2021 Fiscal Year Annual Research Report
３Ｄ動的力学刺激環境制御によるニューロンのアクティブ再生移植制御・シミュレータ
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19H02089
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
小沢田 正 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (10143083)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馮 忠剛 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10332545)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | iPS細胞 / ニューロン分化・成長誘導制御 / ３次元ゲル包埋培養 / ３次元神経回路網 / in vitro移植シミュレータ / 超小型３次元振動ステージ / ３次元動的力学刺激環境 / 移植性促進法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，iPS細胞を用いた再生移植治療に貢献するため，生きている培養細胞に対し，３次元動的マイクロ力学刺激環境を自在に付加可能な超小型３次元振動ステージ・アクチュエータシステムを開発し，これにゲル包埋３次元培養法を組合せ，これまでとは全く異なる機械力学的原理に基づくiPS細胞から神経細胞への分化誘導，３次元ニューロンネットワーク構築，さらにこれらを統合した３次元ニューロンのアクティブ再生移植制御・in vitro(培養ディシュ内)シミュレータの開発に挑戦した。これらにより，最近開始されつつある重篤な神経系疾患への神経細胞再生移植治療を強力に支援する画期的システムへの展開を目指した。
立体π/2ねじれバイモルフカンチレバーを用いた超小型３次元振動ステージシステムを開発・改良し，これまでより大変位化，広帯域化の可能性を見出した。また，コラーゲンゲルを用いた「ゆるやかな足場」による神経細胞３次元包埋培養法をほぼ確立した。ただし，蛍光観察の鮮明性には依然として難点が存在するため，ゲル濃度の調整・最適化には最善の注意を払う必要を確認した。この包埋培養ディッシュを開発した超小型３次元振動ステージ上に設置し，３次元動的力学刺激環境を組織的に制御・作用させることにより，ニューロンネットワークの３次元化を段階的に誘導する手法を開発した。また得られた３次元ニューロンネットワーク組織を汎用ソフトウェア「Neurolucida 360」を用い,３次元的かつ多角的に解析・評価する手法を確立した。
誘導された３次元神経回路網を用いて，脊髄損傷，パーキンソン病等に対する再生移植治療を模擬するin-vitro移植モデル系を新たに開発した。さらに，超小型３次元振動ステージを用いた移植施術後のニューロンの生着性，連結融合性を促進する最適な３次元動的力学刺激環境の有用性，可能性について確認した。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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