものづくり技術/足場材料/再生誘導

刊行にあたって

 「再生医療」の一般イメージは、移植細胞により病気を治療することであろう。これは間違いではない。その本質は、体自身のもつ自然治癒力を高め、病気を治すことである。もちろん、自然治癒力のもとは細胞の増殖、分化能力(細胞力)であり、細胞が大切であることは疑いない。しかし、細胞力を高めるには、細胞によい周辺環境を与えることが必要不可欠である。人でも家や食べ物がなければ弱ってしまう。これは細胞でも同じである。細胞が好む素材で家を作り、細胞に食べ物をうまく与えることができれば、細胞は元気になり、病気を治すであろう。家、食べ物、その与え方などを具現化するのが「ものづくり技術」である。細胞を元気にする家や食べ物は、細胞移植の治療効率を向上させる。また、移植細胞を得るための培養にも、成熟機能細胞を用いた創薬研究にも、「ものづくり技術」が重要な役割を果す。
 再生医療には2つの分野がある。それは再生治療と治療を科学的に支える研究である。研究には細胞の基礎研究、および細胞の食べ物を研究開発する創薬研究がある。再生治療に用いるものづくり技術には厚生労働省からの許認可を得ることが必要となり、その企業化にはお金と時間がかかる。これに対して、細胞や創薬研究は、細胞に悪いことをしなければどのような材料でも技術でも使うことができ、その企業化は、前者に比べて容易である。産業化を狙う場合には、このような再生医療の出口の違いをよく理解することが必要である。「再生医療」が世の中に還元されるためには、学術の発展はもちろんであるが、それに加えて産業化が必要不可欠である。
 これまでにも、再生医療に関するいろいろな本が出版され、特集号が組まれている。しかしながら、その多くが「細胞」という観点から再生医療を眺めたものである。そこで、現時点において、「ものづくり技術」をkeywordとして、研究から治療まで全体像をまとめてみることも大切ではないかと考えた。本書は、第1編「再生医療に必要な"材料"とは」と第2編「再生医療に必要な"技術"とは」で、ものづくりに必要な事項を概説し、第3編ではその応用として「ものづくり技術を生かした再生医療の臨床応用」、第4編「再生医学から再生医療へ-産業化に向けてー」では産業化に必要な項目をまとめている。
 本書が、「再生医療」の守備範囲とその「ものづくり技術」との接点の理解を助け、研究から再生治療にわたって必要不可欠な「ものづくり技術」について考えていただくきっかけを与えることができれば大きな喜びである。
2011年11月 京都大学 田畑泰彦(本書「はじめに」より)

