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多能性幹細胞の自己組織化能の促進とアセンブルによる小脳オルガノイドモデルの創出

研究課題

研究課題/領域番号 21H03812
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関関西医科大学

研究代表者

六車 恵子  関西医科大学, 医学部, 教授 (30209978)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2023年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2022年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードオルガノイド / 小脳 / 自己組織化 / プルキンエ細胞 / 多能性幹細胞 / 三次元培養 / タイムラプスイメージング / 神経分化 / アセンブロイド / ES細胞・iPS細胞 / 神経回路 / 脳オルガノイド / 自己組織能
研究開始時の研究の概要

脳オルガノイドは、iPS細胞など多能性幹細胞が自己組織的に3次元構造化した多細胞塊であり、発生や進化などの学術研究、再生医療や病態研究などの応用研究に広く活用されている。しかしながら小脳オルガノイドの3次元構造は、いまだ胚子期の組織構築に留まり、小脳皮質形成の複雑な発生過程を十分に再現するには至らない。本課題では「多能性幹細胞の自己組織化能の誘導と細胞のアセンブルにより高度な小脳オルガノイドモデルを創出し、脳科学における新たなヒト脳研究分野を創出すること」を目的とする。ヒト脳研究に資する新たなモデルとして開発し、神経回路形成、組織破綻、機能不全とその修復機構の解明に寄与することを目指す。

研究成果の概要

脳オルガノイドは多能性幹細胞が自己組織的に三次元構造化した多細胞集団であり、発生過程を模倣した脳組織モデルとして発生・進化など学術研究や、再生医療や病態研究など応用研究に広く活用されている。大脳オルガノイドでは発生で見られる一連の素過程が再現されうるのに対し、小脳オルガノイドにおいては未だ組織構造の形成・成熟が不十分であり、既報の培養技術では胚子期後期相当の組織構築の再現にとどまる。本課題では、多能性幹細胞の自己組織化能の誘導・促進と細胞のアセンブルを組合せ、より高度な小脳オルガノイドモデルを創出することを目的とし、ヒト小脳研究の新規モデルに寄与することを目指した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳オルガノイドはiPS細胞など多能性幹細胞が自己組織的に三次元構造を形成した細胞の塊であり、ヒト脳の研究や再生医療・創薬研究のin vitroヒト脳モデルとして有用である。小脳は発生過程が複雑で、ヒト小脳の形成には未解明な部分が多く、あらたなヒト小脳モデルの開発が求められている。また、脊髄小脳変性症や多系統萎縮症など小脳の神経細胞が特異的に変性する疾患も多く、病態解明・創薬・治療法開発のためにもヒト小脳を再現したオルガノイドの分化誘導法の開発は極めて重要であり、本研究はこれら課題に寄与するものである。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Recapitulation and investigation of human brain development with neural organoids2024

    • 著者名/発表者名
      Tamada Atsushi、Muguruma Keiko
    • 雑誌名

      IBRO Neuroscience Reports

      巻: 16 ページ: 106-117

    • DOI

      10.1016/j.ibneur.2023.12.006

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deciphering potential vascularization factors of on-chip co-cultured hiPSC-derived cerebral organoids2024

    • 著者名/発表者名
      Shaji Maneesha、Tamada Atsushi、Fujimoto Kazuya、Muguruma Keiko、Karsten Stanislav L.、Yokokawa Ryuji
    • 雑誌名

      Lab on a Chip

      巻: 24 号: 4 ページ: 680-696

    • DOI

      10.1039/d3lc00930k

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Survival and process outgrowth of human iPSC-derived cells expressing Purkinje cell markers in a mouse model for spinocerebellar degenerative disease2023

    • 著者名/発表者名
      Kamei Takamasa、Tamada Atsushi、Kimura Toshiya、Kakizuka Akira、Asai Akio、Muguruma Keiko
    • 雑誌名

      Experimental Neurology

      巻: 369 ページ: 114511-114511

    • DOI

      10.1016/j.expneurol.2023.114511

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CGG repeat expansion in LRP12 in amyotrophic lateral sclerosis2023

    • 著者名/発表者名
      Kume Kodai Kurashige Takashi Muguruma Keiko Morino Hiroyuki、...Kawakami Hideshi
    • 雑誌名

