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別紙２

平成２１年度　研究開発テーマの概要、公募の方針

課題の提案にあたっては、以下の内容をご確認の上、応募をお願いします。

（１）研究開発テーマ「ｉＰＳを核とする細胞を用いた医療産業の構築」

プログラムオフィサー（ＰＯ） 西川 伸一 （独立行政法人 理化学研究所　発生・再生科学総合研究センター　副センター長）

1 研究開発テーマの概要

ｉＰＳ細胞研究は２００６年に京都大学山中教授によって示された「遺伝子を導入するだけで分化細胞を多能性の細胞へとリプログラムできる」という画期的な発見をきっかけに、さまざまな医学分野に急速に拡大している医学領域全体を指します。ただ、このような大きな変化が発見後わずか３年で世界中に広がっていることから、なかなか将来をしっかり見据えて、この発見がもたらす可能性を社会に還元しようとする取り組みが進んでいません。本事業は幸い、最長１０年の研究開発期間を与えられていることから、最新のｉＰＳ細胞研究に基づきながら、この技術に期待が集まる再生医療や医薬品開発を支える新しい医療産業基盤の構築を目標としています。

重要課題を段階的に実現していく中で、産業基盤を醸成することを目指します。具体的課題の最も重要なものは再生医療への応用です。わが国で開発されたｉＰＳ細胞技術を用いた世界初の臨床研究の実現が可能な競争力のある分野を選択し、この臨床研究から一般医療へと転換する中で、日本では不可能とされている再生医療を可能にする企業群を育成したいと考えます。安全なヒトｉＰＳ細胞由来移植細胞の作製、評価・検証、細胞移植手術などにかかわる技術・ツール・装置などの開発および細胞移植治療の臨床治験プロトコルの作成とそれに基づく臨床研究、そしてそれを支える産業の振興までを含みます。具体的な治療対象としては、ｉＰＳ細胞の最大の課題である発がんの懸念を少しでも軽減し、早期の臨床研究を実現するために、移植細胞の数が１０の４乗個程度以下で済み、かつ移植細胞の安全性について１細胞レベルで評価可能な疾患を対象とします。細胞治療の一般化を目指すプロジェクトと並行して、ｉＰＳ利用分野として期待が集まる医薬品開発分野についてもプロジェクトを設定します。現在多くの製薬企業が使用している輸入ヒト細胞と同等以上の品質を有するｉＰＳ細胞由来ヒト細胞の作製、大量増殖、細胞機能の検証などにかかわる技術・ツール・装置などの開発およびｉＰＳ細胞由来ヒト細胞を用いたアッセイキットの開発やヒト化動物の開発までを含みます。なかでも、いかにして正常細胞の大量培養を実現するかは最重要課題と考えています。

本研究開発テーマが終了した時点で、

ことを思い描いて創意に満ちた多数の研究提案を期待しています。

2 プログラムオフィサー（ＰＯ）による公募・選考・研究開発テーマ運営にあたっての方針

ｉＰＳ細胞は、患者自身の体細胞から作製することができ、無限の増殖能を有しており、かつ、体を構成するあらゆる細胞を作り出せる能力を持つことからヒト細胞の供給源として極めて魅力的です。すなわち、患者にとってｉＰＳ細胞は、病気や事故などによって失った組織や臓器の機能を回復させるための移植用細胞の供給源として、免疫拒絶のない再生医療を実現するための大きな希望となっています。また、患者由来のｉＰＳ細胞を用いた疾患モデル細胞の作製やそれを用いた疾患メカニズムの解明、さらには医薬品開発のためのヒト細胞の供給源としても重要です。このようにヒトｉＰＳ細胞の持つ限りない可能性から、世界中で熾烈な開発研究が展開されています。ｉＰＳ細胞を再生医療や医薬品開発に活用するための明確な戦略を立て、ｉＰＳ細胞由来のヒト移植細胞を作製して再生医療の現場に供給する、あるいはｉＰＳ細胞由来のヒト機能細胞を作製して製薬企業の医薬品開発の現場に供給するための具体的な目標を設定し、企業など再生医療や医薬品開発を支える新たな産業基盤を構築することがこのプロジェクトのミッションです。

