東北大学 研究シーズ集

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真空プロセス

固液界面真空プロセスの開発とその応用

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特徴・独自性

様々な物質の液体状態を、真空環境下で安定化させ、そのマイクロ/ナノレベルの成形技術の開発と新規物性調査、およびそのプロセス応用に取り組んでいる。特に、膜厚が数nmのイオン液体膜の作製やSiCなどの無機薄膜の高速VLS成長、イオン液体を介した有機半導体、高分子薄膜・結晶材料の開発を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

次世代の半導体プロセス、超高品質無機単結晶薄膜、二次電池電池などのイオニクス、有機太陽電池・デバイスなど。

工学研究科
松本 祐司 教授 博士(理学)
MATSUMOTO, Yuji Professor

神経

レドックス制御によるアルツハイマー病予防の試み

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特徴・独自性

近年、アルツハイマー病をはじめとする加齢に伴う神経変性疾患は酸化ストレスによる細胞障害と神経炎症を基盤としていることが明らかにされている。これまでに我々は、転写因子NRF2による酸化ストレス応答の強化が多くの疾患を改善することを見いだしてきた。NRF2は強力な抗炎症作用も有することが明らかになったことから、NRF2活性化によるアルツハイマー病予防の可能性を検討している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

一部の野菜にはNRF2 を活性化する成分が含まれている。そこで、NRF2活性化作用を有する成分を増やすための作物品種改良、サプリメント開発などの事業に対して、細胞やマウスを用いた検証系を提供できる。

加齢医学研究所
本橋 ほづみ 教授 MD.PhD.
MOTOHASHI, Hozumi Professor

神経栄養因子

筋萎縮性側索硬化症(ALS)に対する肝細胞増殖因子(HGF)を用いた治療法の開発

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特徴・独自性

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は成人発症の神経変性疾患で、脳から脊髄に至る運動ニューロンの系統的変性脱落によって全身の筋力低下・筋萎縮をきたし、やがて呼吸不全に至る過酷な疾患である。ALSに対する治療法開発のため、東北大学神経内科では世界に先駆けてラットによるALSモデル動物の開発に成功した(Nagai M,et al. J Neurosci 2001)。このALSラットに対してヒト型遺伝子組換えHGF 蛋白の脊髄腔内持続投与を行ったところ、発症期からの投与開始でも運動ニューロンの脱落変性を抑制し、疾患進行を大幅に遅らせることに成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

大阪大学発のベンチャー企業であるクリングルファーマ社と共同でヒトに使用可能なGMP基準のヒト型リコンビナントHGF 蛋白による非臨床試験が終了し、東北大学病院臨床研究推進センターの協力の下で2011年7 月からフェーズI 試験が開始されている。さらにフェーズII 試験の準備を行っている。今後は大手製薬企業とも連携する予定である。

医学系研究科 神経内科学分野
青木 正志 教授 医学博士
AOKI, Masashi Professor

神経回路

バイオ材料とナノテクノロジーに基づくセンサ・電子デバイスの開発

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特徴・独自性

エレクトロニクス分野で培われてきた技術を応用して、健康で安全な社会を発展させ、私たちの生活の質を高めるようなデバイスの開発研究を進めています。例えば、半導体のセンサインターフェイスとしての特性を、薬物検出やスクリーニングアッセイなどの生化学・医療用途に利用する研究や、生きた細胞を使って神経回路を作り上げ、脳の機能解析を支援する新規技術の開発を進めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

シリコンチップ上に形成した人工細胞膜にイオンチャネルタンパク質を埋め込むと、極限まで規定された環境下でその機能や薬理応答を調べることができます。この技術は、新薬候補化合物の高感度な迅速検出法につながります。

材料科学高等研究所/電気通信研究所
平野 愛弓 教授 博士(理学)
HIRANO-IWATA, Ayumi Professor

神経科学

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、生体臓器(ヒトや動物の脳、心臓、筋肉など)の代謝、血流、微量物質貯留、情報伝達機能などを対象が生きたままの状態で体外から測定できます。この特徴を生かして、疾患の早期診断や抗ヒスタミン薬などの治療薬の作用・副作用研究、運動・代替医療による健康増進研究などを進めております。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

