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

基本信息

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

项目摘要

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。

该研究项目的目的是利用来自雷特综合征患者的 iPS 细胞，通过模拟大脑三维结构的脑类器官来阐明神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞等细胞之间相互作用的影响。迄今为止，我们的研究结果是，我们优化了一种培养系统，可利用源自健康个体的 iPS 细胞和源自雷特综合征患者的 iPS 细胞生产脑类器官。然而，虽然制作出来的大脑类器官具有与人类大脑发育早期类似的结构多样性，但获得的大脑类器官的大小并不均匀，而且大脑类器官中所含的细胞群也并不均匀。由神经细胞组成。此外，由于这些脑类器官有时在漂浮系统中培养，因此很明显在培养过程中会出现脑类器官相互融合等问题。为了解决大脑类器官的这种异质性，2020 年我们致力于创建大脑类器官，重点关注结构的一致性。通过使用具有修饰的细胞粘附区域的细胞培养板，无需使用传统的悬浮培养方法，就可以从 iPS 细胞中创建大小大致均匀的脑类器官。因此，使用源自健康个体的iPS细胞和源自Rett综合征患者的iPS细胞，通过这种新方法创建了脑类器官，并尝试进一步终末分化为神经细胞。当使用免疫染色分析所得神经元聚集体时，我们能够检测到神经元标记 MAP2、SYN1（称为突触标记）和星形胶质细胞标记 GFAP。从以上结果可以说，我们成功地通过脑类器官创建了包含多种细胞类型的神经元聚集体。今年，我能够报告一篇共同撰写的论文，因为我正在参与我所属小组正在进行的研究的细胞培养部分。

项目成果

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专利数量（0）

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

MeCP2通过miR-199a介导的BMP-Smad信号传导抑制来控制神经干细胞命运规范

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
8.8
作者：
Hideyuki Nakashima; Keita Tsujimura; Koichiro Irie; Takuya Imamura; Cleber A Trujillo; Masataka Ishizu; Masahiro Uesaka; Miao Pan; Hirofumi Noguchi; Tomoko Andoh
通讯作者：
Tomoko Andoh

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。