１）再生医療分野における開発課題

ｉＰＳ細胞のキメラマウスやｉＰＳ細胞移植など動物を用いた研究から、ｉＰＳ細胞の最大の関心事は腫瘍形成など安全性の確保です。ただ、ゲノムに傷をつけないｉＰＳ誘導法が開発された今、未分化なｉＰＳ細胞の混入が移植後腫瘍発生の主な原因であることが明らかになりつつあります。従って、完全に分化させたことを移植用の個々の細胞について保証する培養技術、評価技術、細胞分離技術や装置の開発が最も重要な課題になります。そこで、本テーマにおける対象疾患を、移植する細胞の数が少なくてすむ疾患（移植細胞数として１０の４乗個程度で治療可能なもの）に限定し、早期の細胞治療の実現を優先します。幹細胞指針に基づく治療が少なくとも５年以内にできるというめどが立っているものを選びたいと考えています。また、ｉＰＳ細胞を用いた再生医療を実現するため、ｉＰＳ細胞由来移植細胞を用いた臨床試験を最短で実施するためにも臨床研究と臨床試験のプロトコルを同じにして、すなわち、開発当初から臨床試験のプロトコルに適合するようにＧＭＰ基準のｉＰＳ細胞由来移植細胞を作製することになります。そのため、臨床研究の段階から企業が参加し、治験のための材料、プロトコル、機器の開発まで視野に入れたプロジェクトが必要です。

以上のことを考慮してご応募ください。

２）医薬品開発分野における開発課題

これまでの医薬品開発において、ヒト正常細胞は入手の難しさや高価であるなどさまざまな理由からあまり使われてきませんでした。しかしながら、医薬品開発の前臨床試験や臨床試験の段階で有効性が確認できなかったり、副作用の発生によって脱落する原因のひとつに実験動物とヒトとの間の種差があげられることから、医薬品開発におけるヒト細胞の潜在的ニーズは非常に高いものがあります。また、市販後に広く患者に投与されて初めて見つかる重篤な副作用を理由に市場撤退した医薬品もかなりの数に上ります。その撤退理由をみると、主に肝毒性、心毒性および薬物間相互作用による副作用がほとんどです。ちなみに、重篤な副作用の発生頻度の高い心毒性（hERGチャネル阻害などに基づく致死性不整脈など）や薬物間相互作用（CYP活性の阻害やCYP発現誘導など）については、ヒトの遺伝子発現細胞（hERG発現HEK293細胞）やヒト凍結肝細胞などを用いて医薬品開発の早い段階で評価するようになってきています。ヒト凍結肝細胞については、製薬企業での使用量の増加に伴い、年々価格が上昇してきています。

ヒトｉＰＳ細胞は無限に増殖し、また、体のあらゆる細胞に分化できる能力を持つことから、医薬品開発研究における薬効評価や毒性評価のための医薬品開発の有用なツールとしても期待されています。そこで、製薬企業が医薬品開発に使用しているヒト肝細胞などの機能細胞をヒトｉＰＳ細胞から大量に作製し、十分な機能を持つ細胞をより安価に供給可能とする技術・ツール・装置などの開発を目指します。開発された技術は、治療に大量の移植細胞を必要とする疾患の再生医療の実現に適用できるものと期待しています。また、多くの研究グループへの細胞配布のためには大量培養が必要です。しかし、均一性が保証された正常細胞を大量かつ安価に調整することは、全く未知の領域です。各人の技術がどこかで役に立つと主張するのではなく、この重要課題の解決を図るためにはどうすればよいのかという明確なプランを期待しています。

