2015 Fiscal Year Annual Research Report
膵β細胞・自律神経細胞の人工作製と神経インターフェース化
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26702015
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
高山 祐三 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 創薬基盤研究部門, 研究員 (60608438)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 再生医工学 / 糖尿病 / 微細加工 / 幹細胞 / 自律神経 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では「神経インターフェース技術により膵b細胞のインスリン分泌を制御する手法開発とデバイス化」を目的としている。幹細胞から膵b細胞と自律神経細胞を作製・共培養を行い、電気刺激による神経細胞活動制御を介した膵b細胞のインスリン分泌制御を目指している。更に両細胞を用いた3次元デバイス化を行い、糖尿病治療のための生体移植デバイスとして発展させることを視野に入れている。
昨年度ではマウス細胞に対する化合物による細胞誘導を実験行い、一定の成果を得ていたが、本研究の目指すインターフェース化による細胞機能制御実験には、ヒト由来細胞を用いた解析が必須となることを鑑み、今年度からは更にヒトiPSの分化実験系を立ち上げ細胞誘導実験を開始いした。自律神経系細胞に関してこれまでヒトiPS細胞より誘導した例は報告されていなかったが、膵b細胞に対する神経作用をモデリングするためには必須の材料細胞である。これまで報告されているヒトiPS細胞からの種々の細胞誘導実験を参考に、自律神経系の発生過程でのシグナリングを精査し、それを再現した分化誘導プロトコルを提案することで、我々は世界初となるヒト自律神経系細胞の誘導手法を考案した。現在、特許出願を済ませており、論文作成準備を進めている。
細胞誘導実験系に加えて、昨年度・今年度に立ち上げた微細加工実験を利用した、神経インターフェース技術の開発も併せて推進している。微細トンネル構造を備えた培養チャンバーを用いることで神経組織と多細胞組織を機能的に接続することが可能となる。この共培養系にヒトiPS細胞由来の中枢神経・末梢神経細胞を適用することで、ヒト末梢神経支配の機能を生体外にて再現した培養実験系を構築した。ヒト細胞を用いた神経インターフェース技術の第一歩であり、今後の膵b細胞の機能制御に向けた極めて重要な基盤技術である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度より集中したヒトiPS細胞からの分化誘導実験系において自律神経細胞の誘導技術を開発した。これは世界的に先駆けた成果であるのみならず、本研究の目標である膵b細胞の神経インターフェース化に対して重要な基盤技術となる。
神経インターフェース化技術に関しては、昨年度より予算を多くを割いて立ち上げた微細加工実験系により作製した共培養チャンバーを用いることでヒトiPS細胞より誘導した末梢神経系を他組織細胞と機能的接続することを確認しており、論文発表化へと繋がっている。
以上の通り、本年度においては本研究課題のクリアに向けて重要な基盤技術となる２つを達成しており、重要な進展を行えたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度においては、誘導したヒト自律神経細胞系と膵b細胞系との機能的接続に挑む。このためにヒトiPS細胞からの膵b細胞誘導系を、既報の手法を参考にし達成しながら、立ち上げる。両細胞系の共培養サンプルに対してカルシウムイメージング等による機能評価を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度計上した補助事業に要する経費の９割以上を使用したことより、ほぼ計画通りに研究を推進したが、今年度予算の大部分を占めるマスクアライナーが予想よりも安価で購入できたこと、および次年度以降も継続してヒトiPS細胞の分化誘導実験系を行うことが予想されたため、ヒトiPS実験を継続して行うために予算の一部を次年度以降に持ち越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
引き続きヒトiPS細胞より我々が開発した自律神経系の誘導実験を行うと同時に、本研究の目的でもある膵b細胞の誘導実験が必要となるため、次年度への予算は主にヒトiPS細胞の誘導実験に使用する予定である。
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