ALSの発症原因解明と治療薬開発に向けたヒト運動ニューロン-骨格筋アレイ

人类运动神经元-骨骼肌阵列用于阐明 ALS 发病原因并开发治疗药物

基本信息

批准号：
21H01786
负责人：
根岸みどり
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Musashino 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 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01786/
关键词：
マイクロ加工神経 ALS

项目摘要

本研究課題では、 ALS疾患で問題となっている局所的な運動ニューロン障害の原因を突き止め、治療薬開発を進めるため「特定の運動ニューロンを効率良く培養する手法を確立し、薬剤スクリーニング用のヒト運動ニューロン-骨格筋アレイ」構築することを目的としている。これまでに、運動ニューロンをヒトiPS細胞から効率良く分化誘導し培養するための条件を確立した。３種の異なるヒトiPS細胞全てで、同様に運動ニューロンを分化誘導することができた。次に、薬剤スクリーニング系を確立するために、神経組織のアレイを96 well plate上に構築する手法の開発を行った。ひも形状に作製された3次元神経組織をデバイス上に配置・切断し、96 well plateに転写することで、神経幹細胞や神経細胞の３次元組織を簡便にアレイ化することに成功した。開発した神経組織アレイを利用することで、神経幹細胞と分化した神経細胞での異なる薬効を評価することできた。本成果に関しては、論文投稿を行った。ヒトiPS細胞から作製した運動ニューロンとC2C12細胞や、ヒト骨格筋との共培養を行い、神経筋接合部 (neuromuscular junction)が構築されるか検討した。運動ニューロンと筋肉を共培養することで、筋肉細胞が太くなり、多核化も進行した。共培養後、運動ニューロンをグルタミン酸で刺激することで、筋肉の収縮が観察された。薬剤を灌流投与することで、筋肉の収縮をコントロールすることが可能となった。免疫組織染色法により、運動ニューロンから伸展した軸索が筋肉と神経筋接合部を形成していることが判明した。

在本研究项目中，为了查明ALS疾病的局部运动神经元损伤的原因，并推进治疗药物的开发，我们将建立一种有效培养特定运动神经元的方法，并开发一种方法用于培养人体特定运动神经元以进行药物筛选，目的是构建运动神经元-骨骼肌阵列。到目前为止，我们已经建立了有效诱导和培养人类 iPS 细胞运动神经元的条件。所有三种不同类型的人类 iPS 细胞都能够类似地诱导运动神经元分化。接下来，为了建立药物筛选系统，我们开发了一种在96孔板上构建神经组织阵列的方法。通过将制备成绳状的 3D 神经组织放置在设备上，进行切割，然后将其转移到 96 孔板中，我们成功地轻松创建了神经干细胞和神经细胞的 3D 神经组织阵列。通过使用开发的神经组织芯片，我们能够评估不同药物对神经干细胞和分化神经细胞的作用。关于这一结果提交了一篇论文。我们将人类 iPS 细胞产生的运动神经元与 C2C12 细胞和人类骨骼肌共培养，以检查是否可以构建神经肌肉接头。通过运动神经元和肌肉的共培养，肌肉细胞变得更厚、更多核。共培养后，当用谷氨酸刺激运动神经元时观察到肌肉收缩。通过灌注给药，控制肌肉收缩成为可能。免疫组织化学染色显示，从运动神经元延伸的轴突与肌肉形成神经肌肉接头。