著者一覧

田畑泰彦京都大学 再生医科学研究所 生体組織工学研究部門 生体材料学分野 教授
白木伸明熊本大学 発生医学研究所 幹細胞部門 多能性幹細胞分野 助教
粂昭苑熊本大学 発生医学研究所 幹細胞部門 多能性幹細胞分野 教授
田賀哲也東京医科歯科大学 難治疾患研究所 幹細胞制御分野 教授
椨康一東京医科歯科大学 難治疾患研究所 幹細胞制御分野;日本学術振興会特別研究員
備前典久東京医科歯科大学 難治疾患研究所 幹細胞制御分野
佐倉武司住友ベークライト(株) S-バイオ事業部 研究部 部長
塚田亮平住友ベークライト(株) S-バイオ事業部 研究部 研究員
森奈津希北里大学 大学院医療系研究科 細胞組織再生医学
安達栄治郎北里大学 大学院医療系研究科 細胞組織再生医学 教授
酒井克也金沢大学 がん進展制御研究所 助教
松本邦夫金沢大学 がん進展制御研究所 教授
長澤丘司京都大学 再生医科学研究所 生体システム制御学 教授
大矢裕一関西大学 化学生命工学部 教授
塙隆夫東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 所長・教授
山本雅哉京都大学 再生医科学研究所 生体組織工学研究部門 生体材料学分野 准教授
平野義明関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科 教授
大和雅之東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 教授
伊勢裕彦東京工業大学 フロンティア研究機構 特任講師
赤池敏宏東京工業大学 フロンティア研究機構 教授
城潤一郎(独)放射線医学総合研究所 分子イメージング研究センター 分子病態イメージング研究プログラム 複合分子イメージング研究チーム 博士研究員;京都大学 再生医科学研究所 生体組織工学研究部門 生体材料学分野
松崎典弥大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 助教
明石満大阪大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 教授
小林尚俊(独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 ナノバイオ分野 生体機能材料ユニット 高次機能生体材料グループ グループリーダー
吉川千晶(独)物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 ナノバイオ分野 生体機能材料ユニット 高次機能生体材料グループ 研究員
岸田晶夫東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授
紀ノ岡正博大阪大学 大学院工学研究科 生命先端工学専攻 教授
安田賢二東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 システム研究部門情報分野 教授
上大介京都府立医科大学 人工臓器・心臓移植再生医学講座 助教
豊田雅士(地独)東京都健康長寿医療センター 老年病研究チーム血管医学 副部長
板倉陽子(地独)東京都健康長寿医療センター 老年病研究チーム血管医学 研究員
五條理志京都府立医科大学 人工臓器・心臓移植再生医学講座 教授
梅澤明弘(独)国立成育医療研究センター 研究所 再生医療センター センター長
秋月達也東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 生体硬組織再生学講座 歯周病学分野 助教
和泉雄一東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 生体硬組織再生学講座 歯周病学分野 教授
丸井晃京都大学医学部附属病院 探索医療センター・心臓血管外科 准教授
坂田隆造京都大学 大学院医学研究科 器官外科学講座 心臓血管外科学 教授
磯貝典孝近畿大学 医学部 形成外科 教授
中尾仁美近畿大学 医学部 形成外科
伊谷善仁近畿大学 医学部 形成外科
上原真紀近畿大学 医学部 形成外科
松永和秀近畿大学 医学部 形成外科
森本尚樹京都大学 大学院医学研究科 形成外科 講師
河合勝也京都大学 大学院医学研究科 形成外科 准教授
鈴木茂彦京都大学 大学院医学研究科 形成外科 教授
宮本正章日本医科大学付属病院 再生医療科 教授
高木元日本医科大学付属病院 再生医療科 講師
水野博司順天堂大学医学部附属病院 形成外科 主任教授
水野杏一日本医科大学 大学院器官機能病態内科学(第一内科) 主任教授
中佐智幸広島大学 大学院医歯薬学総合研究科 展開医科学専攻 病態制御医 科学講座 整形外科学 助教
越智光夫広島大学 大学院医歯薬学総合研究科 展開医科学専攻 病態制御医 科学講座 整形外科学 教授
久保俊一京都府立医科大学 大学院医学研究科 運動器機能再生外科学(整形外科) 教授
大家義則大阪大学医学部附属病院 眼科 医員
西田幸二大阪大学医学部附属病院 眼科 教授
坂本達則京都大学 大学院医学研究科 耳鼻咽喉科・頭頸部外科 助教
中川隆之京都大学 大学院医学研究科 耳鼻咽喉科・頭頸部外科 講師
伊藤壽一京都大学 大学院医学研究科 耳鼻咽喉科・頭頸部外科 教授
白馬伸洋愛媛大学 医学部 耳鼻咽喉科 講師
江上美芽東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 客員教授;チーフメディカルイノベーションオフィサー
松山晃文(財)先端医療振興財団 再生医療研究開発部門 部門長補佐;膵島肝臓再生研究グループ グループリーダー
梅垣昌士大阪大学 臨床医工学融合研究教育センター 特任准教授
吉川典子(公財)神戸国際医療交流財団 国際医療開発センター IMDA コーディネータ

構成および内容

序論 ものづくり技術からみる再生医療  田畑泰彦
1再生医療とは何か
2バイオマテリアルの定義とその技術の守備範囲
3再生医療に必要なものづくり技術
4再生治療のためのドラッグデリバリーシステム
5細胞研究と創薬研究に必要なものづくり技術
6今後、ますます再生医療に必要となっていくものづくり技術