以上のことを考慮してご応募ください。

（２）研究開発テーマ「有機材料を基礎とした新規エレクトロニクス技術の開発」

プログラムオフィサー（ＰＯ） 谷口 彬雄 （信州大学　名誉教授）

1 研究開発テーマの概要

本研究開発テーマは、有機化合物を利用した光電変換技術および有機化合物中の電子制御技術を応用したデバイスなどの研究開発を対象とします。具体的には、有機ＥＬ、有機太陽電池、有機トランジスタなどの有機系電子デバイスに係る技術の開発などです。

実用的な技術の創出を目標とした研究開発であるため、本研究開発テーマで対象とする課題については、基礎研究の段階が一定以上進んでいることを前提としています。上記具体例に係る技術についても、基礎的に解決すべき課題は残されていますが、一方で、基礎研究において芽吹きつつある優秀な成果を実用化に向けて強力に推進していくことにより、激化する諸外国との技術開発競争に対応し、我が国の産業競争力を強化することを図ります。

2 プログラムオフィサー（ＰＯ）による公募・選考・研究開発テーマ運営にあたっての方針

有機ＥＬディスプレイや有機ＥＬ照明については、そのエネルギー効率や製造プロセスの単純さなどによる大きな製造エネルギーの削減や動作エネルギーの削減、ひいては、コスト低減が期待されています。また、有機系太陽電池についても、変換効率や寿命こそ無機系に劣りますが、有機物ならではのフレキシブル性を活かし、多用な設置方法、デザイン性も期待できるなど、その可能性は非常に大きいものです。また製造プロセスも印刷プロセス製造により、生産のためのエネルギーの低減が期待されています。有機トランジスタはプリンタブル・エレクトロニクスを支える基礎デバイスとして今後不可欠なものとなるでしょう。

これらについては一部実用化の始まっているものがありますが、性能的にはまだまだ発展途上であり改善の余地が大きく、また、米国や欧州、韓国なども国を挙げて取り組んでいる研究開発テーマであることから、今後一層競争が激しくなっていくことは想像に難くありません。また本研究開発テーマは「低炭素社会づくり行動計画（平成２０年７月２９日閣議決定）」にも沿ったものであり、その緊急性・重要性は最早疑問の余地はないものと考えます。

印刷プロセスによる、初期設備投資の削減、製造のためのエネルギーの削減を１０年後の目標とします。また、有機材料ならではのフレキシブル性をいかんなく実現したデバイス作製を目標とします。しかし、プロジェクト前半では、実用的なデバイスを実現するために、ガラスのような堅い基板を用い、真空蒸着で作製したデバイスも念頭においての開発も期待します。

本技術開発に関しては材料開発が重要な課題となります。これまで、材料は材料としての研究開発として行われる傾向がありました。これからは材料開発時点からプロセス、デバイス構造を意識した研究開発が必要です。化学、物理、電子・電気工学といった枠組みを超えた連携が必要となります。その為、研究開発実施に当たり研究体制の枠組み、組み合わせに関して、再構成を相談させて頂く場合があります。あらかじめご承知置き願います。

我が国は上記関連技術に対する歴史をもち、その技術レベルは決して諸外国に引けをとらないものと思っています。しかしながら、実用化へ向けた取り組みについては十分と言える状況にはなく、解決すべき課題のための基礎研究ももちろん重要ですが、同時に育てるべき技術シーズは実用化に向け早期に育成していかないと、諸外国との技術開発競争に太刀打ちできなくなってしまいます。実用化に向けては幾つかの大きな壁がある技術もあると思いますが、積極的なチャレンジ・提案を期待します。

必ずしも目標はそれぞれの最終製品でなくとも結構です。例えばある要素技術が最終製品の性能を大幅に向上できることが期待できるのであれば、目標をその技術の開発においても良いと考えています。

