東北大学 研究シーズ集

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P

PET

リンパ節転移の早期診断・治療システムの開発

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特徴・独自性
がん転移の早期診断・治療にはリンパ節転移の早期診断が必須である。従来のマウスを用いたリンパ節転移の誘導・診断・治療実験は、リンパ節の転移率の低さ、診断機器の性能の低さ等から斬新な診断・治療法の開発が困難であった。我々は、ヒトのリンパ節と同等の大きさを有し長期実験に適するリンパ節腫脹マウスを約20年の歳月をかけて独自に開発し、これにより、前述の問題を解決し、前臨床実験が可能な実験系を樹立した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
リンパ節転移の超早期診断用機器の開発、リンパ節転移治療薬剤の開発、リンパ節転移の機序の解明、従来のリンパ節転移を診断・治療に使用してきた機器の性能評価に関心がある企業との連携が期待できる。

医工学研究科
小玉 哲也 教授 工学博士・医学博士
KODAMA, Tetsuya Professor

化合物半導体を用いた放射線検出器の開発

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特徴・独自性
材料純化、結晶成長、結晶加工、電極形成、検出器製作を一貫して行い、化合物半導体を用いた放射線検出器の開発を行っている。特に化合物半導体の一つである臭化タリウム(TlBr)に着目し研究を行っている。TlBr検出器は非常に高い検出効率を持ち、PETやSPECT等の核医学診断装置やガンマ線CT、産業用X線CT、コンプトンカメラ等への応用が可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
化合物半導体成長技術はシンチレーション結晶育成、X線フラットパネルセンサー用直接変換膜製作へ応用が可能である。これらの結晶成長・検出器製作技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

工学研究科 量子エネルギー工学専攻
人見 啓太朗 准教授 博士(工学)
HITOMI, Keitaro Associate Professor

難処理性高分子廃棄物の化学リサイクル

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特徴・独自性
PET、PVC、HIPS等の廃プラスチックを、付加価値の高い化学物質への転換を目的に、乾式及び湿式プロセスで種々の高分子廃棄物リサイクルの研究をしている。例えば、PETの脱カルボキシル化にて、高収率でベンゼンを得ることに成功。また、難熱性プラスチックやPVCの脱ハロゲン化プロセスを開発し、炭化水素として燃料利用等を検討している。さらに、抗菌性やイオン交換特性を付与することを目的に、PVCの塩素の一部を官能基で化学修飾する研究をしている。また、HIPSの熱分解による脱ハロゲン化で、高収率でスチレンを得ることができる。これらの技術を用いて、金属・プラスチック複合物から金属とプラスチックを効果的にリサイクルする化学プロセスを構築している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
廃棄物のリサイクルプロセスの開発に付随して起こる諸問題を解決するための方法を提供することができる。

環境科学研究科
吉岡 敏明 教授 工学博士
YOSHIOKA, Toshiaki Professor

医工放射線情報学

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特徴・独自性
主に核医学に関わる医用工学分野の研究を行なっています。PETやSPECTに代表される核医学検査では、さまざまな薬剤に放射性同位元素をラベルし、その薬剤の体内の動態を非侵襲的に画像化できます。非常に高い感度、定量性を持った検査です。しかし、PET/SPECTのデータは、さまざまな情報、雑音が混合しており、そこから有益な情報を引き出す必要があります。そのための、数理モデルの構築や、画像処理の研究を行なっています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
画像処理・データ解析ソフトウェアを医療機器メーカーに提供できます。現在、PETは創薬の分野で注目を集めています。分子イメージング技術をいかした早期薬効評価の指標としてPETを利用しようというものです。そのためのPET評価系の構築技術を提供できます。

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター
渡部 浩司 教授 博士(工学)
WATABE, Hiroshi Professor

ポジトロン断層法(PET)を用いた機能・分子イメージング研究

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特徴・独自性
PETを用いた機能・分子イメージングでは、生体(ヒト、動物)の臓器(脳、心臓、筋肉など)の代謝、血流、情報伝達機能等を、生きたままの状態で外から測定することができる。この特徴を生かして、疾患(がん、認知症など)の早期診断や薬物作用の研究が可能となる。また、健康増進科学の研究にも応用可能であり、運動や代替医療など、多様な応用分野を展開している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
薬物副作用の研究や代替医療の治療効果評価研究では多くの実績があり、方法論の蓄積がある。他に、運動による健康増進効果や代替医療、健康食品等の代謝効果に関する研究が展開できる。

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター サイクロトロン核医学研究部
田代 学 教授 医学博士
TASHIRO, Manabu Professor

