2018 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 / マイクロ流路 / マイクロバルブ / フォトリソグラフィ |
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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。
30年度は、29年度まで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、分析及び装置の改良を行った。具体的には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及び計測後のアンタゴニスト導入によって各受容体の阻害の影響のよる電流波形の変化を確認した。一連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。
細胞には様々な受容体が備わっており、各受容体の種類に合わせたチャネル電流計測を行うためには各アンタゴニスト及び洗浄液のスムーズな導入が必須となり、高いON/OFF比で流量を制御する高性能マイクロ流路バルブが必要となる。これを実現するため各測定・抽出点とを接続するマイクロ流路に、グレースケール露光により、三次元構造制御を行ったかまぼこ形状のモールドを製作し、PDMS を素材とするマイクロバルブを製作し組込み高性能マイクロ流路バルブの開発を行いバルブのON-OFF時のシール抵抗比が大きい理想的なバルブシステムを完成させた。
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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、iPS細胞技術を利用し、ヒト神経細胞を形成し遺伝子導入、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する予定であったが、再現性の良いクリアデータを計測する為には各アンタゴニスト及び洗浄液のスムーズな導入が必須となり、これを実現するマイクロ流路バルブの開発が必要となったために計測実績のあるラット大脳皮質や海馬由来の神経細胞にて形成する神経細胞ネットワークを用いてイオンチャネル電流の波形計測を重視した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、本研究の強みであるiPS細胞技術を利用した、ヒト神経細胞を利用したin vitro での神経細胞ネットワークを形成し、これまで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、本研究の本願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 |
（理由）
購入予定であった細胞培養液に添加する薬剤の30年度内での在庫がなかったため、購入を次年度使用額として繰り越したい。
（使用計画）
細胞培養液に添加する薬剤購入に伴う経費に伴う予算の繰り越し。
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Research Products
(6 results)