以下のようなテーマの産学連携が可能です。㈰さまざまな薬物や飲食物の摂取前後の体内変化の評価、㈪運動、代替療法、瞑想などが心身に与える効果の評価、㈫認知症早期診断研究など。
基礎から臨床への橋渡し研究、臨床研究法対応も進めており、物理、化学・薬学、工学と連携した幅広い研究・開発の展開が可能です。

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

神経幹細胞

ヒト間葉系細胞からの神経細胞誘導と神経変性疾患への応用

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特徴・独自性

骨髄間葉系細胞はすでに臨床応用されており、腫瘍形成能が無い。我々はNotch 遺伝子導入と浮遊培養を組み合わせることで神経前駆細胞を作り出すシステムを開発し、脳梗塞での有効性を示した。さらにGDNFによりドーパミン神経となり、ラットでパーキンソン病の機能改善が確認された(J. Clin. Invest, 2004)。さらにパーキンソン病サルの脳内へ自己細胞移植することで運動障害や脳内ドーパミン機能を長期間にわたり改善し、腫瘍形成や副作用が現れないことを分子イメージング技術で明らかにした。霊長類動物における世界で初めての成果でJ. Clin. Invest( 2013)に掲載され、Nature Review Neurosci、LosAngeles Times など主要な雑誌やメディアで取り上げられた。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

神経前駆細胞、ドーパミン神経、共に脳梗塞やパーキンソン病の治療開発に有効である。さらに神経系に作用する薬剤開発に置けるスクリーニングにも応用できる。

医学系研究科
出澤 真理 教授 医学博士
DEZAWA, Mari Professor

神経再生

筋萎縮性側索硬化症(ALS)に対する肝細胞増殖因子(HGF)を用いた治療法の開発

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特徴・独自性

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は成人発症の神経変性疾患で、脳から脊髄に至る運動ニューロンの系統的変性脱落によって全身の筋力低下・筋萎縮をきたし、やがて呼吸不全に至る過酷な疾患である。ALSに対する治療法開発のため、東北大学神経内科では世界に先駆けてラットによるALSモデル動物の開発に成功した(Nagai M,et al. J Neurosci 2001)。このALSラットに対してヒト型遺伝子組換えHGF 蛋白の脊髄腔内持続投与を行ったところ、発症期からの投与開始でも運動ニューロンの脱落変性を抑制し、疾患進行を大幅に遅らせることに成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

大阪大学発のベンチャー企業であるクリングルファーマ社と共同でヒトに使用可能なGMP基準のヒト型リコンビナントHGF 蛋白による非臨床試験が終了し、東北大学病院臨床研究推進センターの協力の下で2011年7 月からフェーズI 試験が開始されている。さらにフェーズII 試験の準備を行っている。今後は大手製薬企業とも連携する予定である。

医学系研究科 神経内科学分野
青木 正志 教授 医学博士
AOKI, Masashi Professor

ヒト間葉系細胞からのシュワン細胞誘導と脊髄損傷、脱髄性疾患への応用

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特徴・独自性

骨髄や臍帯由来の細胞は自己および他家移植ですでに臨床応用されており、バンクが設立されている、容易に培養可能である、腫瘍形成が無く安全性が担保されているなどの利点がある。これらの組織から分化能力の高い間葉系幹細胞を得て、神経再生を促し機能の回復をもたらすことのできるシュワン細胞を極めて高い誘導効率で作製する技術を開発した。骨髄あるいは臍帯から数週間で1000 万個ほどの間葉系幹細胞が樹立可能である。特定のサイトカインの組み合わせによって97%前後の高い効率で末梢性グリアであるシュワン細胞を短期間で誘導可能である。また末梢神経損傷、脊髄損傷において有効性が確認されている(Eur, J. Neurosci 2001; J.Neurosurg, 2004, J. Neuropathol.Exp. Neurol, 2005, BiochemBiophys Res Commun, 2007;Tissue Eng., 2011)。この方法は霊長類を用いた1年にわたる前臨床試験で安全性と有効性が確認されている(Exp. Neurol., 2010)。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

