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本研究では、ヒト多能性幹細胞の分化誘導技術（オルガノイド技術）とイメージング・画像解析技術を融合させることで、ヒトの脳組織を人工的に創り出して構造と機能を計測して解析するに至るまでの一連の技術を開発することを目的とする。これにより、これまで技術的・倫理的に不可能であったヒトの脳に関する実証研究を行うための標準プラットフォームを構築する。具体的項目は、（A）ヒトES・iPS細胞からの成熟脳オルガノイド作製、（B）オルガノイドの多次元イメージング、（C）オルガノイドの内部構造・活動状態の定量的自動画解析の３つである。2021年度は前年度に引き続き、研究目的で掲げた３つの項目に関して以下の研究を実施した。（A）「ヒトES・iPS細胞からの成熟脳オルガノイド作製」に関しては、確立済みの自己組織的神経分化誘導法（SFEBq法）に改良を加えて、より成熟した３Ｄ脳オルガノイドを作製するための技術を開発しようと試みた。（B）「オルガノイドの多次元イメージング」に関しては、引き続き、作製したオルガノイドの３Ｄイメージング、および、時間軸を含めた４Ｄライブイメージングに関する技術開発を実施した。これまで用いてきた安定的遺伝子導入法に加えて、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集も駆使することで、イメージングに有用な細胞株を作製し、オルガノイドに分化誘導してイメージングを実施した。（C）「オルガノイドの内部構造・活動状態の定量的自動画解析」については、オルガノイドのイメージングによって得られる３Ｄ・４Ｄ画像を定量的に自動解析する技術を開発している。数値計算用のGPUワークステーションを導入し、コンピュータービジョン・機械学習の技術を駆使しながら技術開発を実施した。
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