| 研究課題/領域番号 |
23K26519
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01826 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
吉田 昭太郎 中央大学, 理工学部, 准教授 (20785349)
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| 研究分担者 |
森本 雄矢 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60739233)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2027年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2026年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2025年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2024年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 神経回路 / MEMS / センサ / イオントロニクス / 生体模倣システム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、培養環境で神経細胞とグリア細胞を一細胞ずつ形態制御・可動化し実験者が任意の構造の回路を構築可能にするマイクロデバイスを開発し、またその電気的活動および化学的活動を制御・計測可能にする有機イオントロニクスデバイスを統合することで、神経-グリア回路の知能情報処理を一細胞レベルの高解像度で解析するための生体模倣システムを実現することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、神経細胞とグリア細胞の知的情報処理を計測・解析可能なマイクロデバイスシステムを創出することである。具体的には、培養細胞の形態と位置を一細胞ずつコントロール可能にする独自技術である「神経ブロック」技術を拡張した「グリアブロック」技術を開発することで一細胞レベルで神経-グリア回路を人工的に構築可能にし、さらに神経細胞に対する電気刺激・計測用および化学刺激・計測用それぞれの有機イオントロニクスデバイスを開発・統合することを目指す。
2024年度は、開発する3つの技術：「(i)一細胞レベル神経-グリア回路構築デバイス」「(ii)電気刺激・計測用有機イオントロニクスデバイス」「(iii)化学刺激・計測用有機イオントロニクスデバイス」それぞれについて材料の組成と製造方法を検討することで下記のように研究が進展した。(i)神経幹細胞を培養可能な条件を見出し、さらに神経接着分子をハイドロゲルブロック内に修飾する技術を開発し、分化した神経細胞の形態制御が可能な条件を見出した。(ii)神経科学において重要な蛍光観察が可能な電極の透明化技術を開発した。(iii)化学物質輸送用の流路の微細加工可能な条件を見出した。特に(ii)については論文を出版し、(i)について論文発表の準備を進めた。これらの技術の検討結果について、研究を一緒に行った研究室の学生たちと共同研究者とともに国内最大級の微細加工に関する学会において発表・議論し、さらに研究を進めるための知見を得た。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
1: 当初の計画以上に進展している
理由
2024年度は、まずは研究計画の通り、「(i)一細胞レベル神経-グリア回路構築デバイス」「(ii)電気刺激・計測用有機イオントロニクスデバイス」「(iii)化学刺激・計測用有機イオントロニクスデバイス」それぞれについて実験と評価を繰り返し、いずれも新たな知見を得ることに成功した。(i)については、計画していなかったハイドロゲルブロック中への神経細胞接着分子の導入が可能な条件を見出すことができた。(ii)については当初計画していなかった蛍光観察が重要である神経科学実験において重要な電極の透明化が可能な条件を見出すことができた。(iii)については当初の計画よりも化学物質の輸送効率が良いデバイス設計を見出すことができた。
上記の通り、研究は計画以上に進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
3つの研究課題についてそれぞれの今後の研究の推進方策を述べる。
「(i)一細胞レベル神経-グリア回路構築デバイス」：計画通り、条件の検討と最適化を行うことができたため、まずは論文発表を行う。特に本課題で新たに開発したハイドロゲル製のブロックによって神経幹細胞由来の神経細胞の形態制御が可能であることが見出されつつあるため、どの程度の割合で神経細胞およびグリア細胞の制御ができるかを明らかにする検討を進める。
「(ii)電気刺激・計測用有機イオントロニクスデバイス」：透明電極の形成が可能になったため、計画通り神経幹細胞由来の神経細胞によって評価を行い、論文発表を目指す。
「(iii)化学刺激・計測用有機イオントロニクスデバイス」：送液ポンプ流路の基礎検討ができ、微細加工が可能な条件があきらかになりつつある。さらに化学計測用のデバイスについても微細加工が困難である壁にぶつかったものの、原因を特定できたためさらに検討を進めて微細なセンサと流路を統合する研究を行う。
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