研究内容

不確実な事柄が多く、さまざまな要素が複雑に絡み合った間葉系幹細胞の製造プロセスにおいて、細胞医薬に求められる品質を満たすような設計条件（デザインスペース）を見つけ出すためのアルゴリズム開発を目指しています。主に下記のトピックに取り組んでいます。

• 動的モデルと画像情報の組み合わせによるハイブリッドモデリング
• 変動要因の分類・パラメタライゼーションとモンテカルロ法による確率論的シミュレーション
• 細胞品質の動的かつ確率的変化を取り込んだデザインスペース決定

競争的資金の獲得

• 海外武者修行プログラム, 東京大学大学院工学系研究科 , 2023年7月
• 日本学術振興会特別研究員（DC2）, 2023年4月
• 卓越RA, 東京大学大学院情報理工学系研究科, 2023年4月
• リーダー博士人材育成基金, 東京大学大学院工学系研究科, 2022年10月
• 知能社会国際卓越大学院プログラム, 東京大学大学院情報理工学系研究科, 2021年10月
• 官民協働海外留学支援制度トビタテ！留学JAPAN日本代表プログラム第14期生, 2021年7月

受賞

• 東京大学大学院工学系研究科長賞, 2022年3月
• 東京大学大学院工学系研究科化学システム工学専攻 ベストプレゼンテーション賞, 2022年3月

学術論文

1. Keita Hirono, Yusuke Hayashi, Isuru A. Udugama, Yuto Takemoto, Ryuji Kato, Masahiro Kinooka, Hirokazu Sugiyama “Image-based hybrid model incorporating initial spatial distribution for mesenchymal stem cell cultivation process design”
   AIChE Journal, 70, e18452 (2024)
2. Isuru A. Udugama, Sara Badr, Keita Hirono, Benedikt X. Scholz, Yusuke Hayashi, Masahiro Kino-oka, Hirokazu Sugiyama “The Role of Process Systems Engineering in Applying Quality by Design (QbD) in Mesenchymal Stem Cell Production” Computers & Chemical Engineering, 172, 108144 (2023)
3. Keita Hirono, Isuru A. Udugama, Yusuke Hayashi, Masahiro Kino-oka, Hirokazu Sugiyama “A dynamic and probabilistic design space determination method for mesenchymal stem cell cultivation processes” Industrial & Engineering Chemistry Research, 61, 7009–7019 (2022)
4. Masaki Nishikawa, Hiroyasu Ito, Fumiya Tokito, Keita Hirono, Kousuke Inamura, Benedikt Scheidecker, Mathieu Danoy, Takumi Kawanishi, Hiroshi Arakawa, Yukio Kato, Katsuhiro Esashika, Hiroshi Miyasako, Yasuyuki Sakai “Accurate evaluation of hepatocyte metabolisms on a noble oxygen-permeable material with low sorption characteristics” Frontiers in Toxicology, section In Vitro Toxicology, 4, 810478 (2022)
5. Kikuo Komori, Masataka Usui, Kohei Hatano, Yuma Hori, Keita Hirono, Dongchen Zhu, Fumiya Tokito, Masaki Nishikawa, Yasuyuki Sakai, Hiroshi Kimura “In Vitro Enzymatic Electrochemical Monitoring of 1 Glucose Metabolism and Production in Rat Primary Hepatocytes on Highly O₂ Permeable Plates” Bioelectrochemistry, 143, 107972 (2022)

国際会議プロシーディングス

1. Keita Hirono, Yusuke Hayashi, Isuru A. Udugama, Yuto Takemoto, Ryuji Kato, Masahiro Kinooka, Hirokazu Sugiyama “Use of image data in kinetic model development for the design of mesenchymal stem cell cultivation processes” Computer Aided Chemical Engineering, in press.
2. Keita Hirono, Isuru A. Udugama, Yusuke Hayashi, Masahiro Kino-oka, Hirokazu Sugiyama “Design space determination of mesenchymal stem cell cultivation by dynamic modeling under uncertainty” Computer Aided Chemical Engineering, 51, 721–726 (2022)