１０年間のプロジェクトとしての斬新なブレークスルーをもたらす提案を期待します。

期待する技術開発の例を以下に挙げます。

１）有機ＥＬ関連技術

現在、有機ＥＬテレビが発売されるに至っています。再度原点に立ち戻り、発光量子効率、エネルギー変換効率、耐久性を同時に成り立たせることが課題となっています。生産性の点では、歩留まりの低さと生産コストに依然大きな問題を抱えています。有機材料、デバイス構造、動作メカニズムの革新的なイノベーションの必要性が増しています。また、１０年後を見据えると、印刷による製造プロセスの実現により、製造エネルギーの激減が期待されています。それらを見据えた斬新な提案を期待します。

また、印刷プロセスによる１０ｎｍオーダーの膜厚制御技術、電子移動を可能とする膜表面の物性制御技術と関連する学問的な取り組みが必要となっています。有機ＥＬ素子開発と並行しながら、有機薄膜制御技術の蓄積を図る提案を期待しています。

照明技術に関しては、蛍光灯、ＬＥＤに代わる光源としての演色性、劣化機構の解明、高効率化の課題への挑戦を期待しています。

植物工場が日本の産業としての重要性が増す中で、植物の生育に必要な波長領域のみで効率的に発光する光源は有機ＥＬの得意とする領域であり、期待しています。プロジェクトの後半にはプリンタブルプロセスによる大面積光源実現のための基礎技術の提案を期待します。

２）有機太陽電池関連技術

色素増感系、有機薄膜系の新たな挑戦的提案を対象とします。当該技術についてはエネルギー変換効率と耐久性に依然大きな問題を抱えています。高効率化を図るためには光吸収から電荷分離、電荷収集のすべての過程に高効率化が必要です。利用可能な光波長に関しても近赤外、赤外領域の光電変換効率を飛躍的に向上する必要があります。このためには長波長色素の開発、有機半導体の伝導帯準位のコントロール、電子収集ロスの少ないタンデム構造などの提案、電荷収集プロセス、光閉じ込め構造の研究などが必要になります。

薄膜印刷製造の技術革新も十分とは言えません。デバイス構造、材料をも含めた製造技術の革新的提案を期待します。

３）有機トランジスタ関連技術

有機トランジスタは、ＯＰＣや有機ＥＬの次に到来する大きな新市場を切り開く切り札として期待されています。電子ペーパー、無線タグ、大面積センサなど多くの用途が実験室レベルで試作され、その一部は実用化目前となっています。しかし、電気的性能と機械的耐久性の両立、ハイスループット製造技術、歩留まりや均一性など向上に依然大きな問題を抱えています。また、酸化物半導体やシリコンなど既存技術との差別化が不明確です。有機トランジスタの高速化＝大型化（高移動度材料、新デバイス構造、有機分子の新物性を活用した新機能創発）生産性の飛躍的な向上（分子の自己組織化、凝縮などを制御した印刷製造技術の確立）などが課題です。

移動度がａ-Ｓｉ以上の高性能の材料開発と共に、印刷でデバイスが形成可能な、材料、プロセス技術を期待します。

１）～３）に係る共通基盤技術として、各デバイスとも印刷プロセスによる１０ｎｍオーダーの膜厚制御技術、電子移動を可能とする膜表面の物性制御技術に関連した提案も期待します。

（３）研究開発テーマ「フォトニクスポリマーによる先進情報通信技術の開発」

プログラムオフィサー（ＰＯ） 宮田 清藏 （独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構　シニアプログラムマネージャー）

