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本研究では柔軟な神経らしさを作り出すパラメトリック翻訳制御の解明を目指した。ヒトiPS細胞から作製した大脳オルガノイドを接続した回路組織（コネクトイド）を用いることによって、組織の構造及び神経活動に依存する翻訳制御と機構を明らかにすることを目指した。前年度までに、ヒトiPS細胞から分化させた大脳オルガノイドをマイクロデバイス内で軸索束を介してつなぎ合わせて回路を模倣した組織を作製し、その神経活動が活発かつ複雑になることを示した。コネクトイドをシングルセルRNAシーケンスによって解析したところ、コネクトイドの細胞は、通常のオルガノイドの細胞と遺伝子発現パターンが似ているものの、成熟した神経細胞に特徴的な遺伝子を発現する細胞群が顕著に見られた。また、翻訳をリボソームプロファイリングを用いて解析したところ、神経組織をつなぎ合わせることによって軸索の可塑性に深く関与することが知られている受容体がより多く翻訳されることが示唆された。最終年度には、リボソームプロファイリングで明らかになった受容体のタンパク質量が確かにコネクトイドでは増加していることを確かめた。神経組織を回路状につなげたものに外部から刺激を与え、神経組織全体の可塑性を明らかにした。さらに、片側の大脳オルガノイドを刺激し、軸索束で接続されたもう片側の大脳オルガノイドへの神経活動の伝搬を調べる評価系を確立した。リボソームプロファイリングで明らかになった受容体に作用する低分子化合物を用いてこの評価を行ったところ、見出されたタンパク質はオルガノイド間で可塑性を共有するために重要な働きをすることが明らかになった。このことから、神経組織は回路構造を形成すると翻訳制御を介して受容体の発現量を変化させ、回路としての可塑性を変化させることで神経活動を調整するということを明らかにすることができた。
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