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2022 年度 実績報告書

ヒト大脳皮質オルガノイドの機能を指標とした薬効評価法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H04507
研究機関東北工業大学

研究代表者

鈴木 郁郎  東北工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (90516311)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード脳オルガノイド / ヒトiPS細胞 / 微小電極アレイ / 神経伝達物質 / 電気活動 / カーボンナノチューブ
研究実績の概要

脳オルガノイドにおける培養日数依存的な自発活動特性および薬剤応答性を明らかにした。取得したMEAデータの周波数別の解析から、疾患脳オルガノイド特異的な周波数強度の違いを検出した。また、禁忌薬剤に対する応答が疾患脳オルガノイドの活動変化から認められた。in vivoを反映する結果であり、創薬応用が期待される。神経伝達物質計測技術の開発では、グルタミン酸、H2O2、ドーパミンを計測できる酵素修飾型カーボンナノチューブ微小電極アレイを開発し、細胞や組織から分泌される用量を十分検出できる感度を有していることを確認した。細胞や組織から放出される他の阻害物質に対して、反応性が低いことも明らかにした。細胞から放出されるグルタミン酸と神経活動を同時に計測する為に、独自に開発した電気化学と細胞外電位計測を同時計測できるMEAシステムを用いて、脳スライス実験を行った。その結果、脳スライスの海馬領域から神経活動とグルタミン酸放出のリアルタイム計測に成功し、薬剤の作用を検出した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Large-Area Field Potential Imaging Having Single Neuron Resolution Using 236 880 Electrodes CMOS-MEA Technology2023

    • 著者名/発表者名
      1.I. Suzuki*, N. Matsuda, X. Han, S. Noji, M. Shibata, N. Nagafuku, Y. Ishibashi
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: なし ページ: 1-23

    • DOI

      10.1002/advs.202207732

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Assessment of astrocytic electrophysiological responses to seizurogenic compounds using planner microelectrode array2023

    • 著者名/発表者名
      T. Kuroda, N. Matsuda, Y. Ishibashi, I Suzuki*
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 16 ページ: 1-17

    • DOI

      10.3389/fnins.2022.1050150

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ヒトiPS神経の電気活動に基づいた化合物の毒性及び作用機序予測2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁郎
    • 雑誌名

      谷本学校 毒性質問箱

      巻: 24 ページ: 20-31

    • DOI

      10.50971/tanigaku.2022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A functional neuron maturation device provides convenient application on microelectrode array for neural network measurement2022

    • 著者名/発表者名
      3.X Han, N Matsuda, Y Ishibashi, A Odawara; S Takahashi; N Tooi, K Kinoshita, I Suzuki*
    • 雑誌名

      Biomaterials Research

      巻: 26(84) ページ: 1-17

    • DOI

      10.1186/s40824-022-00324-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An in vitro microfluidic culture device for peripheral neurotoxicity prediction at low concentrations based on deep learning2022

    • 著者名/発表者名
      X Han, N Matsuda, K Matsuda, M Yamanaka, I Suzuki*
    • 雑誌名

      Fundam. Toxicol Sci.

      巻: 9(7) ページ: 203-209

    • DOI

      10.2131/fts.9.203

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Responses to antibiotics in human iPSC-derived neurons based on the clinical antibiotic associated encephalopathy classification2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishibashi, S. Kimura, I Suzuki*
    • 雑誌名

      The Journal of Toxicological Sciences

      巻: 47(10) ページ: 429-437

    • DOI

      10.2131/jts.47.429

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In Vitro Pain Assay Using Human iPSC-Derived Sensory Neurons and Microelectrode Array.2022

    • 著者名/発表者名
      6.A Odawara, M Shibata, Y Ishibashi, N Nagafukum N matsuda, I Suzuki*
    • 雑誌名

      Toxicological Sciences

      巻: 188(1) ページ: 131-141

    • DOI

      10.1093/toxsci/kfac045

    • 査読あり
  • [学会発表] in vitro神経活動に基づいた医薬品評価2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁郎
    • 学会等名
      シンポジウム「 次世代ICTと未来医療を支える 神経科学・神経工学・ 脳型コンピューティング 」第83回応用物理学会
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒトiPS神経のMEA計測による化合物の毒性リスク予測2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁郎
    • 学会等名
      情報計算化学生物学会(CBI学会) 2022年大会
    • 招待講演
  • [学会発表] in vitro 神経活動に基づいた化学物質の神経毒性評価2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁郎
    • 学会等名
      シンポジウム「発達神経毒性の現状と今後の課題」 第35回日本動物実験代替法学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Ca-transientsを神経活動指標とした化合物の毒性リスク予測2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁郎
    • 学会等名
      スクリーニング研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the Prediction Method of Peripheral Neuropathy Based on Firing Pattern of Each Single Neuron2022

    • 著者名/発表者名
      Xiaobo Han, Naoki Matsuda, Mikako Shibata, Ikuro Suzuki
    • 学会等名
      Safety Pharmacology Society 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Toxicity risk assessment method for compounds using human iPS cell-derived neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Yuto Ishibashi, Nami Nagafuku, Ikuro Suzuki
    • 学会等名
      Neuroscience2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a microfluidic culture device for in vitro neural toxicity assessment with AI image analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Xiaobo Han, Naoki Matsuda, Makoto Yamanaka, Ikuro Suzuki
    • 学会等名
      Neuroscience 2022
    • 国際学会
  • [図書] ペランパネルによるてんかん治療のストラテジー:第2版 Part 1.分子病態から探るてんかん原性メカニズム “脳オルガノイドを用いたてんかん原性研究”2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁郎
    • 総ページ数
      175
    • 出版者
      先端医学社
    • ISBN
      978-4-86550-558-0

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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