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

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特徴・独自性
サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPETイメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤として、がんやアルツハイマー病のPET用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断(心筋血流、褐色脂肪組織)への応用、PETによる薬物動態解析および薬効薬理研究に取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
新規ポジトロン標識技術・装置の開発。がん、認知症、循環器疾患のPET画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET薬物動態評価(動物、ヒト)。新薬(候補)の生体薬効薬理評価。

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター
古本 祥三 教授
FURUMOTO, Shozo Professor

PET創薬

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

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特徴・独自性
サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPETイメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤として、がんやアルツハイマー病のPET用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断(心筋血流、褐色脂肪組織)への応用、PETによる薬物動態解析および薬効薬理研究に取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
新規ポジトロン標識技術・装置の開発。がん、認知症、循環器疾患のPET画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET薬物動態評価(動物、ヒト)。新薬(候補)の生体薬効薬理評価。

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター
古本 祥三 教授
FURUMOTO, Shozo Professor

PET化学

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

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特徴・独自性
サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPETイメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤として、がんやアルツハイマー病のPET用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断(心筋血流、褐色脂肪組織)への応用、PETによる薬物動態解析および薬効薬理研究に取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
新規ポジトロン標識技術・装置の開発。がん、認知症、循環器疾患のPET画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET薬物動態評価(動物、ヒト)。新薬(候補)の生体薬効薬理評価。

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター
古本 祥三 教授
FURUMOTO, Shozo Professor

PF-NOTE

企業内教育を変える

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特徴・独自性
プレゼンテーションや医療面接などにおける、コミュニケーション力を効果的に育成するための研究と開発をしています。具体的には、教育プログラムと、それを最大限に活かすためのシステムPF-NOTEの研究開発です。PF-NOTEは記録中の映像に、リアルタイムにフィードバックを付加するシステムであり、コミュニケーション力育成を支援します。さらにベテランと新人の観察力や判断力の違いの可視化、映像付きの対話的なeラーニングコンテンツ作成も可能です。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
社員の技術伝承やコミュニケーション能力育成に関して特に興味のある企業、観察力育成、就職面接トレーニングに注目している業界に、PF-NOTEを効果的に活かす教育方法を提案します。

教育情報学研究部
中島 平 准教授 博士(情報科学)
NAKAJIMA, Taira Associate Professor

Pharmacoproteomics

質量分析装置を用いた蛋白質の高感度多種類同時定量技術

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特徴・独自性
三連四重極型質量分析装置のMRM modeを利用して、多種類タンパク質を同時に高感度に定量する方法を開発した。タンパク質の酵素分解産物の中から、アミノ酸配列情報のみに基づいて「より高感度で信頼性の高い定量が可能なペプチド」を選択する技術は、国内外で特許登録済である。特に、抗体で困難な、特定のアミノ酸が修飾された蛋白質や、1アミノ酸が異なる蛋白質などの精密定量が可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
食品、環境など、タンパク質が関与する全てのライフサイエンス産業への応用に可能性がある。図3には、特に、医薬品開発や診断や個別薬物療法などの医療関連産業への応用の可能性についてまとめた。

薬学研究科
寺崎 哲也 教授 薬学博士
TERASAKI, Tetsuya Professor

PHD

酸素センサー・プロリル水酸化酵素(PHD)を標的とした虚血障害治療薬の開発

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特徴・独自性
全ての生物は酸素を利用してエネルギーを作り出し、生命活動を維持しています。ひとたび酸素濃度が低下すると、その活動が著しく妨げられ、場合によっては死に至ります。局所の低酸素状態が関連する病気の代表例としては、虚血性心疾患、脳卒中、腎臓病などが挙げられます。私たちは、プロリル水酸化酵素(PHD)が低酸素状態を感知するセンサーとして機能していることに着目し、これを制御することで虚血障害を治療する医薬の開発を推進しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
現在、いくつかのPHDを阻害する化合物を得ており、国内外の製薬メーカー等と連携して、非臨床試験から臨床開発へと進め、実用化を目指しています。

医学系研究科 附属創生応用医学研究センター 分子病態治療学分野
宮田 敏男 教授 医学博士
MIYATA, Toshio Professor

POCT

遺伝子検査ツールの開発研究

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特徴・独自性
我々の研究はPOCTとして実用可能な遺伝子検査ツールの開発である。これまでに開発したSTH法は、検査対象遺伝子をタグDNAに読み替え、そのタグDNAとの反応で特定ラインが青色に変化する試験紙:PASを用いて検査する極めて簡単な遺伝子検査法である。現在様々な用途での活用が検討され、豚肉混入検査キット、食中毒菌検査キット等幾つかの検査キットが実用化されてきている。今後我々は、ニーズの大きな各種感染菌の検査キット開発に注力して行きたい。

