Device development for single-cell analysis of iPS cell-derived neurons

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: YASUDA Takashi 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (80270883)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣瀬 伸一 福岡大学, 医学部, 教授 (60248515) ; 桂林 秀太郎 福岡大学, 薬学部, 教授 (50435145)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: マイクロデバイス / 微小孔 / 微小電極 / ニューロン / アストロサイト / 共培養 / 単一細胞解析 / 細胞外電位計測

Outline of Final Research Achievements

A SiN culture membrane having a microhole array was fabricated, and a single neuron and astrocytes were co-cultured on both sides of the membrane. This successfully maintained the physiological activity of a single neuron by cell-to-cell communication through the microhole array.
In addition, microelectrodes were formed on a SiN membrane together with a microhole array, and human iPS cell-derived neurons were cultured on the electrode-formed surface of the membrane and astrocytes were cultured on the reverse side of the membrane. The extracellular potential of neurons was successfully measured while maintaining their physiological activity.

Free Research Field

バイオマイクロデバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、デバイス上でヒトiPS細胞由来ニューロンを単一細胞レベルで解析する新たな方法論を導出した。疾患特異的iPS細胞由来のニューロンを本技術に適用すれば、難治神経疾患の発症機構などの新たな医学的知見の獲得や、革新的な神経疾患治療薬の開発への応用が可能となる。また、容易にこの単一ニューロン解析系を多数アレイ化することが可能であるため、薬の候補化合物から治療効果の高い化合物を探索するハイスループットな創薬スクリーニングへと発展させることができる。