1 研究開発テーマの概要

２１世紀社会の根源的な課題は安心安全でエネルギー消費の少ない低炭素社会を実現することです。この実現のための最も有効な方法は、多様な情報を高速にかつ安全に伝える高度なコミュニケーション技術を開発し、最小の人やモノの移動で十分なコミュニケーションを行える高度コミュニケーション社会を実現することです。高度コミュニケーション社会を実現するためには、現存技術の限界を越えた革新的な情報通信技術の開発が不可欠です。本研究開発テーマの目的は２１世紀の情報通信技術の根幹をなすフォトニック通信に従来技術の限界を超えた先進情報通信技術を開発し、高度コミュニケーション社会の基盤を支えるフォトニック通信分野に新しい産業を創出することです。このためには基礎となる光技術とともにそれをデバイスとして実現する材料技術の展開がきわめて重要です。本研究開発テーマでは、近年に急速に発展してきた光物理や光エレクトロニクスの技術と、広範な産業技術に道を開くフォトニクスポリマー科学とを融合し、実用技術や産業技術として大きく展開させます。展開する技術としては、超高速大容量フォトニック通信から高度のセキュリティを保証する量子通信にわたる諸技術を対象とします。具体的には、光子発生を含む光発生、光変調、光伝送、光信号処理、光メモリ、ディスプレイなどについての革新的な技術開発を行い新しい光産業の創出を目指します。

2 プログラムオフィサー（ＰＯ）による公募・選考・研究開発テーマ運営にあたっての方針

高度コミュニケーション社会を実現し安心安全でエネルギー消費の少ない低炭素社会を実現するためには、現存の情報通信技術の限界を越えた革新的な情報通信技術、とりわけ革新的フォトニック通信技術の開発が不可欠です。本研究開発テーマではフォトニック通信技術を革新することにより高度コミュニケーション社会の基盤技術を確立します。開発の要点はさまざまな特性を自在に操作できるポリマーフォトニクス材料をベースに光技術を展開することです。開発した技術を１０年後には実用技術や産業技術として確立することを目指します。対象としては、超高速大容量フォトニック通信から高度のセキュリティを保証する量子通信にわたる諸技術を扱います。具体的には、光子発生を含む光発生、光変調、光伝送、光信号処理、光メモリ、ディスプレイなどがその対象となります。各技術課題については、基礎的な視点と実績に裏打ちされた独創的な技術提案を期待します。ブレークスルーにつながり得るような発想の転換も期待します。以下に、課題例を５件挙げます。なお、例示した課題以外であっても優れた提案であれば採択の対象とします。

１)量子フォトニクス

高度なセキュリティを保証する将来の情報通信技術として量子情報諸技術が開発されていますが、現状技術は極低温動作や光ファイバーへの組み込みが困難などの問題があります。ポリマーフォトニクス技術により室温で動作し光ファイバーシステムへの組み込みが容易な量子情報技術を開発し、実用技術として発展させることが期待されます。開発テーマとしては、オンデマンド単一光子発生、高効率な光子対発生、光量子メモリ、などが期待されます。

２）ナノハイブリッドポリマー

ポリマー材料に種々のナノ粒子を担持することにより従来のフォトニック材料を越える機能を生み出すことを期待します。またポリマー材料の易加工性を発展させさまざまなフォトニックデバイスを開発することを期待します。光機能としては超高速の光変調などが期待されます。従来の材料の限界を越えた新材料を開発し、光ファイバーネットワークに組込み可能なデバイスとして確立させることが期待されます。

３)ナノ配向制御

適切に分子設計することによりポリマー分子を規則的に配列した液晶ナノ構造を作成し、新規デバイス技術を開発することが期待できます。特に、液晶の自発的高次構造形成を用いてさまざまな光機能を大面積で実現することが期待されます。具体的には、偏光制御素子や回折格子などの光学素子、大面積の面発光レーザー、ファイバーシステムに組み込み容易なポリマーフォトニック結晶、さらには高精細ディスプレイにもつながる技術などが期待されます。

４)フォトリフラクティブポリマー

分子設計を自在に行えるポリマー材料により大面積で高速応答可能なフォトリフラクティブシステムを開発することが期待されます。このためには、ポリマー材料で問題になる経時安定性や透明性を解決し、駆動電場を低減できる新材料の開発も期待されます。また、開発したポリマー材料により、ホログラフィックディスプレイ、生体認証などの新しい技術を開発することが期待されます。

