Evaluation of in vitro prenatal stress hormone exposure model using microglia-containing cerebral spheroids.

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16263
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2020-2022); Kumamoto University (2019)
• Principal Investigator: Odaka Haruki 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (40831243)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: iPS細胞 / ミクログリア / 脳オルガノイド / グルココルチコイド / 神経発達障害

Outline of Final Research Achievements

Research has shown that human iPSC-derived cerebral spheroids can serve as an effective model for studying brain development. However, conventional cerebral spheroids lack the presence of microglia, which play a crucial role in brain development. To address this gap, our study focused on generating human cerebral spheroids with microglia and investigating the impact of stress hormones on neurodevelopment, especially focusing on microglial dynamics. Our findings revealed that microglia in cerebral spheroids dispersed and matured as expected. Furthermore, exposure to stress hormones resulted in reduced microglial activity and impaired neuronal differentiation.

Free Research Field

神経科学 / 幹細胞工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、胎生期におけるミクログリアの発生過程をin vitroで再現することで、ミクログリアを含有する脳スフェロイドの評価系を構築した。また、本系を用いることで、神経発達障害の環境因子として知られる胎生期ストレスホルモン曝露の影響を解析し、ミクログリアの活性および生存が障害され、神経分化が抑制されることを示した。本スフェロイド培養系は、脳内免疫系の異常が関与する様々な神経・精神疾患、発達障害の研究に利用でき、ミクログリアが関与する病態の解明や治療標的の探索、薬剤候補の薬効評価スクリーニングに有用である。