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ライフイノベーション分野における TRC の取組み
The TRC News, 201608-01 (August 2016) ライフイノベーション分野における TRC の取組み 関西営業部 飯田 豊 要 旨 TRC は 1978 年の設立当初から、ライフイノベーションに関係する分野における分析技術開発に取 組んできた。本稿では、ライフイノベーション分野における TRC の分析技術開発への取組について、その 歴史、その中で開発した分析技術、TRC で実施している分析評価事例について簡単に紹介する。 1. はじめに 日本発の革新的な医薬品・医療機器の創出により、健 康長寿社会を実現するとともに、国際競争力強化によ る経済成長に貢献することを目指す「ライフイノベー ション」の推進は、近年国策として益々発展する兆し を見せている。実際に、分析による問題解決でお客様 に貢献することを業としている弊社から見ても、様々 図 1 TRC の医療材料関係分野における な業種のお客様がライフイノベーション分野に注目 分析技術開発の取組み され、それぞれのコア技術を活かして事業展開を図っ ていらっしゃる様子が伺われる。一方で、ライフイノ レンズ、カテーテル、CMC、バイオアナリシスといっ ベーション分野は多岐に渡っており、多くのお客様か たライフイノベーションの様々な製品・分野における ら、ライフイノベーション分野における様々な分析技 分析技術開発に取り組んできた。図 1 には TRC の医療 術について広く知りたいという声を聞くようになっ 材料関係分野における分析技術開発の取組みをまとめ てきた。そこで、TRC はこのようなお客様のご要望に た。例えば、コンタクトレンズに関係した分析では、 お応えして、2016 年 8 月 3 日・品川にて第 1 回ライフ 80 年代初期の DSC 法による重合率の評価に始まり、 イノベーション分析技術セミナーを開催したところ、 90 年代には溶出試験、分子量分布測定、そして世の中 74 名ものお客様に出席いただいた。本稿では TRC の に先駆けてAFM液中観察による表面の数nmの凹凸の ライフイノベーション分野への取組について簡単に 評価といった分析技術を開発、2000 年以降は表面コー ご紹介する。 ト層の解析やカラーコンタクトレンズの色素分布解析 などに取り組んできた。ダイアライザーに関係した分 2. TRC の分析技術開発状況 析では、80 年代初期に DSC や NMR による水和構造 解析、DSC 法による細孔径測定技術を開発した。当 今でこそライフイノベーションという言葉が定着して 時は SEM の前処理が難しく、細孔を SEM で直接観察 いるが、TRC は設立直後の 1980 年頃から、世の中の することができなかったために、DSC 法を先行して開 ニーズを先取りして、ダイアライザー、コンタクト 1 The TRC News, 201608-01 (August 2016) 糖・アミノ酸分析、ペプチド合成への取組み、2000 年 以降は STD-NMR、ITC による抗体医薬品分析、再生 医療関連分析、相互作用解析などに取組んで来た。こ の分野を大まかな括りで言うと、80 年代は基礎分析技 術の開発、90 年代は承認申請支援の強化、2000 年以降 は革新医薬品分析というようなキーワードで表すこと ができる。 図 2 TRC の医薬品開発支援関係分野における 3. 分析技術開発の事例（3D-TEM） 分析技術開発の取組み 発したと聞いている。90 年代になると前処理技術開発 2 章で紹介した分析技術開発の中で、3D-TEM による が進み、SEM や TEM による細孔の観察、N2吸着法に 中空糸の 3 次元構造解析は、当社が早くから 3D-TEM よる細孔径の測定が可能となった。これらの技術は現 の技術開発に取組み実用化した事例であるので、ここ 在湿潤状態で用いる電解質膜の評価にも応用され、重 で少し紹介させていただく。 要な要素技術となっている。2000 年以降は、3D-TEM 図 3 に、ダイアライザーの模式図と中空糸の内側付 による３次元構造の解析や TOF-SIMS による表面構造 近の SEM 観察像、さらに内側表面付近の TEM 観察像 の解析技術開発に取組んでいる。カテーテルに関係し を示す。図に示したように、ダイアライザーは多孔質 た分析では、EPMA によるヘパリンの表面分布測定に 中空糸内に血液を通して、老廃物を濾過するように設 始まり、樹脂の構造解析、SIMS による表面成分の分 計されている。SEM 像では、中空糸の内側ほど細孔径 布測定、コート層の解析など時代とともに新しい分析 が小さい構造になっていることが分かる。また、TEM 技術開発に取組み、 お客様のご要望にお応えしてきた。 像では、中空糸内側表面付近では、細孔径がナノメー 大まかな括りで言うと、80 年代は基本物性の評価、90 トルスケールの微細構造を有していることが分かる。 年代は微細構造の解析、2000 年以降は表面のイメージ ここで、この中空糸の場合は、骨格のポリマーがポリ ングというようなキーワードで表すことができる。一 スルフォン（PSf）であり、血液適合性改善のために、 方、図 2 に示すように、医薬品開発支援の分野でも、 その網目の表面のみに、親水性のポリビニルピロリド TRC は設立当初から様々な分析評価技術開発に取組 ン（PVP）を修飾した設計となっていることに留意い んできた。例えば、CMC：Chemistry Manufacturing ただきたい。