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的细胞微电位，以评估轴突活性和药物作用之间的相互作用，并通过对髓磷脂鞘的重塑引起的脱髓鞘神经疾病的治疗背景。去年，我们制造了一种结合微核和电极的设备，表明可以将测量微管内引导的轴突和与Schwann细胞共培养的活性结合在一起。今年，最后一年，我们致力于创建一个解决两个问题的新设备：1）控制活动频率和2）将轴突添加局部化药物。为了控制轴突中的活性频率，我们试图通过对微连接内轴突的电刺激诱导和测量活性。在设备中培养交感神经细胞，并确认可以从轴突中测量轴突的电刺激所诱导的活性。此外，随着诱发反应的次数增加，电刺激的增加显示出活动频率的增加。从以上，我们证明微管系统和电极系统可用于控制轴突中的活动频率。除去一部分微管，以将药物添加到微管结构诱导的轴突中。我们使用细胞粘附区域的模式作为插入轴突诱导的方法。具体而言，采用了一种方法，其中将设备的底部表面用条纹形式覆盖，并传达微连接。背根神经节细胞被用作模型，以确认轴突在微核之间通信。此外，在简化的腔室测试中，我们确认通过将药物添加到只能扩展轴突的区域产生的活性，这表明其实用性用于局部药物添加。另外，通过通过图案化将神经元的种群分开，我们改善了适合各种条件的阵列样装置。从上面，我们证明了将微核与细胞粘附模式相结合的设计的实用性。

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