多能性幹細胞の自己組織化能の促進とアセンブルによる小脳オルガノイドモデルの創出

通过促进和组装多能干细胞的自组织能力创建小脑类器官模型

基本信息

批准号：
21H03812
负责人：
六車恵子
金额：
$ 10.9万
依托单位：
Kansai Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

脳オルガノイドは、iPS細胞など多能性幹細胞が自己組織的に三次元構造化した多細胞塊であり、発生過程を模倣した脳組織モデルとして、発生・進化などの学術研究から再生医療や病態研究などの応用研究まで幅広く活用されている。例えば、大脳オルガノイドでは神経発生で見られる神経上皮の形成、細胞分裂、細胞周囲に合わせた核移動（エレベーター運動）、inside-out様式の細胞移動、層特異的な分子マーカーの発現など、一連の経時的な素過程が再現され、大脳皮質特有の明瞭な層構造が再現される。しかしながら、小脳オルガノイドにおいてはそのような明瞭な層構造・組織形成がまだ不十分であり、現在の培養技術で再現できる構造は、胚子期後期相当の組織構築に留まる。これは層構造の形成過程が大脳と小脳では全く異なることに起因していると考えられる。大脳皮質では、相応増を担うほぼ全ての神経細胞が脳室帯から産生されるのに対し、小脳では異なる二つの胚芽層から生み出され、複雑な細胞移動を経て組織構築が成される。本課題では、多能性幹細胞の自己組織化能の誘導と細胞のアセンブルを組合わせ、より高度な小脳オルガノイドモデルを創出することを目指す。本年度は、分化培地の改良によりプルキンエ細胞に代表される脳室帯由来細胞の分化効率を既報の３倍以上に高めることに成功した。また、オルガノイドにアセンブルするための細胞を作成する方法を開発した。さらに、共焦点顕微鏡によるオルガノイドのライブイメージングにより、ここの細胞の挙動を定量的に解析する方法の開発に着手した。

脑器官是多细胞肿块，由多能干细胞（例如IPS细胞）结构为自组织，并在三维结构中构成，并且被广泛用作模拟开发过程的脑组织模型，从对发展和进化的学术研究到应用研究，例如再生医学和病理学研究。例如，在大脑器官中，随着时间的流逝，一系列基本过程被复制，包括形成神经上皮的形成，细胞分裂，针对细胞外围的核迁移（电梯运动），内层式细胞迁移，以及在神经发生和清晰的层面上看到的层特异性分子标记物的表达，并在层面上具有明确的层表。但是，这种透明的分层结构和组织形成在小脑器官中仍然不足，并且可以使用当前培养技术复制的结构仅限于等于晚期胚胎阶段的组织结构。这被认为是由于以下事实：层状结构的形成在大脑和小脑之间完全不同。在脑皮质中，几乎所有负责适当增加的神经元在心室区域产生，而在小脑中，它们是由两个不同的细菌层产生的，并且通过复杂的细胞迁移来实现组织构建。该主题旨在通过结合多能干细胞的自组装能力与细胞组装的诱导来创建更复杂的小脑器官模型。今年，通过改善分化培养基，我们成功地提高了从心室区（例如Purkinje细胞）得出的细胞的分化效率，以前是先前报道的三倍以上。我们还开发了一种创建细胞组装到类器官的方法。此外，我们已经开始开发一种通过使用共聚焦显微镜实时成像对器官的成像来定量分析这些细胞行为的方法。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Restoration of the defect in radial glial fiber migration and cortical plate organization in a brain organoid model of Fukuyama muscular dystrophy.

DOI：
10.1016/j.isci.2021.103140
发表时间：
2021-10-22
期刊：
iScience
影响因子：
5.8
作者：
Taniguchi-Ikeda M;Koyanagi-Aoi M;Maruyama T;Takaori T;Hosoya A;Tezuka H;Nagase S;Ishihara T;Kadoshima T;Muguruma K;Ishigaki K;Sakurai H;Mizoguchi A;Novitch BG;Toda T;Watanabe M;Aoi T
通讯作者：
Aoi T

脳オルガノイドを用いたヒト脳の発生・疾患の理解

使用大脑类器官了解人类大脑发育和疾病