産学連携の可能性
最もニーズが高いと想定される用途は、結核/マラリア/デング熱/ジカ熱等の各種感染症の原因菌/ウィルスの現場検査と考えられる。POCT遺伝子検査に興味を持つ診断キットメーカー/検査キットメーカーととの産学連携を期待したい。

医工学研究科
川瀬 三雄 教授 工学博士
KAWASE, Mitsuo Professor

Polarization Control Technology

次世代高臨場・低電力ディスプレイシステムの研究開発

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近年、高精細映像通信サービスやユビキタスネットワークの普及による情報の多様化に伴い、情報ネットワークと人との間を繋ぐヒューマンインターフェースとしてディスプレイは大容量化や高色再現といった表示の高品位化だけではなく、省電力化や高臨場感等の高機能化の実現が期待されている。当研究室では、液晶を用いた光の偏光および拡散の精密な解析・制御技術、ならびにそれに基づいた高性能ディスプレイシステムについて研究を行っており、これにより電子ブックやデジタルサイネージ等をはじめとした新しいメディアの創出、省エネルギー社会の実現に貢献することを目的としています。特に偏光の精密な解析と制御を可能とする偏光制御理論を確立すると共に、その応用として液晶分子の表面配向状態の解析および制御技術、液晶の広視野角・高速化技術、フィールドシーケンシャルカラー(色順次表示)方式を用いた超高精細ディスプレイ技術、超低消費電力反射型フルカラーディスプレイ、超大型・高品位ディスプレイなどについて研究を進めています。
また、インタラクティブ(双方向対話型)なコミュニケーション技術に基づいた情報社会の構築を想定した次世代高臨場感ディスプレイ技術についても研究を行っています。具体的には精密な光線方向制御に基づいた実空間裸眼立体ディスプレイおよび多視点ディスプレイに関する研究などがあります。以上のような技術をさらに進展させ、産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望します。

工学研究科
石鍋 隆宏 准教授 工学博士
ISHINABE, Takahiro Associate Professor

p

phase change memory

低消費電力と長期信頼性に優れる相変化メモリ材料の開発

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特徴・独自性
相変化材料を用いた不揮発性相変化メモリ(PCRAM)が注目されている。現在、Ge-Sb-Te系材料がPCRAMに使われているが、融点が高いためデータ書込み消費電力が高く、結晶化温度が低いため耐熱性に劣るという問題がある。我々は、融点が低く、かつ耐熱性に優れるGe-Cu-Te系等の新規相変化材料の開発を行っており(図1,2)、材料の相変化機構や消費電力、データ書換え速度等の性能を検証している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
新規相変化材料は不揮発性メモリへの適用が想定されますが、この技術を活用したい、また興味がある企業や団体との共同研究を希望しております。

工学研究科 知能デバイス材料学専攻
須藤 祐司 准教授 工学博士
SUTOU, Yuji Associate Professor

pig

育種学的手法及び飼料添加物による病気に強い動物の開発

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国内外の養豚生産現場で最も重要な病気は、複数の病原体の感染により豚が呼吸器病を示す豚呼吸器複合症(PRDC)である。宮城県畜産試験場との共同研究でマイコプラズマ性肺炎病変(MPS)低方向へ5世代選抜した結果、病変は減少し、相関反応として自然免疫能(貪食能:PA、顆粒球・リンパ球比率:GLR)、細胞性免疫能が高まり、液性免疫能であるSRBC特異的抗体産生能(AP)が抑制された。
海藻の飼料添加給与が液性免疫IgGやIgAを活性化させ、甘草の飼料添加給与が炎症性サイトカインを抑制するのでこれらの物質の利用により飼料への過度の抗菌剤添加を軽減させる。さらに、抗病性育種の選抜実験としてマウスの自然免疫、獲得免疫および両者を同時に選抜する3系統と無選抜対照系を20世代選抜し、これらの免疫特性、抗病性を比較検討中である。本研究で得られた技術を産業界で活用したい企業や団体からのお問い合わせをお待ちしています。

農学研究科
鈴木 啓一 教授 農学博士
SUZUKI, Keiichi Professor

population dynamics

数理生物学

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特徴・独自性
現実の生命現象や社会現象の特性を科学的に議論するための研究の展開の礎となるような数理的・理論的研究のための数理モデリング、数理モデル解析を行っている。現象のいかなる理論的課題を取り上げるか、問題をいかに数理モデルとして構成するか、構成された数理モデルに関していかなる数理的解析を行なうか、数理的解析結果をいかに生命科学的・社会科学的議論として取り上げるか、ということが重要な観点となる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
現実の生命現象や社会現象に対する理論的なアプローチを要する施策策定やアセスメント、環境評価に係る基礎理論の適用、または、データの視覚化に伴って必要となるスケルトンモデルの構築など。