第1編:再生医療に必要な"材料"とは

第1章細胞(ES細胞・iPS細胞)  白木伸明、粂 昭苑
1はじめに
2ES/iPS細胞とは
2.1ES細胞とは
2.2iPS細胞とは
3ES/iPS細胞の標準化
4細胞バンク
5ES/iPS細胞を用いた再生医療に向けた展望
5.1細胞株の選択
5.2異種成分不含(Xenogenic Free)培養システム
5.3量の確保
5.4細胞の純化
6その他の利用方法(ヒトの臓器を動物体内で再生する)
7終わりに
第2章細胞(その他の幹細胞など)―ものづくりから考察する幹細胞の居心地―  田賀哲也、椨 康一、備前典久
1はじめに
2幹細胞の特性
3幹細胞を制御するシグナル
4幹細胞の「居心地」を探り、人工的につくる
5おわりに
第3章再生医療のための培養器材  佐倉武司、塚田亮平
1ライフサイエンスにおける当社のあゆみ
2細胞接着タンパク質の活性部位配列ペプチドを修飾した培養器
3タンパク質吸着抑制表面処理を施した培養器
4高水準の品質管理がなされた培養器具
5糖鎖を指標とした細胞の品質管理の可能性
6おわりに
第4章ものづくりに役立つ細胞外マトッリクス(コラーゲン、エラスチン、ラミニン、グリコサミノグリカン)  森 奈津希、安達栄治郎
1はじめに
2コラーゲン
3弾性線維
4基底板
5グリコサミノグリカン
6おわりに
第5章細胞増殖因子・成長因子  酒井克也、松本邦夫
1はじめに
2細胞増殖因子のプロフィール
3細胞増殖因子受容体とシグナル伝達
4再生医療医薬のための細胞増殖因子の応用
5細胞増殖因子の医薬開発
6おわりに
第6章生理活性物質ケモカイン  長澤丘司
1はじめに
2ケモカインとその受容体の同定
3炎症・炎症性疾患とケモカイン
4免疫担当細胞の産生とケモカイン
4.1造血幹細胞
4.2Bリンパ球
4.3Tリンパ球
5器官形成とケモカイン
5.1リンパ節の形成とケモカイン
5.2心血管形成、神経形成とケモカイン
5.3生殖細胞幹細胞とケモカイン
6免疫監視とケモカイン
7GVHDとケモカイン
8エイズとケモカイン
9癌のリンパ器官への転移とケモカイン
10組織再生とケモカイン
11おわりに―ケモカイン制御の臨床応用―
第7章生体吸収性および非吸収性高分子  大矢裕一
1はじめに
2生体吸収性高分子
2.1生体吸収性高分子の分類
2.2酵素分解型生体内分解吸収性高分子
2.2.1ペプチド、タンパク質
2.2.2多糖
2.2.3核酸
2.3自然分解型生体内分解吸収性高分子
2.3.1ポリエステル類
2.3.2その他
3非吸収性高分子
3.1非吸収性高分子の分類
3.2縮合系ポリマー
3.3ビニル系ポリマー
第8章金属とセラミックス  塙 隆夫
1材料としての金属とセラミックス
2金属の医療用途
3セラミックスの医療用途
4金属-セラミックス複合材料
4.1金属-セラミックス複合材料の必要性
4.2ドライプロセス
4.3ウェットプロセス
5高分子複合化
6再生医療への応用
第9章DDS・徐放化技術  山本雅哉、田畑泰彦
1はじめに
2徐放化技術に用いられるバイオマテリアル
3生体吸収性ハイドロゲルからの細胞増殖因子の徐放化
4徐放化細胞増殖因子による再生修復の促進
5細胞移植治療効果を増強するための血管新生因子の徐放化
6細胞増殖因子の徐放化技術を組み込んだ足場材料
7生体吸収性ハイドロゲルからの核酸物質の徐放化
8生体吸収性ハイドロゲルからの低分子化合物の徐放化
9おわりに