誘導されたシュワン細胞は傷害を受けた末梢・中枢神経組織に移植すると切断されたり損傷を受けた神経線維の再伸長を促すだけでなく、髄鞘(ミエリン)を再形成し跳躍伝導の回復をもたらすことを確認している。従って事故や怪我による神経断裂などの損傷だけでなく、神経変性疾患や脱髄性疾患においても有効性があると期待できる。この技術を医療や産業で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

医学系研究科
出澤 真理 教授 医学博士
DEZAWA, Mari Professor

神経生理学

生体信号の解析と視覚化

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特徴・独自性

多彩なセンサーの開発やICT 技術の発展により、膨大な生体信号を記録・保存することが可能になってきた。我々は、その信号を、病気の診断や健康の増進への利活用を目指して様々な信号処理方法を研究している。例えば、妊娠中の母親の腹部に張り付けた電極から子宮内胎児の心電図を高精度に抽出するアルゴリズムや、多種の生体信号の時間的関係から自律神経系などの状態を推定し、可視化するアルゴリズム等の開発を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

生体信号の解析・可視化・診断システム。
自動車運転手や各種システムオペレータの集中度や眠気のモニタリング・評価。
生体リズムの特性を考慮した就労スケジューリング。

情報科学研究科
中尾 光之 教授 工学博士
NAKAO, Mitsuyuki Professor

神経前駆細胞

ヒト間葉系細胞からの神経細胞誘導と神経変性疾患への応用

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特徴・独自性

骨髄間葉系細胞はすでに臨床応用されており、腫瘍形成能が無い。我々はNotch 遺伝子導入と浮遊培養を組み合わせることで神経前駆細胞を作り出すシステムを開発し、脳梗塞での有効性を示した。さらにGDNFによりドーパミン神経となり、ラットでパーキンソン病の機能改善が確認された(J. Clin. Invest, 2004)。さらにパーキンソン病サルの脳内へ自己細胞移植することで運動障害や脳内ドーパミン機能を長期間にわたり改善し、腫瘍形成や副作用が現れないことを分子イメージング技術で明らかにした。霊長類動物における世界で初めての成果でJ. Clin. Invest( 2013)に掲載され、Nature Review Neurosci、LosAngeles Times など主要な雑誌やメディアで取り上げられた。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

神経前駆細胞、ドーパミン神経、共に脳梗塞やパーキンソン病の治療開発に有効である。さらに神経系に作用する薬剤開発に置けるスクリーニングにも応用できる。

医学系研究科
出澤 真理 教授 医学博士
DEZAWA, Mari Professor

神経プローブ

LSI技術を用いた医療・ヘルスケア用マイクロナノ集積システム

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特徴・独自性

半導体工学と神経工学を基盤として、生体の構造と機能の理解に基づいた医療・ヘルスケア用の新しいマイクロ・ナノ集積システムの研究開発を行っています。脳をはじめとする生体の電気的・化学的状態を多元的・立体的に計測解析するための神経プローブや生体信号処理LSI、生体と同じ積層構造を有することにより高いQOLを実現する完全埋込型人工網膜などの研究開発を推進しています。また、シリコン貫通配線(TSV)を用いたCtC/CtW/WtW 三次元集積化技術の研究開発も行っています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

これまでに国内外の企業・研究機関と三次元集積化技術や生体信号処理LSI に関する共同研究を積極的に行っています。
㈰医療現場での生体情報モニタリング機器やパーソナルヘルスケア機器に使用される集積回路や医用集積モジュールの開発
㈪シリコン貫通配線を用いた三次元集積回路の開発(3D-LSI/TSV)

