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感覚・運動神経が独立した多臓器神経ネットワークの構築

研究課題

研究課題/領域番号 23K17204
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

Koh IsabelSiewYin  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 特別研究員 (90868415)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードNeural tube / Ventralisation / Spinal cord / Muti-organ / In vitro modelling
研究開始時の研究の概要

本研究課題の目標は、脳、脊髄、筋肉を感覚神経と運動神経それぞれが独立して結ばれた多臓器神経系モデルの構築を行うこととする。上記目的を達成するため、本研究課題では、①iPS細胞周りの分化因子勾配を制御することにより、感覚および運動神経がそれぞれ局在する脊髄オルガノイドモデルの構築、②脊髄オルガノイドからの感覚および運動神経がそれぞれ伸長し、筋肉オルガノイドへと接続した脊髄-筋肉神経ネットワークの構築、③脳、脊髄、筋肉のオルガノイドが、独立した感覚神経・運動神経により接続された、in vitro多臓器神経系を再構築して、感覚神経および運動神経がそれぞれ解析可能であることを立証することで達成する。

研究実績の概要

An objective of this research is to generate an organoid with motor and sensory neuron components to mimic the spinal cord. To achieve this, an iPSC spheroid was placed in a cube device and cultured in a gradient chip with dorsal and ventral media on opposing ends of the cube to simulate neural tube formation by ventralising signals secreted by the notochord. With this, the neural tube-like structure with localisation of Nkx2.2, a ventral marker, was achieved. The result of this research has shown that culture with localised gradient can lead to localised differentiation, which could provide a method to control the differentiation of cells to the desired pattern, for example in dorsal and ventral localisation, which is important to differentiate to sensory and motor neurons, respectively.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

Although ventral localisation could be observed in the neural tube-like structure by differentiating with gradient culture, dorsal differentiation could not be observed. To overcome this, the concentration of signalling molecules as well as timing and duration of differentiation induction is currently being optimized to obtain neural tube structure with dorsal and ventral regions that will give rise to motor and sensory neurons. At the same time, the method to create two channels in the cube device which will allow neurons from the organoid to elongate out of the cube is currently also being optimised.

今後の研究の推進方策

After confirmation of motor-sensory differentiation of the spinal cord organoid, the next objective of this research is to connect the spinal cord organoid to a brain organoid and muscle organoid. Several protocols too generate these organoids have already been reported elsewhere, but the right protocol needs to be confirmed to suit the aims of this research. Furthermore, the media composition and timing and to incorporate three organoids together need to be optimised to suit the co-culture platform being developed in this research project, given the different culture conditions and requirements for each organoid.

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2024 2023

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] A cube-in-a-chip platform to localise signalling molecule source, mimicking the notochord during formation of neural tube organoid2024

    • 著者名/発表者名
      Isabel Koh, Masaya Hagiwara
    • 学会等名
      ISSCR Cincinnati International Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Differentiation of Neural Organoid with Dorsal-Ventral Axis2023

    • 著者名/発表者名
      Isabel Koh, Masaya Hagiwara
    • 学会等名
      The Molecular Biology Society of Japan Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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