５)大容量光メモリ

急速に増大する情報ストック量に対応し同時に情報ストックに要する消費エネルギーを軽減する新しい技術の開発を期待します。そのためには、光波が記録できる情報量を飛躍的に増大する新技術の開発が期待されます。さらに、記録媒体としても３次元的に超高密度で記録可能な新しい材料の開発が期待されます。最終的には、新技術により画像や動画なども直接記録できるシステムを開発することが期待されます。

（４）研究開発テーマ「超伝導システムによる先進エネルギー・エレクトロニクス産業の創出」

プログラムオフィサー（ＰＯ） 佐藤 謙一 （住友電気工業株式会社　フェロー、材料技術研究開発本部　超電導担当技師長）

1 研究開発テーマの概要

本テーマは超伝導の持つ低損失、高密度電流、高磁場、高速性、高感度などの特性に基づいた新しい機器、システムの生まれる可能性を考慮し、これまでのさまざまな研究開発プロジェクト成果を最大限活用するとともに、長期的視点のもとで実用機器・システムにつながる研究開発とあわせて超伝導応用の学術的・技術的基盤の着実な構築を目指すものです。

高温超伝導材料とその応用の推進を大学などの基礎研究と企業の研究開発を並行させる産学連携による効率的な研究開発推進体制を構築し、合計で最長１０年の３つのステージ；応用基礎研究(ステージⅠ、全額委託)、要素技術の研究開発(ステージⅡ、全額委託)、アプリケーションの研究開発(ステージⅢ、マッチングファンド)を１つの制度でサポートします。

アプリケーションとしては、エネルギー・環境、産業・輸送、医療・バイオ、センシング、情報・通信の各分野を含みます。具体的な例としては、直流電力ケーブル（再生可能エネルギーとの連系、都市内・ビル内・鉄道用、水素利用との連携など）、回転機（風力発電機、船舶用、自動車用や産業用モータなど）、磁気分離、加速器、ＭＲＩやＮＭＲなどの高磁場応用、ＳＱＵＩＤ、エレクトロニクス回路、などの機器・システムおよびそれに必要な材料高度化を対象とします。

2 プログラムオフィサー（ＰＯ）による公募・選考・研究開発テーマ運営にあたっての方針

人類社会の発展や地球規模のさまざまな問題の解決に資するため、高温超伝導のポテンシャルを最大限引き出し、超伝導システムとして新しい産業創成の礎を築き、さらにその技術の普及による新産業の創出を望みうる地平を切り開きます。

エネルギー・環境、産業・輸送分野では、低炭素時代の実現を目指した電力・エネルギー基盤技術や世界規模の再生可能エネルギー利用のための基盤技術および超伝導の持っている省エネルギー基盤技術からアプリケーション技術への転換を目指します。医療・バイオ、センシング、情報・通信分野では、高齢化社会や地域の医療を支える超伝導医療機器の基盤技術や生命科学者が容易にアプローチできる情報技術を駆使した超伝導科学基盤計測技術の構築、実現を目指します。いずれも新しいコンセプトに基づいた超伝導応用のフロンティアを切り開くものが期待されます。

期待される１０年後の姿としては、材料基礎研究から実用機器研究開発をつなぐ実用基盤研究および学術研究の高度化を狙い、成果としては、２０５０年超伝導社会の実現が見通せる高温超伝導応用システムの実用基盤技術の確立とプロトタイプの製作・試験です。例えば、マーケット競争力のある機器開発につながる研究成果、システムに最適な実用材料の研究成果、ターゲットシステムを想定しながらもさまざまな機器・システムに共通となる実用技術基盤となる研究成果があります。

また各課題共通となる冷却技術についても検討の場を設けるとともに、複数課題の研究開発の成果を共有しより効果的・効率的な開発が可能な場も設けてゆきます。