      The American Journal of Human Genetics

      巻: 110 号: 7 ページ: 1086-1097

    • DOI

      10.1016/j.ajhg.2023.05.014

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 神経疾患の克服に向けたiPS細胞技術2023

    • 著者名/発表者名
      木村俊哉, 六車恵子
    • 雑誌名

      日本薬理学雑誌

      巻: 158 号: 1 ページ: 57-63

    • DOI

      10.1254/fpj.22084

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differentiation of human induced pluripotent stem cells into hypothalamic vasopressin neurons with minimal exogenous signals and partial conversion to the naive state2022

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Hajime、Suga Hidetaka、Sakakibara Mayu、Miyake Natsuki、Miwata Tsutomu、Taga Shiori、Nagai Takashi、Kano Mayuko、Mitsumoto Kazuki、Miyata Takashi、Kobayashi Tomoko、Sugiyama Mariko、Onoue Takeshi、Takagi Hiroshi、Hagiwara Daisuke、Iwama Shintaro、Banno Ryoichi、Iguchi Genzo、Takahashi Yutaka、Arima Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 17381-17381

    • DOI

      10.1038/s41598-022-22405-8

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] オルガノイドで解き明かすヒト脳の神秘2022

    • 著者名/発表者名
      六車恵子
    • 雑誌名

      週刊医学界新聞

      巻: 3492 ページ: 5-5

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 脳オルガノイドを用いたヒト脳の発生・疾患の理解2022

    • 著者名/発表者名
      玉田篤史, 木村俊哉, 次山ルシラ絵美子, 六車恵子
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 73(4) ページ: 343-347

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Restoration of the defect in radial glial fiber migration and cortical plate organization in a brain organoid model of Fukuyama muscular dystrophy2021

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi-Ikeda Mariko、Koyanagi-Aoi Michiyo、Maruyama Tatsuo、Takaori Toru、Hosoya Akiko、Tezuka Hiroyuki、Nagase Shotaro、Ishihara Takuma、Kadoshima Taisuke、Muguruma Keiko、Ishigaki Keiko、Sakurai Hidetoshi、Mizoguchi Akira、Novitch Bennett G.、Toda Tatsushi、Watanabe Momoko、Aoi Takashi
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 10 ページ: 103140-103140

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103140

    • NAID

      120007170807

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modeling of Human Cerebellar Development and Diseases with Pluripotent Stem Cell-Derived Brain Organoids2021

    • 著者名/発表者名
      Tamada Atsushi、Muguruma Keiko
    • 雑誌名

      Cerebellum as a CNS Hub

      巻: 1 ページ: 61-76

    • DOI

      10.1007/978-3-030-75817-2_3

    • ISBN
      9783030758165, 9783030758172
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒト iPS細胞由来小脳前駆細胞の小脳変性疾患モデルマウスへの 移植2023

    • 著者名/発表者名
      亀井孝昌、玉田篤史、木村俊哉、六車恵子
    • 学会等名
      第46回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] iPS細胞を用いた神経疾患研究2023

    • 著者名/発表者名
      六車恵子
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多能性幹細胞由来の神経オルガノイドを用いたヒトの発生と疾患のモデル化2023

    • 著者名/発表者名
      六車恵子
    • 学会等名
      第16回ナノメディシン国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 中枢神経系のオルガノイドの作製とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      六車恵子
    • 学会等名
      第65回歯科基礎医学会学術大会 日本学術会議シンポジウム(市民公開講座)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多能性幹細胞を用いた脳発生・神経疾患研究2022

    • 著者名/発表者名
      六車恵子
    • 学会等名
      第72回日本薬学会関西支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction of brain tissues from human pluripotent stem cells for investigating of neurological disease and brain development2022

    • 著者名/発表者名
      Keiko Muguruma
    • 学会等名
      The 95th Annual Meeting of the Japanese Pharmacological Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] iPS細胞研究から見た運動失調治療の可能性2021

    • 著者名/発表者名
      六車恵子
    • 学会等名
      第62回日本神経学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling of human cerebellar development and diseases with iPSC-derived brain organoids2021

    • 著者名/発表者名
      Keiko Muguruma
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Sciety, The 1st CTK International Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] iPS細胞を用いた神経疾患研究2021

    • 著者名/発表者名
      六車恵子
    • 学会等名
      第117回日本精神神経学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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