第2編:再生医療に必要な"技術"とは

第1章バイオマテリアル足場技術と細胞の三次元化  平野義明
1はじめに
2足場の特性と役割
3機能性足場の設計
4生理活性ペプチド・タンパク質を固定化した機能性足場の設計
4.1吸着法
4.2共有結合法
5タンパク質を内包した機能性足場の設計
第2章ものづくりとしての細胞シート工学  大和雅之
1はじめに
2細胞シート工学とは
3細胞シート移植デバイス
4三次元プリンター
5組織ファクトリー
6おわりに
第3章ES/iPS細胞の増殖・分化・組織構築を制御する人工マトリックスの設計―細胞用まな板"Cell-cooking plate"をめざして―  伊勢裕彦、赤池敏宏
1ES/iPS細胞を用いた再生医療の課題
2E-cad-FcによるES/iPS細胞の均一分散培養の実現
3ヒトiPS細胞のE-cad-Fcを用いた標準化された培養技術の開発
4ES/iPS細胞の分化を自在に制御する"細胞まな板"の実現
第4章細胞の遺伝子改変技術  城 潤一郎、田畑泰彦
1再生医療における細胞の遺伝子改変技術の位置づけ
2細胞の遺伝子改変に必要な技術および方法論
2.1ナノサイズの遺伝子導入キャリア:カチオン化多糖
2.2マイクロサイズの遺伝子導入キャリア:カチオン化ゼラチンハイドロゲル微粒子
2.3マクロサイズの遺伝子導入法:リバーストランスフェクション法
3遺伝子改変細胞を用いた再生医療
4遺伝子改変技術を用いた再生医療のための基礎細胞生物学研究への展開
5遺伝子改変技術を用いた再生医療のためのイメージング研究への展開
6おわりに
第5章生体材料-細胞間の相互作用  松崎典弥、明石 満
1はじめに
2材料表面への細胞接着
3細胞表面に形成したナノ薄膜の影響
4細胞積層法
5細胞集積法による血管網を有する積層組織の短期構築
6まとめ
第6章再生医療用バイオマテリアルの表面修飾・ナノ‐ミクロ‐マクロ構造制御技術  小林尚俊、吉川千晶
1はじめに
2材料のナノ界面制御技術
2.1生体成分との最少相互作用界面の設計
2.2機能界面の設計
3高次構造制御
3.1ナノファイバー化の意義
3.2ナノファイバーの構造制御
3.3細胞-ナノファイバーの相互作用の規格化と定量評価
4機能性組織足場の構築:血管を誘導する足場材料
5まとめ
第7章バイオマテリアルの生体適合性の評価  岸田晶夫
1はじめに
2生体-材料間の反応と生体適合性
3生体適合性の定義
4生体適合性試験法
5生体適合性と非特異的相互作用
6分子生物学的評価について
6.1mRNA発現評価の一例
6.2遺伝子解析技術の現在と将来
7再生医療におけるバイオマテリアルの生体適合性についての一考察
8まとめ
第8章再生医療のための研究に有用な培養装置・実験器具の開発  紀ノ岡正博
1はじめに
2細胞培養の特徴と道具について
3工程管理のための統合された培養装置の役割と周辺技術
4品質管理での道具の必要性
5おわりに
第9章幹細胞を用いての創薬研究技術   安田賢二
1はじめに
2ヒト幹細胞由来心筋細胞を用いた毒性検査技術
3オンチップ1細胞培養法の開発
4オンチップ多電極計測システムを用いたヒト幹細胞由来心筋細胞の細胞外電位計測と薬物毒性評価
5おわりに
第10章細胞の評価技術  上 大介、豊田雅士、板倉陽子、五條理志、梅澤明弘
1再生医療の現状と細胞の評価
2再生医療のプロセスとビジネス可能領域
3臨床現場で望まれている細胞の評価技術
4新たな細胞評価技術の先端医療への適応
5将来の再生医療に利用される細胞評価技術
6新たな細胞培養方法の発展と評価系の構築
7臨床応用に向けた幹細胞の評価技術の必要性

