2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K04917
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
宇野 秀隆 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任助教 (70749663)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
王 志宏 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任助教 (20377980)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経細胞ネットワーク / プレーナーパッチクランプ / 細胞培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー、筋委縮性側索硬化症等の神経変性疾患はいまだに原因不明、治療法も不明の難病である。理由は、患者の脳神経を存命中に採取できないという問題から創薬に必要なハイスループットスクリーニング技術がないことも大きな理由である。ハイスループットスクリーニングには多点計測に利用できる神経細胞ネットワークの形成技術が必須である。本研究では、ラット大脳皮質や海馬の神経細胞を利用し、当グループが発明したセルケージ基板上にできるだけ良く定義された神経細胞ネットワークの形成技術を確立する。
29年度は、28年度に確立したハイスループットスクリーニングへの応用が可能な培養型プレーナーパッチクランプ技術を用いてイオンチャネル電流の計測及び分析を行った。具体的には神経細胞用プレーナーパッチクランプ上に施した細胞の遊走を制限するセルケージ内に単一神経細胞を設置し、ハイスループットスクリーニング用神経細胞ネットワークを形成させ、自然放出シナプスチャネル電流の計測に成功した。計測後にテトロドトキシン（TTX）を添加することで得られた電流波形は変化し（TTXがNaイオンチャネルを選択的に阻害するためによる波形変化）、さらにAMPA/kainite antagonist 6-Cyano-7-Nitroquinoxaline-2, 3-Dione (CNQX)を添加することにより更なる電流波形の変化を確認した。これらの薬理学的作用の観察結果から計測されたチャネル電流はシナプス後膜のAMPA受容体を介した微小興奮性シナプス後電流（mEPSC）であることを明らかにした。また、ハイスループットスクリーニング応用の観点からの計測されたチャネル電流と単一細胞制御ネットワークの基本特性を明らかにする目的で単一細胞制御ネットワークについて、Caイオンイメージングを行った。
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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
当初の計画ではセルケージ基板上でグリア細胞との共培養を行った神経細胞ネットワークの形成させる予定であったが、培養期間が長期になるとグリア細胞が神経細胞の下に潜り込むことで神経細胞の培養の阻害の問題が有りまだ現状ではグリア細胞実装レベルに達していない。また、グリア細胞の関与によるイオンチャネル電流波形への影響も考えられるために29年度は再現性の良いイオンチャネル電流のクリアデータの計測を重視した。イオンチャネル電流の計測は再現性の良く行われており、その結果をもとに現在論文執筆中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、まずはラット大脳皮質や海馬の神経細胞を利用し遺伝子導入、遺伝子編集を中心とする分子生物学手法を駆使し、疾患を表現した神経細胞ネットワークを形成させ、得られる電流計測結果の特性を評価し疾患マーカーを特定する。その後ヒト神経細胞が利用できる点がin vitro ネットワークの強みなので、iPS細胞技術を利用して、ヒト神経細胞を形成し、28~29年度に確立した単一細胞ネットワーク製作技術に適用する。同一のiPS細胞から、大脳皮質神経細胞と運動ニューロン、グリア細胞への分化誘導技術を開発する。セルケージの内部の単一細胞を運動ニューロンとして、当グループのかねてからの目標である筋委縮性側索硬化症(ALS)の研究に供することを目指す。また、セルケージの内部の単一細胞を運動ニューロンとした、ヒト単一細胞ネットワークについて、免疫染色、自然放出シナプスチャンネル電流計測、Caイオンイメージング、minis解析などを行い、内部の単一細胞を運動ニューロンとした、ヒト単一細胞ネットワークの基本特性を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
購入予定品の在庫が29年度内には入手不可能な状況であったために、在庫が復活する次年度に購入する計画である。
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Research Products
(1 results)
