Das Nationale Zentrum für Kindergesundheit und -entwicklung und Dai Nippon Printing haben eine gemeinsame Forschungsarbeit zur Unterstützung der Arzneimittelentwicklung mit Hilfe ihres Organchips der nächsten Generation, „Mini-Darm“, begonnen.
2. Oktober 2017
Nationales Zentrum für Kindergesundheit und -entwicklung
Dai Nippon Printing Co., Ltd.
Das Nationale Zentrum für Kindergesundheit und -entwicklung (mit Sitz in Tokio; Präsident: Takashi Igarashi) und Dai Nippon Printing Co., Ltd. (mit Hauptsitz in Tokio; Präsident: Yoshitoshi Kitajima; im Folgenden DNP genannt) werden gemeinsam an der Anwendung dreidimensionaler Organe (im Folgenden „Mini-Därme“ genannt) forschen, die ähnliche Eigenschaften wie der lebende Darm aufweisen und im Bereich der Arzneimittelforschung eingesetzt werden sollen. Mithilfe der von DNP entwickelten Dünnschicht-Mehrschichtstrukturierungstechnologie und ihrer Drucktechnologie werden sie ein stabiles Herstellungsverfahren für die „Mini-Därme“ entwickeln, um die Lieferung im Jahr 2022 aufzunehmen.
[Hintergrund zum Beginn der gemeinsamen Forschung]
Im Januar 2017 gelang es einer Forschungsgruppe unter der Leitung von Hidenori Akutsu, Direktor der Abteilung für Reproduktionsmedizinische Forschung, Akihiro Umezawa, Direktor des Zentrums für Regenerative Medizin, und Mureo Kasahara, Direktor des Zentrums für Organtransplantation am Nationalen Forschungszentrum für Kindergesundheit und -entwicklung (Direktor: Yoichi Matsubara), weltweit als erste, einen „Mini-Darm“ in vitro aus menschlichen embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) oder induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) herzustellen. Dieser „Mini-Darm“ weist ähnliche Funktionen wie ein lebender Darm auf, beispielsweise die Peristaltik, die den Transport der verdauten Nahrung durch Muskelkontraktionen ermöglicht, sowie die Absorption und Sekretion von Substanzen. Daher wird erwartet, dass er in der Forschung zu schwer behandelbaren Darmerkrankungen und in der Arzneimittelentwicklung von Nutzen sein wird.
Das Nationale Zentrum für Kindergesundheit und -entwicklung und DNP begannen 2010 mit gemeinsamen Forschungen zu Stammzellkultursystemen, die zur Entdeckung des „Mini-Darms“ führten. Zur Herstellung des „Mini-Darms“ wurden Kulturgeräte von DNP verwendet, und die beiden Organisationen haben nun eine neue gemeinsame Forschungsvereinbarung abgeschlossen, um gemeinsame Forschungen mit dem Ziel der Kommerzialisierung des „Mini-Darms“ zu beginnen.
[Gemeinsamer Forschungsüberblick]
Humane embryonale Stammzellen (hES-Zellen) und induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) sollen in der regenerativen Medizin zur Wiederherstellung von durch Verletzungen oder Krankheiten verloren gegangenen Organ- und Gewebefunktionen sowie in der Arzneimittelforschung zur Bestätigung der Wirksamkeit und Sicherheit neuer Medikamente eingesetzt werden. Während die praktische Anwendung der regenerativen Medizin aufgrund von Sicherheitsbedenken und anderen Faktoren noch einige Zeit in Anspruch nehmen wird, werden im Bereich der Arzneimittelforschung bereits verschiedene Anwendungen geprüft, beispielsweise die Überprüfung der therapeutischen Wirkung von Krankheiten mithilfe von aus Patientengewebe erzeugten iPS-Zellen. Eine baldige praktische Anwendung wird erwartet.
In der Arzneimittelforschung sind zellbasierte Tests mittlerweile Standard. Zellen unterscheiden sich jedoch funktionell deutlich von biologischen Organen. Daher besteht die Hoffnung, dass Testsysteme mit dreidimensionalen, organähnlichen Strukturen, wie beispielsweise „Mini-Därmen“, präzisere Ergebnisse liefern. Um diese praktische Anwendung in der Arzneimittelforschung zu ermöglichen, nutzen die beiden Unternehmen zunächst die Kontrolltechnologie für pluripotente Stammzellen (ES-Zellen, iPS-Zellen) des Nationalen Zentrums für Kindergesundheit und -entwicklung sowie die Dünnschicht-Mehrschichtstrukturierungstechnologie von DNP. Ziel ist es, die Forschung und Entwicklung von Herstellungs- und Lieferprozessen sowie die notwendige Automatisierung für die stabile Produktion und Versorgung mit „Mini-Därmen“ voranzutreiben. In Zusammenarbeit mit Pharmaherstellern und klinischen Prüfinstituten arbeiten sie außerdem an der Entwicklung von „Organchips der nächsten Generation“, die die Eigenschaften der „Mini-Därme“ nutzen, sowie an entsprechenden Testmethoden mit dem Ziel, diese innerhalb von fünf Jahren zu kommerzialisieren.
[DNP-Initiativen im Bereich der Lebenswissenschaften]
DNP konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Geschäftsfelder im Bereich der Biowissenschaften durch den Einsatz seiner Drucktechnologien. So brachte das Unternehmen 2008 als erstes in Japan ein Kulturgefäß auf den Markt, das mithilfe von Dünnschicht-Mehrschichtstrukturierungstechnologie eine stabile Zellkultivierung in verschiedenen Mustern ermöglicht. DNP produziert außerdem temperaturreaktive Kulturgefäße, von denen sich kultivierte Zellen durch Absenken der Temperatur sauber in Blattform ablösen lassen, und arbeitet an der weiteren Verbesserung der Qualität und Leistung dieser Produkte. Darüber hinaus entwickelt DNP zerstörungsfreie Zelltestverfahren, die Zellbilder mithilfe von Bildverarbeitungs- und Erkennungstechnologien analysieren, sowie Dienstleistungen zur Unterstützung der Bilddiagnose aus der Ferne, die auf Informationsverarbeitungstechnologien basieren.
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