第3編 ものづくり技術を生かした再生医療の臨床応用

第1章再生誘導スペース確保のためのバイオマテリアル―歯周組織再生誘導法(GTR法)  秋月達也、和泉雄一
1歯周病と歯周組織の破壊
2歯周組織再生の原理
3GTR膜の種類
4GTR法の実際
第2章再生治療に必要なドラッグデリバリーシステムとバイオマテリアル技術  田畑泰彦
1再生治療の基本概念とそれを実現するものづくり技術
2バイオマテリアル足場技術を利用した再生治療
3ドラッグデリバリーシステム(DDS)を利用した再生治療
4ますます高まる再生治療におけるものづくり技術の重要性
第3章細胞増殖因子徐放化ハイドロゲルを応用した血管新生誘導  丸井 晃、坂田隆造
1はじめに
2さまざまな血管新生療法
3生体吸収性ゼラチンハイドロゲルによるDDS
4心臓血管外科領域におけるゼラチンハイドロゲルの応用
4.1バイオCABG
4.2胸骨治癒促進・感染予防
4.3重症下肢虚血
5「患者さんに届く」再生医療のために
6おわりに
第4章足場材料による骨欠損再生―眼窩下壁骨折に試用したバイオマテリアルの骨形成能とその長期成績―  磯貝典孝、中尾仁美、伊谷善仁、上原真紀、松永和秀
1はじめに
2対象
3骨誘導型吸収性ポリマー
4手術方法
5CT値による骨形成能の評価
6結果
7代表症例
8考察
第5章足場材料とbFGFを用いた難治性皮膚潰瘍治療  森本尚樹、河合勝也、鈴木茂彦
1人工真皮の基本的な使い方
2難治性潰瘍とは
3塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)製剤と人工真皮の併用
4人工真皮の今後の課題
第6章細胞と細胞増殖因子を用いた難治性皮膚潰瘍治療  宮本正章、高木 元、水野博司、田畑泰彦、水野杏一
1はじめに
2自己骨髄幹細胞浸透人工真皮による組織再生法
3DDS徐放化b-FGF(塩基性繊維芽細胞増殖因子)ハイドロゲル浸透人工真皮による組織再生法
4おわりに
第7章細胞と足場材料を用いた関節軟骨再生治療  中佐智幸、越智光夫
1はじめに
2関節軟骨損傷
3自家培養軟骨細胞移植術
3.1軟骨採取
3.2移植手技
4臨床成績
5細胞と足場材料
6今後の展望
7おわりに
第8章多血小板血漿と足場材料を用いた骨再生治療  久保俊一
1はじめに
2多血小板血漿を用いた組織再生医療
3PRPによる骨形成術の現状と問題点
3.1PRPの作製法の相違
3.2PRPと併用するマテリアルの多様性
4PRPの骨形成能を高めるためのスキャフォードの開発
4.1PRPと併用される骨補填材料
4.2ゼラチンハイドロゲルによるPRP含有成長因子の徐放効果
4.3ゼラチンβ-TCPスポンジの特徴
5PRPとゼラチンβ-TCPスポンジと組み合わせた骨形成促進法
6今後の展望
第9章角膜再生治療と足場材料  大家義則、西田幸二
1再生医療とは
2幹細胞とは
3細胞を用いたヒトの治療
4角膜再生治療と足場材料
5最後に
第10章ゼラチンハイドロゲルによるIGF-1徐放を用いた難聴治療  坂本達則、中川隆之、伊藤壽一
1はじめに
2難聴治療の現状
3臨床試験のデザインに必要なエビデンスの形成
4臨床試験
5IGF-1局所徐放臨床試験の位置づけ
第11章bFGF徐放化ハイドロゲルを用いた鼓膜再生治療  白馬伸洋
1はじめに
2ゼラチンハイドロゲルを用いたbFGF製剤によるモルモット鼓膜再生の研究
2.1方法
2.2結果
2.3考察
3ゼラチンハイドロゲルを用いたbFGF製剤による鼓膜再生治療の展望
4おわりに

第4編:再生医学から再生医療へ―産業化に向けて―

第1章再生医療の産業化と課題解決に向けた努力  江上美芽
1はじめに
2世界における再生医療の産業化の現状
3海外における再生医療産業化の促進体制
3.1米国
3.2欧州
3.3アジア(韓国)
4再生医療の産業化に向けた隘路・課題
4.1"先端標準治療"ものづくり拠点の構築
4.2バンク(ヒト細胞の研究から商業利用まで)と細胞治療の国際規格
4.3特許・標準化
4.4臨床試験・治験の薬事規制と補償・保険
5日本産業界のイニシアチブ発揮へ
第2章ものづくり特許戦略  松山晃文
1はじめに
2先端的研究成果であるがゆえに
3ローリスク・ハイリターンの知財経営を目指した知財戦略
4産学アライアンスによる新たな知財・特許の意義
5知財価値の評価
6おわりに
第3章現行規制の観点からみた再生医療技術開発戦略  梅垣昌士
1はじめに
2日本における新規医療技術開発のアプローチ
3再生医療は「医療行為」か「製品」か
4医師法的アプローチの開発戦略上の問題点
5薬事法的アプローチと医師法的アプローチ、それぞれの活用
6最近の規制緩和の動きと今後の動向
7おわりに
第4章バイオマテリアルを用いた再生医療の臨床応用への規制、ガイドライン  吉川典子
1はじめに
2バイオマテリアルを考えるときに大事なこと
3バイオリアクティブであること
4細胞・組織を伴うこと
5規制やガイドラインとステージの関係
6おわりに



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