脳オルガノイドを用いた細胞間相互作用解析によるレット症候群の病態解明

使用脑类器官进行细胞-细胞相互作用分析阐明雷特综合征的病理学

• 批准号: 22KJ2656
• 负责人: 野田(安藤) 友子
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2656/
• 关键词: 脳オルガノイド; ヒトiPS細胞; レット症候群

本研究課題では、レット症候群患者由来iPS細胞を用いて、脳の3次元構造を模した脳オルガノイドを介した、神経細胞・アストロサイト・ミクログリアなどの細胞間相互作用の影響を解明することを目的としている。これまでの研究成果として、健常者由来iPS細胞およびレット症候群患者由来iPS細胞のいずれからも、脳オルガノイドを作製する培養系を最適化した。しかしながら、作製された脳オルガノイドはヒト脳の発生初期のような構造的多様性を有してはいたものの、得られた脳オルガノイドの大きさが不均一であり、脳オルガノイド中に含まれる細胞群の大半が神経細胞で占められていた。加えて、この脳オルガノイドは浮遊系で培養していることもあり、培養中に脳オルガノイド同士が融合するなどの問題点が生じることが明らかとなった。このような脳オルガノイドの不均一性を解消するべく、令和4年度では構造体の均一性に着目した脳オルガノイドの作出に取り組んだ。細胞の接着領域を加工した細胞培養プレートを用いることで、従来法の浮遊培養を介さずにiPS細胞からほぼ均一な大きさの脳オルガノイドを作出することが可能となった。そこで健常者由来iPS細胞およびレット症候群患者由来iPS細胞を用いて、この新規手法にて脳オルガノイドを作製し、さらに神経細胞へと終末分化を試みた。得られた神経細胞凝集塊を免疫染色法にて解析したところ、神経細胞マーカーMAP2、シナプスマーカーの1つとして知られるSYN1、アストロサイトマーカーのGFAPを検出することができた。以上の結果から、脳オルガノイドを経て、複数の細胞種が混在する神経細胞凝集塊の作製に成功したと言える。なお、今年度は所属グループで実施していた研究の細胞培養にかかわる部分に参画していたため、共著論文を1報報告することができた。

该研究主题旨在阐明使用源自RETT综合征患者的IPS细胞模仿脑的三维结构的细胞 - 神经元，星形胶质细胞和小胶质细胞等细胞相互作用。先前的研究结果已针对来自RETT综合征患者的健康个体和IPS细胞的IPS细胞的培养系统进行了优化。然而，尽管产生的脑器官具有与人脑发育开始时类似的结构多样性，但获得的脑器官的大小是异质的，并且脑器官中包含的大多数细胞被神经元占据。此外，由于这些脑器官有时会在浮动系统中培养，因此已经揭示出出现问题，例如培养过程中脑类官的融合。为了消除2022年的这种异质性，我们努力开发着针对结构均匀性的脑器官。通过使用处理细胞依从性区域的细胞培养板，可以在不使用常规悬浮培养的情况下从IPS细胞中产生几乎均匀尺寸的脑器官。因此，我们使用了来自RETT综合征患者的健康个体和IPS细胞的IPS细胞使用这种新技术来创建脑官，然后尝试将终止分化为神经元。通过免疫染色分析获得的神经元聚集量，并可以检测神经元标记MAP2，SYN1（称为突触标记之一）和星形胶质细胞标记GFAP。从上述结果可以说，通过脑官体可以实现多种细胞类型的神经元聚集体的产生。此外，由于我参与了我的小组今年进行的研究部分，因此我能够报告一份共同作者的论文。

项目成果

Chromatin remodeler CHD7 targets active enhancer region to regulate cell type-specific gene expression in human neural crest cells.

染色质重塑剂 CHD7 靶向活性增强子区域，调节人神经嵴细胞中细胞类型特异性基因表达。

• DOI: 10.1038/s41598-022-27293-6
• 发表时间: 2022-12-31
• 期刊: Scientific reports
• 影响因子: 4.6

MeCP2 controls neural stem cell fate specification through miR-199a-mediated inhibition of BMP-Smad signaling

• DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109124
• 发表时间: 2021-05-18
• 期刊: CELL REPORTS
• 影响因子: 8.8
• 作者: Nakashima, Hideyuki;Tsujimura, Keita;Nakashima, Kinichi
• 通讯作者: Nakashima, Kinichi