マイクロ加工技術を利用した細胞機能計測・制御デバイスの開発と再生医療への応用

利用微细加工技术开发细胞功能测控装置及其在再生医学中的应用

基本信息

批准号：
07J02054
负责人：
高山祐三
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,神経系の再生医療実現に必要な要素技術に関してマイクロ加工技術を積極的に利用する立場から問題解決のための基礎的な検討を行った.本論文では特に次の3つを具体的な課題として設定した.1,幹細胞由来神経回路網におけるネットワーク・ダイナミクスの観測2,幹細胞由来神経細胞と大脳皮質初代培養神経細胞との共培養時に起こる現象を観測する手法の提案3,細胞分化過程の制御を目的とする電気刺激デバイスの開発1,の課題についてはMEA基板を用いてP19由来神経回路網の自発電気活動の観測に成功した.大脳皮質初代培養神経回路網の特徴的な活動特性である同期バースト活動がP19由来神経回路網においても発生すること,このP19由来神経回路網における同期バースト活動の発生に主要な役割を果たす化学伝達物質も初代培養系と類似したもの(グルタミン酸とGABA)であることを明らかにした.2,の課題については,2つの細胞培養マイクロチャンバーとそれらを結合するマイクロトンネル構造を有するPDMSベースの培養チャンバーを作製し,幹細胞由来神経細胞と大脳皮質初代培養神経細胞を分離した状態で両者間の結合形成を誘導することが可能であることを示した.また,この共培養系において両者の神経細胞群から同期した同期バースト活動を観測し,幹細胞由来神経回路と生体由来神経回路の機能的な結合をin vitro系において再現・構築することに成功した.3,の課題については,マイクロキャビティアレイ構造により,細胞分化に影響する要因と考えられているEBサイズ・形態を一定に保った状態で多数のEB群に一括して電気刺激を印加し,細胞応答を誘導することに成功した.さらにこの電気刺激を慢性的に印加した際に細胞内で誘導される代謝反応についても知見が得られ,細胞分化の物理的な手段による制御に向けて道を開いた.

在本研究中，我们从积极利用微细加工技术的角度，对实现神经系统再生医学所需的基本技术进行了基本研究，以解决问题。本文具体讨论了以下三点： 1. 网络动态的观察。干细胞衍生的神经网络 2. 干细胞衍生的神经元和初级大脑皮层提出观察与培养的神经元共培养期间发生的现象的方法 3、开发旨在控制细胞分化过程的电刺激装置 1 我们成功地观察到电活动。同步爆发活动，这是神经元的特征活动特征大脑皮层中原代培养的神经网络是 P19 衍生的神经网络。我们发现，在这个 P19 衍生的神经网络中，在同步爆发活动的产生中起主要作用的化学递质也与原代培养系统中的化学递质（谷氨酸和 GABA）相似。 2．有两个细胞培养微室和连接它们的微通道结构，我们创建了一个基于 DMS 的培养室，并证明在干细胞衍生的神经元和大脑皮层中原代培养的神经元分离时，可以诱导它们之间形成键合，我们观察到两个神经元组的同步爆发活动，并研究了功能。干细胞衍生的神经回路和生物衍生的神经回路之间的联系。关于问题3，我们成功地在体外系统中复制和构建了它，微腔阵列结构允许产生大量的EB，同时保持EB的大小和形态恒定，这被认为是影响细胞分化的因素。我们通过对一组人同时施加电刺激成功地诱导了细胞反应。此外，我们获得了有关长期施加电刺激时细胞内诱导的代谢反应的知识，并且我们能够改善细胞分化。的物理控制方式