ヒトｉＰＳ細胞由来ニューロンの成熟化を目指した３次元培養技術の開発

开发用于人类iPS细胞源性神经元成熟的三维培养技术

基本信息

批准号：
14J11194
负责人：
小田原あおい
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アストロサイト共培養法がヒトiPS細胞由来ニューロンの長期培養を可能とし、自発活動を促すことが、昨年度の研究成果より明らかとなった。今年度は、細胞が折り重なる程度の高密度（高さ10μm）でヒトiPS細胞由来ニューロンとアストロサイトを共培養し、長時間にわたる自発活動の特性を調べ、培養時期と成熟化の関係性を見出すことを目的に研究を行った。アストロサイトと共培養することで、これまで難しかった１年以上の長期培養および電気活動の取得に成功した。自発活動の発火頻度に着目して解析を行ったところ、培養日数の経過と共に発火頻度が増加し、培養200日程度まで顕著な増加を示していた。神経ネットワークがシナプス伝播により同時期に活動する同期バースト発火に着目して解析したところ、培養70日目以降で見られ、その後培養増加していた。同期バースト発火は、in vivoでも見られる現象であり、機能的成熟化の指標の１つとなりうる。このような同期バースト発火はRatの神経細胞を用いた場合は培養10日程度で見られることから、ヒトiPS細胞由来ニューロンの機能的な成熟化には時間を有することがわかった。また、薬理試験の結果からも培養200日以上で顕著な各種受容体の応答が得られたことから、ヒトiPS細胞由来ニューロンを用いた薬効評価は培養日数を考慮する必要性が示唆された。次に、３次元培養技術を用いて、ヒトiPS細胞由来ニューロンを培養したところ、厚さ50μm程度の組織モデルを構築することができた。２次元培養と３次元培養による機能的な差異を現在調べている。

去年的研究结果表明，星形胶质细胞共培养方法可以长期培养人类iPS细胞来源的神经元，并促进自发活动。今年，我们将以高密度（高度：10μm）共培养人类iPS细胞来源的神经元和星形胶质细胞，使其达到细胞重叠的程度，检查长期自发活动的特征，并发现我为此目的进行了研究。通过与星形胶质细胞共培养，我们成功地进行了一年多的长期培养，并获得了以前很难实现的电活动。当我们分析自发活动的放电频率时，我们发现放电频率随着培养天数的增加而增加，并且直到培养约200天时才显示出显着增加。当我们分析神经网络因突触传播而同时激活的同步突发放电时，我们发现在培养 70 天后观察到这种现象，并且此后有所增加。同步爆发放电是一种在体内也观察到的现象，并且可以作为功能成熟的指标之一。当使用大鼠神经元培养约10天后观察到这种同步爆发放电，表明人类iPS细胞衍生的神经元有时间进行功能成熟。此外，药理测试结果显示，培养200天或更长时间后，各种受体获得显着反应，这表明在使用人iPS细胞来源的神经元评估药效时需要考虑培养天数。接下来，通过利用三维培养技术培养人类 iPS 细胞来源的神经元，他们能够构建约 50 μm 厚的组织模型。我们目前正在研究 2D 和 3D 文化之间的功能差异。