医工学研究科
田中 徹 教授 博士(工学)
TANAKA, Tetsu Professor

神経変性

筋萎縮性側索硬化症(ALS)に対する肝細胞増殖因子(HGF)を用いた治療法の開発

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特徴・独自性

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は成人発症の神経変性疾患で、脳から脊髄に至る運動ニューロンの系統的変性脱落によって全身の筋力低下・筋萎縮をきたし、やがて呼吸不全に至る過酷な疾患である。ALSに対する治療法開発のため、東北大学神経内科では世界に先駆けてラットによるALSモデル動物の開発に成功した(Nagai M,et al. J Neurosci 2001)。このALSラットに対してヒト型遺伝子組換えHGF 蛋白の脊髄腔内持続投与を行ったところ、発症期からの投与開始でも運動ニューロンの脱落変性を抑制し、疾患進行を大幅に遅らせることに成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

大阪大学発のベンチャー企業であるクリングルファーマ社と共同でヒトに使用可能なGMP基準のヒト型リコンビナントHGF 蛋白による非臨床試験が終了し、東北大学病院臨床研究推進センターの協力の下で2011年7 月からフェーズI 試験が開始されている。さらにフェーズII 試験の準備を行っている。今後は大手製薬企業とも連携する予定である。

医学系研究科 神経内科学分野
青木 正志 教授 医学博士
AOKI, Masashi Professor

心血管イベント

心臓と血管の血圧反射機能を独立に定量診断することができる非侵襲診断装置

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特徴・独自性

これまでに血管系の自律神経反射機能を診断する方法論は存在しなかった。我々は、心臓と血管の血圧反射機能を独立に定量診断する方法論を新しく発明した。メタボ対策などのヘルスケア産業に進展が期待される。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

予防医学の機器開発、医薬品、サプリメントの効果判定、健康維持機器開発。

加齢医学研究所
山家 智之 教授 医学博士
YAMBE, Tomoyuki Professor

人工衛星

宇宙機搭載用の電子機器(電波・赤外・光学およびデジタル)・伸展機構・搭載ソフトウェア開発

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特徴・独自性

宇宙機へ搭載する電波受信機、レーダー、赤外光学カメラ・分光器、伸展アンテナ、デジタル制御機器・組込ソフトウェア、および関係する大規模数値シミュレーションコードの開発を行っています。実績・計画として、月周回衛星かぐや、日欧共同水星周回探査機BepiColombo、紫外線観測小型望遠鏡衛星Exceed、オーロラ観測小型衛星れいめい、地球放射線帯小型探査機ERG、欧木星探査機JUICE、国際宇宙ステーション[ 超高層大気カメラIMAP]、各種観測ロケット・高高度気球など。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

基盤となる宇宙搭載用のアナログ・デジタル機器、FPGA、組込ソフトウェア、伸展メカニクスおよびこれらと絡む数値シミュレーション技術等の開発。歴史的事情から主に関東・中部圏の企業・技術者と行ってきました。関心と実力ある地元企業・技術者との共同開発を希望いたします。

理学研究科 地球物理学専攻
笠羽 康正 教授 工学博士
KASABA, Yasumasa Professor

人工核酸

癌細胞選択的核酸医薬の創製

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特徴・独自性

抗体医薬に次ぐ分子標的医薬として注目されている核酸医薬であるが、効果的な薬効発現と表裏一体的課題であるオフターゲット効果と呼ばれる副作用の低減がその実用化に向けた重要な解決すべき問題点として指摘されている。我々は従来の方法論とは全く異なる、標的がん細胞内でのみ薬効を発現し、正常細胞内では副作用を発現しない“がん細胞選択的核酸医薬”という新しい研究戦略を提案し、その実現に向け研究を推進している。具体的には増幅期のがん細胞に特徴的な低血流に基づく細胞内低酸素状態、ハイポキシアに注目し、ハイポキシアにより誘起される細胞内pH低下をトリガーとした選択的薬効発現を実現する人工核酸創製に取り組み、核酸塩基の配向変化に基づく標的RNA認識のOn-Off スイッチングを実現した。現在東京医科歯科大学横田隆徳グループとの共同研究により、動物レベルの実証実験に取り組み、良好な初期的データを得ている。標的細胞選択的薬効発現という研究戦略は世界的にも類がなく、高い独自性を有しており、世界的に高く評価されている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

