一細胞レベル神経回路構築のための単一神経細胞プレート

用于在单细胞水平构建神经回路的单神经元板

基本信息

批准号：
16H06724
负责人：
吉田昭太郎
金额：
$ 1.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-08-26 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、生きた神経回路を一細胞レベルで設計・構築可能にするデバイスを開発することである。本研究では単一神経細胞の形態制御と可動化を実現するデバイス：「単一神経細胞プレート」を提案し、従来の培養神経回路の制御技術において神経細胞の形態を正確に制御することが困難であった問題点を解決することを目指す。「単一神経細胞プレート」は生体適合性ポリマーを微細加工した、単一神経細胞の大きさの板状のデバイスであり、その上で単一神経細胞の形態を制御しながら培養しつつ任意のタイミングで自在に配置替えできるように構築する。「単一神経細胞プレート」技術によって、チップ上に自在に神経回路を構築するブレイン・オン・チップ技術の実現につながると考えている。平成28年度では研究課題として、単一神経細胞プレートを用いて神経回路を構築することが可能であることを示すために、ラット初代培養海馬神経細胞を用いて神経回路を構築し、その回路構築プロセスの安定化および構築した神経回路の機能解析を行った。回路構築プロセスの安定化については、まず単一神経細胞プレートによって神経細胞の形態がプレートで制御されることを免疫染色によって確認し、制御成功率を定量化した。次に、形態を制御した単一神経細胞プレート上で2週間以上培養し、マイクロマニピュレータに取り付けたガラス管によってプレートの側面を押すことで操作した。また、単一神経細胞プレートを挿入できるマイクロサイズの固定台を製作し、プレートを固定できるような形状を最適化した。最後に、構築した神経回路について、免疫染色と細胞内Caの可視化技術を用いて、神経細胞の間にシナプス結合が形成されることを確認した。以上により、本研究で提案する「単一神経細胞プレート」によって、ラット初代培養海馬神経細胞の細胞体・軸索・樹状突起の位置を制御した神経回路を自在に構築できることがわかった。

这项研究的目的是开发一种允许在一个细胞水平设计和构建生命神经回路的设备。在这项研究中，一种实现单个神经细胞的形式控制和可移动的装置：在常规培养的神经细胞板中，很难准确控制传统培养的神经细胞控制技术中的神经细胞的形式。 “单个神护士细胞板”是一种由板形的装置，由生物综合聚合物和顶部进行精细处理，最重要的是，它是一个任意和培养的，同时控制了单个神经细胞的形式。构建，以便您可以在时间安排下自由更改它。我们认为，“单god神经细胞板”技术将实现一种可以在芯片上自由构建神经回路的大脑芯片技术。在2016财年，作为一个研究主题，以表明可以使用单个神神经细胞板构建神经回路，使用第一个大鼠培养和神经细胞构建神经回路，并构建了电路进行了过程的稳定和内置神经回路的功能分析。关于电路施工过程的稳定化，免疫仪证实了免疫染料通过单个神经细胞板控制神经细胞的形式，并通过板控制了控制成功率。接下来，它是通过在控制形式的单个神经细胞板上培养两个星期或更长时间的板块，并用玻璃管将玻璃管连接到微瘤鼻孔上。另外，已经产生了可以插入单个神神经细胞板的微粘固定装置，并且可以固定板的形状已被优化。最后，已经确认在神经回路和内置神经回路的细胞内CA的可视化技术之间形成了突触键。结果，已经发现，本研究中提出的“单神神经细胞板”可以自由构建一个神经回路，该神经回路控制第一个大鼠培养神经细胞的细胞，轴和树突次射击的位置。