ここでは PVP のみを染色する技術を用い Control の分野では、80 年代初期から HPLC, NMR, 質 て、TEM 像にコントラストをつけているが、これも 量分析による化合物の定量、構造解析技術の開発、90 TRC が古くから独自に開発してきた技術である。さて、 年代は LC-NMR による不純物解析に取組むとともに 図 3 の TEM 像から、中空糸の微細な網目構造が確認 安定性試験センターを設立してこの分野の事業拡大を できるが、この像では、網目が 3 次元的にどのように 図った。また 2000 年以降は抗体医薬品の安定性試験、 繋がっているか、そして設計の要である、PVP が PSf 出荷試験への取組、最近では Q3D への対応といった時 の表面だけについているということは残念ながら確認 代のニーズに合わせた取組みを行っている。バイオア ナリシスに関係した分析では、 80 年代は LC/MS、 HPLC による薬物濃度測定、90 年代には LC/MS/MS の高感 度化によって TK, PK 測定での微量成分測定技術の追 求、そして GLP 適合性評価 A の取得により本格的な 事業展開、2000 年以降は高分子試験、ELISA, ECL, 細 胞試験によるバイオマーカー分析に取組んで来た。バ イオに関係した分析では、80 年代には電気泳動、RI 試験による蛋白質分析、遺伝子解析、細胞試験、90 年 図 3 ダイアライザーの模式図と中空糸内面の拡大図 代には HPLC, シーケンサーによるバイオ医薬品分析、 2 The TRC News, 201608-01 (August 2016) 4. TRC での実際の分析事例 ライフイノベーションは非常に多岐に渡る分野である。 その中には例えば、医療用途材料開発、.再生医療の研 究、創薬関係の研究、医療機器開発、革新治療法開発、 緑：骨格ポリマー（PSf） 赤：PVP 診断ツール開発、介護用品の開発、バイオ・生命科学 の研究といったようなカテゴリがあり、それぞれに分 図 4 左：電子染色後の中空糸内面の拡大図 析ニーズがある。TRC でも様々な分野の分析を行って 右：3D-TEM 画像 いるが、図 5 にその中でも医療用途材料開発に関係し できない。そこで、登場するのが 3D-TEM の技術であ た分析評価事例を示した。 その範囲は、1）先の 3D-TEM る。図 4 左は、電子染色後の中空糸内面の拡大図であ の事例のような材料の微細構造の形態観察、樹脂の配 るが、これを少しずつ傾斜させて多数の TEM 像を取 向性の評価、2）ポリマーの構造、添加剤といった成分 得し、それを再構築すると、右図のように 3 次元の像 分析、またそれらの成分の溶出試験、3）材料の表面の がの表面だけについているということは残念ながら確 化学構造やγ線、 電子線照射時のラジカル、 発生ガス、 認できない。そこで、登場するのが 3D-TEM の技術で 着色原因解明、さらに水和構造の解析といった構造評 ある。得られる。この紙面では 2 次元の描写になって 価、4）たんぱく質、低分子化合物の吸着量評価や生体 いるが、骨格の PSf の表面に PVP が存在していること 毒性評価といった、生化学的試験などである。なお、 が分かっていただけるだろうか。実際にはこの画像は 生化学的試験については、鎌倉テクノサイエンス社や 3 次元情報を持っており、PC 画面で回転させて像の裏 東レテクノ社との業務提携を行っている。 側まで見ることができるため、そのような観察によっ 図 6 に再生医療分野での TRC の分析事例を示す。そ て PSf の表面に PVP が存在していること、網目が 3 次 の範囲は、1）細胞の増殖速度、幹細胞マーカー、遺伝 元的にどのように繋がっているかを確認することがで 子発現解析、細胞生存率といった細胞そのものに関す きる。このような分析技術は、中空糸の設計に無くて る評価、2）培地の成分解析、3）足場材の表面物性、 はならないものになっている。 図 5 TRC での医療用途材料関係の分析評価事例 3 The TRC News, 201608-01 (August 2016) 図 6 TRC での再生医療分野での分析事例 成分・組成分析、コンフォメーション、水和性といっ ＜本号の記事概略＞ た物性評価、4）培養容器の形態観察、表面解析、材料 １）培地のトータル分析 の成分分析、溶出試験、基本物性などの評価などであ ２）バイオセンサーセンサー部の構造解析・検出対象 る。ここでは、医療用途材料関係の評価と、再生医療 物質との相互作用分析 分野関係の評価のみご紹介したが、TRC はそれ以外に ３）AFM による液中観察 も様々な分析評価に対応しており、詳細 ４）生体適合性ポリマーの吸着水解析 は http://www.toray-research.co.jp/にも掲載しているの ５）γ線滅菌処理、射出成形品におけるトラブル解析 でご確認いただきたい。 ６）Extractables & Leachables Testing（溶出物評価） 5. まとめ 飯田 豊（いいだ ゆたか） 関西営業部 部長 本稿では、TRC のライフイノベーション分野への取組 趣味：バイク、ミニ盆栽、家庭菜園、釣りなど について、その歴史、開発した技術の一例として 3D-TEM による中空糸の 3 次元観察事例、医療材料や 再生医療分野における TRC の分析評価実施事例を紹 介した。紙面の都合上、詳細な部分までご紹介できな かったので、ご興味がある部分については是非問い合 わせていただきたい。 なお、本号では、本記事以降以下 6 つのテーマにつ いてご紹介させていただいているので、興味がある部 分については是非ご覧いただき、ご質問やコメントを お寄せいただければ幸いである。 4