上記、がん細胞選択的核酸医薬創製の研究戦略は、幅広いハイポキシア状態疾患への適用が可能で、現在脳梗塞・心筋梗塞への展開も検討しており、次世代分子標的薬剤としての高い可能性を有していると評価されており、産学連携により早期実証実験に繋げていきたい。

多元物質科学研究所
和田 健彦 教授 工学博士
WADA, Takehiko Professor

人工酵素

金属酵素の機構解明

特徴・独自性

当研究室では、生体内で重要な役割を果たす金属酵素の機能と反応機構の解明を進めている。主な研究対象はヘム代謝に関わる酵素であり、合理的な指針に基づく探索によって新たな代謝反応の発見にも成功している。また、反応研究から得られた知見に基づいて人工酵素の設計・開発にも取り組んでいる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

ヘム代謝に関わる薬剤の開発や各酵素に対する薬効・作用機序の評価、および、用途に応じた(特に酸化反応に関わる)人工酵素の開発。

多元物質科学研究所
松井敏高 准教授
MATSUI, Toshitaka Associate Professor

信号処理

触覚・触感センサの開発に関する研究

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特徴・独自性

触覚・触感は、粗骨感、硬軟感、乾湿感、温冷感などの基礎感覚やその組み合わせの複合的な感覚であるが、これらの感覚は力、ひずみや温冷情報、粘性、振動などの情報で表現できると考えられる。これまで、ヒトの感覚受容器に対応させた触覚センサと触動作を模したセンサ機構を統合した能動型触覚センサシステムを開発し、種々の感性ワードや粗さ、柔らかさや温冷感の測定が可能となるシステムを実現した。また、触覚・触感はこれらの感覚に加え、その組み合わせなどもあり、メカニズムの解明は、センサの開発において重要である。本研究ではこれまで得られた基礎的な感覚やその他の感覚の関係、またその感覚取得に関連する物理情報等、触覚・触感のメカニズムを明らかにし、高機能な触覚・触感情報を可能とするセンサシステムの開発をする。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

ライフサイエンスのみにとどまらず、香粧品業界や繊維等の業界の他にも一般メーカーなども対象となり、ものづくりの分野で有効である。

医工学研究科
田中 真美 教授 工学博士
TANAKA, Mami Professor

ディジタル信号処理

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特徴・独自性

ディジタル信号処理の広範な基礎と理論的最適性を重視し、以下の研究を行っている。
画像・映像信号処理
画像・映像修復
適応ディジタル信号処理
ディジタルフィルタの最適設計
信号処理理論・線形システム理論・回路網理論
ディジタルシグナルプロセッサの応用

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

産業分野における通信、計測、制御、回路設計における最適な信号処理手法の設計と効率的実現・実装に応用できるものである。

工学研究科 電子工学専攻
川又 政征 教授 工学博士
KAWAMATA, Masayuki Professor

人工知能

人工知能応用エッジヘビーセンシング

MEMSとLSIをコアとしたエッジヘビーセンシング

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特徴・独自性

半導体技術であるMEMSとLSIを組み合わせることで高付加価値なデバイスならびにシステムを提供できます。例えば、MEMSセンサと専用LSI とを集積化した触覚センサデバイスでは、これまでに困難であった高性能なセンシング、多数個センサ配置、高速応答、省配線、高いシステムの柔軟性などを同時に実現しています。ハードウェアモジュール、ソフトウェア利用者のためのAPI、開発ツール等も考慮します。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

社会実装を第一に考えており、また、これまでに上流から下流まで広く企業との繋がりがあり、バランスの取れた研究開発ならびに実用化までの連携を行うことができます。

マイクロシステム融合研究開発センター
室山 真徳 准教授 博士(工学)
MUROYAMA, Masanori Associate Professor