膵β細胞・自律神経細胞の人工作製と神経インターフェース化

• 研究課題/領域番号: 26702015
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 高山 祐三 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60608438)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円); 2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2015年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2014年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: 再生医工学 / 糖尿病 / 微細加工 / 幹細胞 / 自律神経

研究成果の概要

本研究では幹細胞より作製した膵b細胞と自律神経細胞の共培養を行うことでインスリン分泌の人為的制御手法を目指した。まずヒト自律神経の安定的作製を行うために、ヒト多能性幹細胞からの自律神経の誘導技術を開発した。また、多能性幹細胞からの細胞作製の課題を補完する技術として、低分子化合物を用いた細胞加工技術による神経堤細胞・末梢神経細胞の作製技術の開発を同時に行った。こうして誘導した細胞を用い、微細加工技術を用いて作製したPDMSベースの神経共培養チャンバを用いることで、ヒト末梢神経と他細胞組織との機能的接続を行った。以上の通り、末梢神経シグナルを用いた細胞機能制御の基盤を構築できたと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Brief Exposure to Small Molecules Allows Induction of Mouse Embryonic Fibroblasts into Neural Crest-like Precursors (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山祐三、若林珠実、櫛笥博子、齋藤裕、渋谷陽一郎、芝田晋介、赤松和土、岡野栄之、木田泰之
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 591 号: 4 ページ: 590-602
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12572
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In Vitro Reconstruction of Neuronal Networks Derived from Human iPS Cells Using Microfabricated Devices (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuzo Takayama and Yasuyuki S Kida
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: Vol. 11(2) 号: 2 ページ: e0148559-e0148559
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0148559
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 微細加工技術を用いた末梢神経細胞と膵b細胞との共培養 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山祐三、木田泰之
  • 学会等名: 第16回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県）
  • 年月日: 2017-03-07
• [学会発表] ヒト多能性幹細胞からの自律神経細胞誘導とその応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山 祐三、若林 玲実、櫛笥 博子、木田 泰之
  • 学会等名: 平成29年電気学会電子・情報・システム部門大会
• [学会発表] Brief Exposure to Small Molecular Compounds Allows Induction of Mouse Embryonic Fibroblasts into Neural Crest-Like Precursors (2017)
  • 著者名/発表者名: 高山 祐三、若林 玲実、櫛笥 博子、齋藤 裕、渋谷 陽一郎、芝田 晋介、赤松 和土、岡野 栄之、木田 泰之
  • 学会等名: ISSCR2017
  • 国際学会
• [学会発表] 薬剤によるマウス胎児線維芽細胞(MEFs)からの神経堤細胞の分化誘導法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 若林 玲実、髙山 祐三、櫛笥 博子、渋谷 陽一郎、齋藤 裕、赤松 和土、芝田 晋介、岡野 栄之、木田 泰之
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] 微細加工培養デバイスを用いたヒト末梢神経系のin vitro再構成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高山 祐三, 木田 泰之
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Constructing in vitro networks between peripheral neurons and insulin-producing cells using microfabricated devices (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuzo Takayama, Yasuyuki S. Kida
  • 学会等名: Keystone Symposia; Diabetes: New Insights into Molecular Mechanisms and Therapeutic Strategies
  • 発表場所: ウェスティン都ホテル京都（京都）
  • 年月日: 2015-10-28
  • 国際学会
• [学会発表] 神経インターフェース技術に基づくインスリン分泌制御手法の開発とデバイス化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高山祐三、櫛笥博子、渋谷陽一郎、中須麻子、木田泰之
  • 学会等名: 第13回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所、つくば
  • 年月日: 2015-02-03
• [学会発表] Brief Exposure to Small Molecules Allows Conversion of Fibroblasts into Neurons (2014)
  • 著者名/発表者名: 高山祐三、櫛笥博子、渋谷陽一郎、中須麻子、木田泰之
  • 学会等名: The 9th FENS forum of European Neuroscience
  • 発表場所: MiCo - Milano Congressi, Milan, Italy
  • 年月日: 2014-07-08
• [学会発表] 精密工学技術に基づくin vitro神経回路活動の計測と制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高山祐三、鈴木隆文、満渕邦彦、神保泰彦
  • 学会等名: 第53回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター、仙台
  • 年月日: 2014-06-26
  • 招待講演
• [図書] 臓器チップの技術と開発動向 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高山 祐三、木田 泰之、他
  • 総ページ数: 293
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781313252
• [備考] 高山祐三HP
  • URL: https://sites.google.com/site/yuzotaka0124/
• [備考]
  • URL: https://sites.google.com/site/yuzotaka0124/
• [産業財産権] 神経堤細胞から自律神経系の細胞への分化誘導方法 (2016)
  • 発明者名: 木田泰之、高山祐三
  • 権利者名: 木田泰之、高山祐三
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-04-26
  • 外国
• [産業財産権] 神経堤細胞から自律神経系の細胞への分化誘導方法 (2015)
  • 発明者名: 木田泰之、高山祐三
  • 権利者名: 木田泰之、高山祐三
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-112237
  • 出願年月日: 2015-06-03