• 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。

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。

• 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。

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。

• 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。

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。

• 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）。

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。

• 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。

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。

実験動物を用いた基礎生理学の研究において、脳波、心電図、自律神経信号などを同時に計測することで、全身の動的連関を理解することに貢献する。これらの信号は、ヒトでも共通するものが多いため、有用な生理マーカーとしての指標の１つになると期待される。

これまでの生理計測では、脳のみ、心臓のみ、など単一の臓器を扱ったものであったが、本技術では、すべての信号を同時に計測できる点が強みである。

• 中枢末梢連関を介した生体応答が、いつ、どこで、どのように生じるか、より直接的に解析し、定量的に評価できる
• 他の分子生物学や生化学実験との融合が自由に行える
• 3Dプリンターなど工学的な利点も活かして、標的領域を自由に選択できる

生理信号は、動物とヒトでも共通するものが多いため、臨床診断やこころの読み取りなどを目指した指標の選定、デバイス開発への貢献が期待される。

• 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。

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。

• 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。

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。

• 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。

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。

次世代バルーン拡張型ステントへの適用を念頭に、規格Co-Cr合金高強度化・高延性化のための加工熱処理プロセス高度化に加えて、更なる機械的特性の向上およびX線視認性の向上を指向とした新規Co-Cr合金開発を行っている。

次世代ステントには更なる小径化が要求されているため、高強度・高延性に加えて、低降伏応力や高X線視認性という多様な特性が要求されている。低温熱処理技術と軽元素・貴金属の合金化によりその課題を解決する。

• 高強度・高延性・低降伏強度の共立
• 高いX線視認性のための合金設計
• 生体用Co-Cr合金の特性評価技術

次世代ステントの実用化に、生体用Co-Cr合金の加工熱処理プロセスの高度化と新合金開発の観点から貢献する。

熱酸化やスパッタリング法によりチタン・チタン合金表面上に可視光応答型光触媒活性酸化チタン膜を作製する。酸化チタンの光触媒活性の酸化分解能により、可視光照射のみでチタン製インプラントや構造物表面に付着した細菌やウイルスを死滅させることができる。

熱酸化やスパッタリング法といった比較的簡便で基板形状を問わないプロセスにより、チタン表面に軽元素や貴金属を含有した可視光応答型光触媒活性酸化チタン膜を作製する技術を有する。

• 二段階熱酸化法や反応性スパッタリング法などの酸化チタン成膜技術
• 抗菌および抗ウイルス性評価技術を構築

手術部位感染や今後も引き続き起こることが確実視されている新型コロナウイルスパンデミックに対して材料の観点から貢献する。