| 研究課題/領域番号 |
20H04506
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
安田 隆 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (80270883)
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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 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 / iPS細胞 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
窒化シリコン製の自立膜に微小孔アレイと微小電極を形成し、膜表面にヒトiPS細胞由来の単一ニューロンを、膜裏面に多数のアストロサイトを培養する。微小孔アレイを通じた良好な細胞間相互作用により、単一ニューロンの活性を長期に渡り維持し得る共培養技術を構築する。そして、薬剤刺激に対する単一ニューロンの電気的応答を微小電極により計測する技術を構築する。本研究により、ヒトiPS細胞由来ニューロンの定量的な解析が可能になり、難治神経疾患の治療薬の開発などに貢献できる。
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| 研究実績の概要 |
底面にSiN製の自立膜を有するマイクロウェルを16個×16個のアレイ状に形成し、このウェルアレイ2個を上下に重ねて単一ニューロン培養系構築用のデバイスを製作した。上層のウェル底面のSiN膜には単一ニューロン播種用の微小孔1個を、下層のウェル底面のSiN膜には直径3μmの多数の微小孔を形成した。下層のSiN膜裏面にアストロサイトを培養した後に上層と重ね、上層のSiN膜の微小孔を通じて単一ニューロンを下層のSiN膜表面に落下させることで、下層のSiN膜の両面で単一ニューロンとアストロサイトの共培養を実現した。上層のSiN膜の微小孔径を13～49μmの4種類用意し、単一ニューロン播種の成功率を比較したところ、微小孔径を13μmとすることで、播種密度の大小に依存せずに、安定して20%以上のウェル内に単一ニューロンの培養系が得られることが分かった。また、アストロサイトとの共培養14日後にシナプスを免疫染色することで、単一ニューロンが高い生理活性を有していることを確認した。
さらに、単一ニューロンの細胞外電位を計測するために、一辺60μmの正方形を一辺33μmの正方形で開口した白金黒製の微小電極をSiN自立膜上に形成し、電極開口部のみに微小孔アレイを形成した。このような電極構造を採用することで、SiN膜裏面に培養したアストロサイトを求めて単一ニューロンが電極開口部に留まり、これにより安定した電位計測が期待できる。この効果を確かめるために、SiN膜上の電極開口部に相当する箇所のみに微小孔を形成し、マイクロピペットを用いて単一ニューロンを微小孔上に播種して、その培養状態を観察した。単一ニューロンは軸索を広範囲に伸展させたものの、21日経過後も微小孔上に留まった状態を維持した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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