| Project/Area Number |
20J23851
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Tohoku Institute of Technology |
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Principal Investigator |
横井 れみ 東北工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 脳オルガノイド / 疾患iPS細胞 / 微小電極アレイ / 電気活動 / 薬効評価 / 禁忌薬剤 / 大脳皮質オルガノイド |
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| Outline of Research at the Start |
神経疾患iPS細胞から作製した3次元脳オルガノイドおよび2次元培養ニューロンを用いて、神経活動におけるオシレーション特性を指標とした薬効評価系の構築を目的とする。具体的には、レット症候群やドラベ症候群等に着目し、3次元脳オルガノイド作製条件と2次元培養ニューロンの分化条件を確立する。次に、3次元脳オルガノイドおよび2次元培養ニューロンの電気活動における疾患特異的なオシレーション特性（周波数特性）を明らかにし、3次元脳オルガノイドと2次元培養ニューロンの差異を見出す。作用機序が既知の化合物に対するオシレーション特性の変化を検出し、薬効評価に最適なパラメータ導出および解析法を見出す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、疾患iPS細胞から疾患特異的ニューロンおよび脳オルガノイドを作製し、電気活動特性を指標とした薬効評価系を開発する研究である。昨年度に引き続き、ドラベ症候群由来iPS細胞から3次元脳オルガノイドを作製し、MEAを用いて自発活動および抗てんかん薬に対する応答を計測した。得られた電気活動波形の500 Hz以下の周波数強度を解析し、健常者由来iPS細胞から作成した脳オルガノイドの活動と比較した。自発活動において、オシレーション頻度は健常者脳オルガノイドの方が高いが、オシレーションの長さは、ドラベ症候群脳オルガノイドの方が長かった。さらに、high-gamma波と150-500 Hz帯の周波数強度は健常者脳オルガノイドと比較してドラベ症候群脳オルガノイドが有意に低かった。禁忌薬であるphenytoinに対する応答では、健常者はgamma、high-gamma、150-500 Hzの周波数強度が用量依存的に減少した。一方で、ドラベ症候群脳オルガノイドでは、各周波数帯の信号強度に変化はなく、用量依存的なオシレーション頻度の上昇が見られた。禁忌薬であるphenytoinによるオシレーション頻度の上昇は、臨床におけるドラベ症候群のphenytoinによる発作増悪を再現した結果であることが示唆される。本研究結果から、ドラベ症候群患者由来iPS細胞から作成した脳オルガノイドは、疾患特異的な自発活動並びに薬剤応答を示すことが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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