研究課題
基盤研究(C)
様々な神経筋疾患では、運動ニューロンと骨格筋の相互作用による病態が示唆されておりその相互作用の解析は本質的な病態解明に必要不可欠である。近年、様々な運動ニューロン疾患において、神経筋接合部や骨格筋病態の関与が示唆されているが、神経・筋シナプス機能の評価はほとんどなされておらず、その実態は未解明である。そこで、本研究では、iPS細胞由来運動ニューロンと骨格筋の共培養システムを開発し、運動ニューロン疾患の疾患特異的iPS細胞を用いた神経・筋シナプス機能の解析を行う。
様々な神経筋疾患では、運動ニューロンと骨格筋の相互作用が病態に寄与することが示されており、特にNMJの機能異常は神経筋疾患の病態において重要な役割を果たすと考えられる。本研究では、ヒトiPS細胞から誘導した運動ニューロンと骨格筋の共培養によりNMJを形成させ、その過程を経時的に捉え得るモデルを構築した。次に、チャネルロドプシンを導入した運動ニューロンと骨格筋とを共培養することで、NMJの機能性を捉えることに成功した。また、iPS細胞から三次元骨格筋組織を作成し、電気刺激による筋収縮を検出し得た。運動ニューロン疾患を含む様々な神経筋疾患の疾患特異的iPS細胞による病態解明と治療開発が期待される。
本研究では、iPS細胞由来運動ニューロンと骨格筋の共培養システムを構築し、タイムラプスイメージングによる経時的な神経筋病態の解析システム、およびオプトジェネティクスを組み合わせた神経筋シナプス機能の解析システムを、さらには、機能的な三次元骨格筋組織を作成し得た。このシステムを用いて、運動ニューロン疾患をはじめとする様々な神経筋疾患の疾患特異的iPS細胞を解析することで、神経筋相互作用や神経筋シナプスの異常に基づく病態の解明や神経筋接合部を標的とした治療開発が期待される。
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