情報科学研究科
瀬野 裕美 教授 理学博士
SENO, Hiromi Professor

program

実践的かつ経営的処方を支援する薬品決定支援システムおよびプログラムの開発

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 糖尿病における実地医療現場で実践的かつ経営的処方術を実施するための薬剤決定支援システムおよび薬剤決定支援プログラムを発明した(特許第4176438号)。
 我が国の保健医療現場における医師の処方は1剤205円以内の6剤投薬と規定されている。この制限を越えた投薬を施行した場合には薬価請求額の10%が減額されるしくみになっている。但し、服用法が同じで、かつ205円以内に収まる複数の薬剤は1剤とみなされ、6剤を越えた処方がなされても6剤以下の処方と扱われる。
一方、我が国の高齢化社会では加齢に伴い糖尿病患者が増加している。糖尿病合併症を含めその治療薬を1人の内科医が処方すると容易に6剤投薬を超えてしまう。そこで医療経営的にジェネリック(後発品)の使用が不可欠となる。しかし、医師が先発品と後発品の医薬情報を薬価まで熟知し瞬時に処方を行うことは極めて難しい。本発明は主に糖尿病診療における内科医の処方技術を実践的かつ経営的に改善するものである。
 本発明(特許)を活用して事業化を企てる企業または出資者・開発支援者を求めている。
 ソフトウエアのサンプルあり。

医工学研究科
野々垣 勝則 教授 医学博士
NONOGAKI, Katsunori Professor

proliferation and metastasis of malignant cancer cells

V-1を標的にしたがん分子標的治療薬の開発

がんは我が国で死因の第一位の疾患であり、副作用の少ないがん分子標的治療薬の開発が待望されている。がん細胞の増殖、転移、細胞間接着、細胞間接着や腫瘍部における血管新生にはアクチン細胞骨格制御系が密接に関わっている。
私たちは自らが発見したタンパク質V-1に、アクチンキャッピング因子CP(論文発表PLoS Biol 8, e1000416, 2010)および脱重合因子コフィリンの活性を抑制して、アクチン細胞骨格の形成を顕著に促進する特筆すべき活性を見出すことに成功した。さらに、表面プラズモン共鳴法でのスクリーニングによりV-1の作用を阻害する低分子化合物の発見に成功し、実際その化合物はがん細胞のアクチン細胞骨格形成を阻害した。現在、新たな誘導体を合成し、その構造活性相関研究を展開している。
研究ゴールは「新たながん分子標的治療薬の創成」である。この研究成果を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

薬学研究科 薬物療法学分野
山國 徹 准教授 医学博士
YAMAKUNI, Tohru Associate Professor

protein

外場印加により固液界面のエネルギー状態を制御した新しい結晶成長

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我々は、結晶成長過程における界面現象と育成された結晶の特性の関係を明らかにするといった立場から、主として融液からのバルク結晶の成長に取り組んでいます。特に、界面に電場を印加することにより結晶と融液の間に電気二重層という極薄領域を形成しナノメータスケールで結晶育成を制御しています。電場印加による具体的な結晶作製研究例として、
1. 融液と結晶のエネルギー関係を制御し、従来育成が不可能とされていた高温圧電センサー用ランガサイト型結晶の開発。
2. 結晶化が困難なタンパク質の核形成を電場印加により容易に実現。
3. シリコン結晶成長において界面の不安定性を制御し、理想的な構造を持つシリコン結晶の開発。
このように21世紀高度情報化社会に必要な、光学、圧電、磁性等の分野で有用な新結晶や、あるいは、従来育成が困難とされていた結晶の創製の分野で有意義な共同研究ができるものと考えます。

金属材料研究所
宇田 聡 教授 Ph.D.
UDA, Satoshi Professor

生体組織内のタンパク質等多成分拡散現象に関する研究

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物質拡散係数の高精度測定は,諸々の熱物性値測定の中でも極めて困難であり,特にタンパク質においては物質自体が稀有であること,および分子数が大きいため拡散現象が非常に遅いことなど,多くの点から困難とされてきた.これに対し,当研究分野では最新画像処理技術を用いることにより,少量のタンパク質試料で微小非定常拡散領域を高精度に測定する方法を開発した.既存の光学系に位相シフト技術を組み込むことで,解像度がλ/100程度の精度を実現し,拡散場内のわずかな濃度変化も検知できるシステムを測定系を構築した.生体組織内に代表されるような極限環境下では複数の物質が同時に物質移動する多成分系拡散現象がおきている.本測定法では同時に複数の物質の拡散係数を測定できる特徴を有しており,この測定法を用いることで多成分拡散現象を定量的に評価できる.この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を強く希望する.

流体科学研究所 極限流研究部門極限熱現象研究分野
小宮 敦樹 准教授 工学博士
KOMIYA, Atsuki Associate Professor