国際学会発表

1. Keita Hirono, Yusuke Hayashi, Isuru A. Udugama, Yuto Takemoto, Ryuji Kato, Masahiro Kino-oka, Hirokazu Sugiyama “Hybrid model for mesenchymal stem cell cultivation processes incorporating seeding heterogeneity”, Oral, 14th European Symposium on Biochemical Engineering Science ESBES 2024, Accepted
2. Keita Hirono, Yusuke Hayashi, Isuru A. Udugama, Yuto Takemoto, Ryuji Kato, Masahiro Kino-oka, Hirokazu Sugiyama “Use of image data in kinetic model development for the design of mesenchymal stem cell cultivation processes”, Oral, 34th European Symposium on Computer Aided Process Engineering and the 15th International Symposium on Process Systems Engineering, 2–6 June 2024, Palazzo dei Congressi, Florence, Italy.
3. Keita Hirono, Yusuke Hayashi, Isuru A. Udugama, Mohamed Rami Gaddem, Yuto Takemoto, Ryuji Kato, Masahiro Kino-oka, Hirokazu Sugiyama “Hybrid Modeling with Phase Contrast Microscopy Images for the Design of Mesenchymal Stem Cell Cultivation Processes”, Oral, 2023 AIChE Annual Meeting, 5–10 November 2023, Hyatt Regency, Orlando, U.S.A.
4. Keita Hirono, Isuru A. Udugama, Yusuke Hayashi, Masahiro Kino-oka, Hirokazu Sugiyama “Design space determination of mesenchymal stem cell cultivation by dynamic modeling under uncertainty”, Poster, 32nd European Symposium on Computer Aided Process Engineering, 12–15 June 2022, Centre de Congrès Pierre Baudis, Toulouse, France

国内学会発表

1. 廣納 敬太“幹細胞培養のモデリングとデザインスペース構築”, 口頭, 2024 年 ISPE 日本本部年次大 会, 2024/5/30–31, タワーホール船堀, 東京都
2. 廣納 敬太, 林 勇佑, A. Udugama Isuru, 竹本 悠人, 加藤 竜司, 紀ノ岡 正博, 杉山 弘和 “播種ムラを考慮した間葉系幹細胞培養のハイブリッドモデル”, 口頭, 化学工学会 第89年会, 2024/3/18–20, 大阪公立大学 中百舌鳥キャンパス
3. 廣納 敬太, A. Udugama Isuru, 林 勇佑, 紀ノ岡 正博, 杉山 弘和 “間葉系幹細胞の培養プロセスを対象とする動的・確率的デザインスペース決定手法”, ポスター, 化学工学会 第87年会, 2022/3/16–18, 神戸大学 鶴甲第1キャンパス、兵庫県 神戸市/オンライン
4. A. Udugama Isuru, 廣納 敬太, 林 勇介, 紀ノ岡 正博, 杉山 弘和 “システムのダイナミクスと変動性を考慮した間葉系幹細胞培養のモデルベースト・デザインスペース決定”, 口頭, 化学工学会 第87年会, 2022/3/16–18, 神戸大学 鶴甲第1キャンパス、兵庫県 神戸市/オンライン
5. 廣納 敬太, 西川 昌輝, 酒井 康行, “肝機能のボトムアップ的理解に向けたシングル核遺伝子発現解析”, 口頭, 化学工学会 第51回秋季大会, 2020/9/24–26, オンライン開催
6. 廣納 敬太, 西川 昌輝, 酒井 康行, “肝機能のボトムアップ的理解に向けたシングル核遺伝子発現解析”, 要旨, 化学工学会第85年会

総合解説・総合報告等

1. 廣納 敬太, A. Udugama Isuru, 林 勇佑, 杉山 弘和 “Pharma PSE Spotlight 第17回:間葉系幹 細胞の動的・確率論的デザインスペース決定手法” Pharm Tech Japan, 39, 39–44 (2023)
2. 廣納 敬太 “[学生会員の声] 実験系からシミュレーション系へ”化学工学, 85(4), 45 (2021)

その他

国際活動

• PROSYS Annual Research Seminar, Lyngby, Denmark, 2023 年 10 月
• BIOPRO World Talent Campus, Sorø, Denmark, 2022年9月
• SMMiL-E School, Lille, France, オンライン, 2021年3月
• 国際連携特別実習 Ⅵ：国際協働学習コース, オンライン, 2021年2月
• 国際連携特別演習：国際理解とコミュニケーション, オンライン
  1. ミュンヘン工科大学, 2021年4月
  2. スウェーデン王立工科大学, 2021年1月
  3. マサチューセッツ工科大学, 2020年11月

課外活動

• 東京大学硬式野球部, 2016年4月〜2019年12月
• 日本語教室ボランティア, オンライン, スウェーデン王立工科大学, 2020年12月〜2021年3月