2016 Fiscal Year Annual Research Report
ヒト由来ニューロンの非侵襲シナプス機能計測技術の開発とその薬効評価応用
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16J02472
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小田原 あおい 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | ヒトiPS細胞由来ニューロン / 平面微小電極アレイ / 神経伝達物質 / 薬効評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで平面微小電極アレイ(MEA)計測法を用いて、ヒトiPS細胞由来ニューロンからの活動電位を細胞外で記録し、薬剤応答の検出等を行ってきた。このMEA計測法を用いて、神経ネットワークの情報伝達場であるシナプス部位で放出される神経伝達物質をリアルタイム計測できれば、神経伝達物質の放出異常で起こる統合失調症などのヒト神経疾患の解析や神経伝達物質の放出量を指標とした新しい薬効評価系の創出につながる。そこで本年度は、ヒトiPS細胞由来ニューロンを用いた薬効評価系の構築に関する研究を実施した。具体的には①神経伝達物質の非侵襲リアルタイム計測技術に関する開発、②シナプス後電位計測のための3次元培養技術の開発、③活動電位を指標としたシナプス関連薬剤に対する応答計測に関する研究を行った。神経伝達物質の非侵襲リアルタイム計測技術に関しては、カーボンナノチューブ（CNT）微小電極を作製し、10nMのドーパミンに対して、電気化学計測できることを明らかとした。シナプス後電位計測技術の開発においては、温度感受性基板を用いた３次元神経細胞シート化技術を開発した。剥離した３次元神経シートを平面微小電極アレイにのせたところ、ゆったりとしたシナプス後電位（脳スライスで見られる集合シナプス後電位）様の波形が見られた。しかしながら、この波形がシナプス電位由来のものであるかは不明であり、同定は今後の課題となった。活動電位を指標としたシナプス関連薬剤に対する応答計測に関する研究については、痙攣誘発剤によるてんかん様発火の検出と抗てんかん薬による作用を見出した。また、末梢神経系であるヒトiPS細胞由来感覚ニューロンにおける培養プロコトルの確立および平面微小電極アレイを用いた痛み応答の検出に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ヒトiPS細胞由来ニューロンの非侵襲シナプス機能計測技術の開発とその薬効評価応用において、本年度は、①神経伝達物質の非侵襲リアルタイム計測技術に関する開発、②シナプス後電位計測のための3次元培養技術の開発、③活動電位を指標としたシナプス関連薬剤に対する応答計測に関する研究を行った。①②はおおむね順調に進展しており、③は当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
１年目に開発したカーボンナノチューブ微小多電極アレイ上に各種ヒトiPS細胞由来ニューロンを培養し、細胞から放出される神経伝達物質のリアルタイム計測、および薬剤投与による変化の抽出を行い、神経伝達物質放出量の定量解析法を検討する。
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