株式会社日立製作所および株式会社日立プラントサービスは、徳島大学の鬼塚正義准教授の研究グループとの共同研究成果が、公益社団法人日本動物細胞工学会の「日本動物細胞工学会技術賞」を受賞したことを発表した。本研究成果は、AIを活用した培養条件最適化技術と細胞挙動に関するシミュレーション技術により、バイオ医薬品の培養プロセス開発を効率化する技術である。開発期間の短縮に加え、品質を維持しながら高い生産性を実現する先進的なアプローチとして評価された。

開発期間短縮と高品質化を実現するAI・シミュレーション技術

バイオ医薬品の開発現場では、培養条件の最適化や生産性・品質の向上が求められる一方、多数の培養実験が必要となるため、開発期間の長期化やコスト増加が課題となっている。

今回の研究では、Sequential Model-Based Optimization(SMBO)を活用し、少数の実験データから逐次的に学習モデルを更新しながら次に実施すべき最適な実験条件をAIが提案する培養条件最適化技術が開発された。これにより、従来の試行錯誤型実験に比べて少ない実験回数で効率的に最適条件を探索することが可能となり、開発期間の短縮とコスト低減に貢献する。

さらに、生産性のみを対象とする単一目的最適化に加え、生産性と品質を同時に考慮する多目的最適化を実現した。抗体品質を示す糖鎖プロファイルを品質指標として利用し、生産性と品質のトレードオフ関係を定量的に評価することで、品質を維持しながら最大限の生産性を実現する培養条件の探索を可能にしている。

また、灌流培養で取得した培養データを活用し、細胞増殖などの機構モデルとAIを組み合わせたハイブリッドシミュレーションモデルを構築した。流加培養におけるグルコース濃度、乳酸濃度、アンモニア濃度および生細胞密度の経時変化を高精度に予測できることを確認したほか、生産性向上が期待される培養条件での実験を通じて、予測結果と良好に一致することを実証した。

技術的先進性と産業応用への期待が高く評価

日本動物細胞工学会技術賞は、動物細胞工学分野における優れた技術開発や産業応用成果を表彰する賞であり、学術的価値や産業界への波及効果、実用性、新規性などに優れた研究成果が対象となる。

今回の選考において学会側は、少数の実験データを用いながら逐次的にモデルを更新して最適培養条件を探索するAI駆動型最適化技術の提案を高く評価した。生産性と品質を同時に考慮した多目的最適化によってトレードオフを可視化するパレートフロントを同定できる点についても、技術的先進性が認められた。

さらに、灌流培養データを活用したハイブリッドシミュレーションを構築し、流加培養での予測結果と実測値の一致を実証した点も評価対象となった。バイオ医薬品開発におけるスピード・品質・コストの改善に貢献する先駆的な成果として位置付けられている。

共同研究の継続と多様なバイオ領域への展開

日立および日立プラントサービスは、今年度も新規の計測機器を提供する株式会社日立ハイテクとともに、徳島大学の鬼塚正義准教授の研究グループとの共同研究を継続している。

両社は「HMAX for Biopharma」の構想のもと、本研究成果を培養プロセス開発の効率化に活用し、他のデジタル技術やエンジニアリング技術と連携してスケールアップや技術移管を含む開発プロセス全体の高度化に取り組む方針だ。今後は抗体医薬品に加え、再生医療等製品、細胞・遺伝子治療、核酸医薬、産業向けバイオものづくりへの適用拡大をめざすとしている。

発表企業について

• 株式会社日立製作所：IT、OT(制御・運用技術)、プロダクトを活用した社会イノベーション事業(SIB)を展開。2025年度(2026年3月期)売上収益は10兆5,867億円、2026年3月末時点で連結子会社は606社、全世界で約29万人の従業員を擁する（ウェブサイト：www.hitachi.com/ja-jp/）。
• 株式会社日立プラントサービス：空気、水、エネルギーなど幅広い分野でプラント・工場設備のエンジニアリングからメンテナンス、リニューアル、デジタルサービスなどを提供する総合エンジニアリング企業（ウェブサイト：https://www.hitachi-hps.co.jp）。

本記事は株式会社日立製作所および株式会社日立プラントサービスの発表をもとに作成。

Dellows News編集部

ビジネスパーソンの課題解決と納得感にこだわるDellows News編集部。キャリア論からAI、健康法まで幅広い分野に対応し、複雑なテーマでも平易な言葉で丁寧に解説。読者が「明日から使える」知識やヒントを得られるよう、具体的な事例・データ・専門家の見解を交えて執筆。情報を整理し、納得感ある記事づくりを心がけています。