脱髄性神経疾患に対する再生治療最適化の為の細胞培養マイクロデバイスの開発

开发细胞培养微装置以优化脱髓鞘神经疾病的再生治疗

• 批准号: 16J08175
• 负责人: 酒井 洸児
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J08175/
• 关键词: 脳神経疾患; 神経科学; グリア細胞; ミエリン鞘; 神経工学; ナノバイオ; 神経軸索; 微細加工

本研究では，ミエリン鞘の再形成による脱髄性神経疾患の治療を背景として，軸索の活動状態と薬剤の効果との相互作用を評価するための培養細胞マイクロデバイスの開発を目指した．昨年度は，マイクロトンネルと電極を組み合わせたデバイスを作製し，マイクロトンネル内部へと誘導した軸索の活動計測とシュワン細胞との共培養を両立できることを示した．最終年度にあたる本年度は，1)活動頻度の制御と2)軸索に対する局所的な薬剤添加の2つを解決する新規デバイスの作製に取り組んだ．軸索における活動頻度の制御に向けて，マイクロトンネル内部の軸索を対象として電気刺激による活動の誘発と計測を試みた．交感神経細胞をデバイス内に培養し，軸索への電気刺激により誘発された活動を軸索から計測できることを確認した．加えて，電気刺激頻度の上昇により誘発応答の発生回数増加に伴う活動頻度の上昇を示した．以上より，軸索における活動頻度の制御に対してマイクロトンネルと電極の系が有用であることを示した．マイクロトンネルにより構造的に誘導した軸索へと薬剤を添加するために，マイクロトンネルを一部除いた．軸索の誘導を補間する方法として細胞接着領域のパターニングを活用した．具体的には，マトリゲルによるデバイス底面のコーティングをストライプ状に作製し，マイクロトンネル間を連絡する方法を採用した．後根神経節細胞をモデルとして用いて，軸索がマイクロトンネル間を連絡することを確認した．また，簡易化したチャンバによるテストだが，軸索のみを伸長させた領域への薬剤添加により発生した活動を計測できることも確認し，局所的な薬剤添加への実用性を示した．加えて，パターニングによりマイクロトンネルごと神経細胞集団を隔てることで，多様な条件振りに適したアレイ状のデバイスに改良した．以上より，マイクロトンネルと細胞接着性のパターニングを組み合わせた設計の有用性を示した．

在这项研究中，我们旨在开发一种培养细胞微型动物，以评估轴向活性与药物对民主神经疾病治疗的影响，通过重新形成米尔林护套。去年，产生了一种结合微管和电极的装置，可以平衡微管内部诱导的轴活动测量和与雪旺细胞的CO培养。在这个财政年度的最后一年中，我们致力于创建一种新设备，该设备可以解决两种类型的活动频率控制和2）两个轴的局部药物添加剂。为了控制轴中活动的频率，我们试图通过对微启动内轴的电刺激诱导和测量活动。已证实，将交感神经细胞培养到装置中，并且可以从轴上测量电刺激诱导的活性。另外，由于电刺激频率增加引起的诱导反应的发生引起的活动增加。从以上表明，微启动和电极系统对于控制轴的活性频率很有用。某些微管被部分排除在于通过微酮添加在结构诱导的轴搜索中的药物。将细胞粘附区域放置用作插值轴指导的方法。具体而言，一种通过Matrigel在设备底部创建涂层的方法，将其变成条纹形状并在微肺中接触。已证实，轴搜索将使用后神经子句单元作为模型之间接触微端的搜索。此外，通过简化腔室进行的测试证实了该活动是通过将药物添加到仅扩展轴的区域而产生的，并显示了局部药物添加的实用性。此外，整个微酮通过推杆将神经细胞组分开，改进了适合各种条件的阵列形装置。从上面显示了结合微启动和细胞粘合剂的设计的有用性。

项目成果

Microfabricated neuron-glia co-culture device for monitoring the facilitation of impulse conduction during myelin formation

用于监测髓磷脂形成过程中冲动传导促进的微制造神经元-胶质细胞共培养装置

• 发表时间: 2016
• 作者: Koji Sakai;Kenta Shimba;Kiyoshi Kotani;Yauhiko Jimbo
• 通讯作者: Yauhiko Jimbo

Microfabricated co-culture device for evaluating Schwann cell's support of axonal conduction property

用于评估雪旺细胞对轴突传导特性的支持的微加工共培养装置

• 发表时间: 2017
• 作者: Koji Sakai;Kenta Shimba;Kiyoshi Kotani;Yasuhiko Jimbo
• 通讯作者: Yasuhiko Jimbo

ラット交感神経節細胞によるヒトiPS細胞由来心筋細胞の拍動調節

大鼠交感神经节细胞对人 iPS 细胞来源的心肌细胞的脉冲调节

• 发表时间: 2017
• 作者: Koji Sakai;Kenta Shimba;Kiyoshi Kotani;Yasuhiko Jimbo;酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦;酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦;酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦
• 通讯作者: 酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦

Functional innervation of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes by co-culture with sympathetic neurons developed using a microtunnel technique

通过与微隧道技术开发的交感神经元共培养，对人诱导多能干细胞衍生的心肌细胞进行功能性神经支配

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.10.065
• 发表时间: 2017
• 期刊: Biochemical and Biophysical Research Communications
• 影响因子: 3.1
• 作者: Sakai Koji;Shimba Kenta;Ishizuka Kazuma;Yang Zhuonan;Oiwa Kosuke;Takeuchi Akimasa;Kotani Kiyoshi;Jimbo Yasuhiko
• 通讯作者: Jimbo Yasuhiko

細胞培養デバイスによる交感神経-iPS細胞由来心筋の機能評価

使用细胞培养装置对交感神经 iPS 细胞来源的心肌进行功能评估

• 发表时间: 2017
• 作者: Koji Sakai;Kenta Shimba;Kiyoshi Kotani;Yasuhiko Jimbo;酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦;酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦;酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦;酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦
• 通讯作者: 酒井洸児，榛葉健太，小谷潔，神保泰彦