Investigation of human brain function with organoid network

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22983
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: MUGURUMA Keiko 関西医科大学, 医学部, 教授 (30209978)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 神経発生 / 神経ネットワーク / オルガノイド / iPS細胞 / イメージング

Outline of Final Research Achievements

The project aims to develop standardized methods for analyzing the formation, degeneration and restoration of human brain tissues. Combining 3D brain organoid cultures of human pluripotent stem cells, 4D imaging and image analysis, we established efficient methods to faithfully recapitulate and to quantitatively analyze the ontogenetic formation of human brain tissues. We induced degeneration of the formed tissues to construct human neurological disease models. We performed experiments on the development of methods for (1) maturation of brain organoids, (2) network formation of brain organoids, and (3) method development of anatomical and functional evaluation of network formation.

Free Research Field

神経発生学、幹細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトiPS細胞の分化誘導技術（オルガノイド技術）を革新して、ヒトの脳神経ネットワークを人工的に創り出し、構造と機能を計測して解析するまでの一連の技術開発は、人の脳に関する実証実験を行うための標準プラットフォームを構築することが可能になる。様々な分野の研究者が研究材料として解析できる環境が整い、分子・細胞・組織・器官の各レベルにおいて実験動物研究と同等の実証実験を自由に実施できるようになり、ヒト脳に関する科学的知見が加速度的に増大すると予想される。また、精神・神経疾患等の克服に関して重要な寄与をすることも期待できる。