バイオものづくりを支える培養―その基盤となる培地の違いや状態を見分ける新技術 -培地成分全体の特徴を蛍光パターンとして検出、機械学習で品質評価-

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2026-05-13 産業技術総合研究所

産業技術総合研究所の研究チームは、細胞培養に用いる培地や培養補助剤の品質を、成分を個別分析することなく全体の特徴から迅速評価できる新技術を開発した。研究では、凝集誘起発光(AIE)色素を導入した複数の合成ポリマープローブを利用し、培地中の多様な成分との相互作用によって生じる蛍光パターンを検出した。この“ケミカルタン”技術に機械学習解析を組み合わせることで、培地や血清の産地差・ロット差、保存劣化、幹細胞培養補助剤の品質変化などを高精度に識別できることを示した。特に従来の細胞培養試験では検出困難だった初期劣化も把握可能であり、培養トラブルの未然防止やロット選定効率化への応用が期待される。さらに、動物血清の蛍光パターンには生物系統関係を反映する特徴も確認された。本技術は、再生医療や培養肉、生物生産などバイオものづくり分野における品質管理の高度化と製造安定化を支える基盤技術として期待されている。

バイオものづくりを支える培養―その基盤となる培地の違いや状態を見分ける新技術 -培地成分全体の特徴を蛍光パターンとして検出、機械学習で品質評価-
※原論文の図を引用・改変したものを使用しています。

<関連情報>

細胞製造における複雑な培養培地の包括的な品質評価のための指紋ベースのポリマーセンシングプラットフォーム A fingerprint-based polymeric sensing platform for comprehensive quality assessment of complex culture media in cell manufacturing

Shunsuke Tomita,Kumi Morikawa,Naoshi Kojima,Sayaka Ishihara, Hiroyuki Kusada,Hideyuki Tamaki and Ryoji Kurita
Chemical Science  Published:17 Apr 2026
DOI:https://doi.org/10.1039/D6SC00383D

Abstract

The rapid advancement of cell manufacturing across biotechnology, regenerative medicine, and cellular agriculture is driving a growing demand for simple and reliable analytical tools to ensure the consistent quality of complex culture media, whether derived from natural or synthetic sources. Here, we present a hypothesis-free, data-driven polymeric sensing platform that employs an array of synthetic polymer probes to generate fluorescence-response fingerprints, enabling the statistical detection of subtle compositional differences in complex biological mixtures. This approach, based on charged block-copolymers conjugated with aggregation-induced-emission (AIE) fluorophores, successfully distinguishes 16 animal sera and identifies differences in serum origin, lot, and storage conditions through rapid and simple fluorescence measurements. Unexpectedly, the resulting response fingerprints also encode phylogenetically informative signals among animal species. Furthermore, the platform detects quality variations in serum-free supplements for stem-cell culture and naturally derived supplements used for microbial culture, including subtle compositional changes undetectable by standard cell-culture assays. As this fingerprint-based strategy does not require prior assumptions about which specific components are important, it can be flexibly adapted to a diverse array of supplement types and quality control needs. Overall, this versatile sensing platform provides a robust and reproducible framework for proactive quality assessment in cell manufacturing, supporting the reliable production of cell-based products.

生物化学工学
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