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ヒトiPS細胞由来ニューロンの成熟化を目指した3次元培養技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J11194
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生体医工学・生体材料学
研究機関東北工業大学

研究代表者

小田原 あおい  東北工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードヒトiPS細胞由来ニューロン / アストロサイト共培養 / 平面微小電極アレイ / 長期培養 / 薬効評価 / 3次元培養 / 脱細胞脳組織
研究実績の概要

アストロサイト共培養法がヒトiPS細胞由来ニューロンの長期培養を可能とし、自発活動を促すことが、昨年度の研究成果より明らかとなった。今年度は、細胞が折り重なる程度の高密度(高さ10μm)でヒトiPS細胞由来ニューロンとアストロサイトを共培養し、長時間にわたる自発活動の特性を調べ、培養時期と成熟化の関係性を見出すことを目的に研究を行った。アストロサイトと共培養することで、これまで難しかった1年以上の長期培養および電気活動の取得に成功した。自発活動の発火頻度に着目して解析を行ったところ、培養日数の経過と共に発火頻度が増加し、培養200日程度まで顕著な増加を示していた。神経ネットワークがシナプス伝播により同時期に活動する同期バースト発火に着目して解析したところ、培養70日目以降で見られ、その後培養増加していた。同期バースト発火は、in vivoでも見られる現象であり、機能的成熟化の指標の1つとなりうる。このような同期バースト発火はRatの神経細胞を用いた場合は培養10日程度で見られることから、ヒトiPS細胞由来ニューロンの機能的な成熟化には時間を有することがわかった。また、薬理試験の結果からも培養200日以上で顕著な各種受容体の応答が得られたことから、ヒトiPS細胞由来ニューロンを用いた薬効評価は培養日数を考慮する必要性が示唆された。
次に、3次元培養技術を用いて、ヒトiPS細胞由来ニューロンを培養したところ、厚さ50μm程度の組織モデルを構築することができた。2次元培養と3次元培養による機能的な差異を現在調べている。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Induction of long-term potentiation and depression phenomena in human induced pluripotent stem cell-derived cortical neurons.2016

    • 著者名/発表者名
      Odawara A, Katoh H, Matsuda N, Suzuki I.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 469(4) 号: 4 ページ: 856-62

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.12.087

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Long-term electrophysiological activity and pharmacological response of a human induced pluripotent stem cell-derived neuron and astrocyte co-culture.2014

    • 著者名/発表者名
      A. Odawara,Y. Saitoh, A.H. Alhebshi, M. Gotoh, I. Suzuki.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 443 号: 4 ページ: 1176-1181

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2013.12.142

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Induction of long-term potentiation and depression phenomena in hiPSC-derived cortical neuronal networks.2016

    • 著者名/発表者名
      A. Odawara, H. Katoh, N. Matsuda, I. Suzuki.
    • 学会等名
      ISSCR International Symposium 2016
    • 発表場所
      Japan, Kyoto
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrophysiological maturation and drug responses in long-term culture of hiPSC-derived cortical neuronal networks.2016

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki. A. Odawara, H. Katoh, N. Matsuda.
    • 学会等名
      ISSCR International Symposium 2016
    • 発表場所
      Japan, Kyoto
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来大脳皮質ニューロンの長期活動特性と薬剤応答2016

    • 著者名/発表者名
      小田原あおい, 加藤寛樹, 松田直毅, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第15回 日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来大脳皮質ニューロンにおけるLTP/LTD現象の誘発2016

    • 著者名/発表者名
      小田原あおい, 加藤寛樹, 松田直毅, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第7回 日本安全性薬理研究会学術年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-02-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来大脳皮質ニューロンの長期培養における機能的成熟化と薬理応答2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁郎, 小田原あおい, 加藤寛樹, 松田直毅
    • 学会等名
      第7回 日本安全性薬理研究会学術年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-02-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 365 日間に及ぶヒト iPS 細胞由来ニューロンの長期電気活動記録と薬剤応答評価2015

    • 著者名/発表者名
      小田原あおい, 加藤寛樹, 小林知博, 田村拓也, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第37回 日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ヒト iPS 細胞由来のニューロンの長期電気活動における定量解析法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      加藤寛樹, 小田原あおい, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第37回 日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Long-term electrophysiological activities and drug responses in cultured human iPSC derived neurons2015

    • 著者名/発表者名
      A. Odawara, Y. Shi, H. Jiko, I. Suzuki.
    • 学会等名
      Neuroscience 2015, Society for neuroscience
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon nanotube multi-electrode arrays for high sensitive extracellular measuments in cultured human iPSC derived neurons.2015

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki, N. Matsuda, A. Odawara, M. Fukuda, H. Jiko
    • 学会等名
      Neuroscience 2015, Society for neuroscience
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vitro electrophysiological drug testing using human induced pluripotent stem cell-derived neurons2015

    • 著者名/発表者名
      I. Suzuki, A. Odawara, Y. Shi, H. Jiko.
    • 学会等名
      ISSCR 2015, 13th Annual Meeting.
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元神経組織モデルの再構成技術と機能計測技術の開発2015

    • 著者名/発表者名
      小田原あおい, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第14回 日本再生医療学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来ニューロンの長期活動解析2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕太, 加藤寛樹, ○小田原あおい,鈴木郁郎
    • 学会等名
      東北地区若手研究者発表会
    • 発表場所
      福島, 日本大学
    • 年月日
      2015-02-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来ニューロンとアストロサイト共培養における電気理生理学的特徴解析2014

    • 著者名/発表者名
      小田原あおい, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第36回日本バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Electrophysiological activity of a human induced pluripotent stem cell derived neuron and astrocyte co-culture2014

    • 著者名/発表者名
      小田原あおい, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会
    • 発表場所
      北海道, 札幌
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来ニューロンの培養条件に依存した電気生理学的特徴2014

    • 著者名/発表者名
      小田原あおい, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第30回ライフサポート学会大会
    • 発表場所
      北海道, ルスツリゾート
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pharmacological response and long-term electrophysiological activity of a human induced pluripotent stem cell-derived neuron and astrocyte co-culture2014

    • 著者名/発表者名
      A. Odawara, A.H. Alhebshi, M. Trujillo, M. Gotoh, I. Suzuki.
    • 学会等名
      12th International Society for Stem Cell Research
    • 発表場所
      Vancover, Canada
    • 年月日
      2014-07-18 – 2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Three-dimensional neuronal culture technique that controls the direction of neurite elongation and the position of soma to mimic the brain2014

    • 著者名/発表者名
      A. Odawara, I. Suzuki
    • 学会等名
      9th FENS forum of Neuroscience
    • 発表場所
      Itaky, Milan
    • 年月日
      2014-07-05 – 2014-07-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pharmacological response of a human induced pluripotent stem cell-derived neuron and astrocyte co-culture.2014

    • 著者名/発表者名
      A. Odawara, I. Suzuki
    • 学会等名
      9th MEA meeting
    • 発表場所
      Reutlingen, Germany
    • 年月日
      2014-07-01 – 2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞由来ニューロンとアストロサイト共培養による電気生理学的特徴と薬理応答2014

    • 著者名/発表者名
      小田原あおい, 鈴木郁郎
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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