| 研究課題/領域番号 |
20K20643
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
池内 与志穂 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30740097)
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| 研究分担者 |
ティクシェ三田 アニエス 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00334368)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2020年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 神経 / オルガノイド / 組織工学 / 可塑性 / in vitro / 神経回路組織 / 学習 / 神経細胞 / iPS細胞 / 脳 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では脳内の神経回路を単純化して体外で再現するために、ヒトiPS細胞を用いて作製した二つの人工脳組織（オルガノイド）の間をたくさんの双方に向けて伸びた軸索を介して接続します。この回路のような神経組織が学習できるように神経回路組織を最適化したり、神経活動に応じて最適な刺激を与えるようなシステムを構築したりして、神経回路組織の活動を制御します。最終的には、神経回路が機能する仕組みを理解する事を目指しています。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、脳内の神経回路の複雑さを単純化し、体外で再現することでその機能と仕組みを理解することを目的とした。特に、複数の脳領域を模したオルガノイドを接続して機能する「培養ヒト脳回路組織」を作製することを目指した。大脳、中脳、視床、基底核、脊髄を模倣したオルガノイドを作製し、これらを接続した回路組織を作製した。活動電位の伝達ルールや刺激応答の変化を観察し、培養手法の確立と独自手法の開発を行った。パターン認識タスクでは若干の性能向上を認め、今後の研究に繋がる重要な知見を得た。今後は、さらに高度な神経回路の再現と学習機能の付与を目指し、神経疾患モデルや治療法の開発に応用することを目指す。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的意義は、ヒトの脳内神経回路を体外で再現し、その機能と学習メカニズムを理解する新たな方法を確立した点にある。神経回路の複雑な動態を解明するための基礎的手法を開拓し、新たな研究分野を切り開くものである。また、神経オルガノイドに計算処理をさせることが世界的に期待され始めているため、先行して知見を得られたことは意義深い。得られた知見を基に神経疾患のモデル構築や新たな治療法の開発が期待される。特に、脳の可塑性や学習機能の理解が進むことで、認知症や精神疾患などの治療に革新をもたらす可能性がある。さらに、人工知能やロボティクス分野への応用も見込まれ、幅広い社会的貢献が期待される。
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