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2020 年度 実績報告書

疾患iPS細胞由来ニューロンのオシレーションを指標とした薬効評価系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20J23851
研究機関東北工業大学

研究代表者

横井 れみ  東北工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
キーワード大脳皮質オルガノイド / 疾患iPS細胞 / 微小電極アレイ
研究実績の概要

初年度は、疾患iPS細胞および健常者iPS細胞を用いて、2次元神経ネットワークの培養、および脳オルガノイドの作製条件の検討を行い、自発活動ならびに既知薬剤投与による電気活動特性の評価を行った。5種類以上の疾患iPS細胞と健常者iPS細胞を用いて、分散培養下にて神経ネットワークの作製を行った。iPS株により分化効率、形態、電気活動発生の有無や時期が異なることがわかった。疾患iPS細胞由来ニューロンと健常者iPSニューロンの2次元培養系において、自発活動頻度および抗てんかん薬の反応性が異なっていることがわかった。ただし、株間差ではなく、疾患間差であることを言うためには、複数の株で共通する特性を見出す必要があることが示唆された。脳オルガノイドの作製に関して、今年度は、まず、iPS細胞の選定と未分化状態を維持する為の培地条件の検討を行い、脳オルガノイドのプロトコルを作成した。作製したオルガノイドの切片を各種マーカーで染色した結果、大脳皮質マーカーおよびニューロンマーカーにより、大脳皮質組織が形成されていることが確認された。また、脳オルガノイドの微小電極アレイ計測により、自発活動および薬剤に対する応答を検出した。スパイク成分を除いた250Hz以下の低周波成分にオルガノイドの活動および薬剤応答が現れることがわかった。ウエーブレット変換等の周波数解析法を用いて、抗てんかん薬であるフェニトインとぺランパネルの応答性の違いを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

疾患iPS細胞および健常者由来iPS細胞の2次元神経ネットワークの培養および脳オルガノイドの作製ができ、薬剤応答性の違いを検出できたことから、概ね順調に進んでいると言える。

今後の研究の推進方策

2次元培養および脳オルガノイドのデータを蓄積し、株間差ではない、疾患特異的な応答性を明らかにしてゆく予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件)

  • [学会発表] 脳オルガノイドのMEA計測2021

    • 著者名/発表者名
      横井 れみ, 石橋 勇人, 松田 直毅, 永福 菜美, 鈴木 郁郎
    • 学会等名
      第94回日本薬理学会年会
  • [学会発表] 痙攣陽性薬の用量に依存した培養神経ネットワーク活動の変化と痙攣発作時におけるラットCSF中の薬物濃度比較2020

    • 著者名/発表者名
      横井れみ, 石橋 勇人, 松田 直毅, 木下 健一, 岡村 愛, 白川 誉史, 鈴木 郁郎
    • 学会等名
      第47回日本毒性学会学術年会
  • [学会発表] ヒト脳オルガノイドのMA計測による痙攣陽性化合物の応答評価2020

    • 著者名/発表者名
      横井れみ, 石橋 勇人, 松田 直毅, 小田原 あおい, 鈴木 郁郎
    • 学会等名
      第27回HAB研究機構学術年会
  • [学会発表] ヒトiPS神経の電気活動を指標として抗てんかん薬を分類する2020

    • 著者名/発表者名
      横井れみ, 石橋 勇人, 松田 直毅, 鈴木 郁郎
    • 学会等名
      第71回日本薬理学会北部会
  • [学会発表] ヒトiPSC由来ニューロンの電気活動を指標とした抗てんかん薬の作用機序分類2020

    • 著者名/発表者名
      横井れみ, 石橋 勇人, 松田 直毅, 鈴木 郁郎
    • 学会等名
      2020年度ライフサポート学会細胞制御工学研究会
  • [学会発表] MEA assessment to anti-epilepsy drugs in human iPSC-derived neural network2020

    • 著者名/発表者名
      Remi Yokoi, Naoki Matsuda, Yuto Ishibashi, Ikuro Suzuki
    • 学会等名
      Safety Pharmacology Society 2020 VIRTUAL MEETING
    • 国際学会
  • [学会発表] AI analysis in MEA data of hiPSC-derived neurons is one of useful method for risk prediction of pesticides2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Matsuda, Remi Yokoi, Ikuro Suzuki
    • 学会等名
      SAFETY PHARMACOLOGY SOCIETY VIRTUAL MEETING
    • 国際学会
  • [学会発表] Drug responses depending on the ratio of E/I balance in human iPSC-derived neurons2020

    • 著者名/発表者名
      Remi Yokoi, Yuto Ishibashi, Naoki Matsuda, Ikuro Suzuki
    • 学会等名
      Federation of Euroean Neuroscience Society Forum 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Prediction of seizure liability and MoA of drugs using cultured hiPSC-derived neurons2020

    • 著者名/発表者名
      Ikuro Suzuki, Naoki Matsuda, Yuto Ishibashi, Remi Yokoi
    • 学会等名
      Federaqtion of European Neuroscience Society Forum 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Prediction Methods for Seizure Liability and MoA of Drugs Based on the Electrophysiological Activities of hiPS Cell-Derived Neurons2020

    • 著者名/発表者名
      Y.Ishibashi, N.Matsuda, A.Odawara, R.Yokoi, I.Suzuki
    • 学会等名
      SOT2020 59th Annual Meeting & ToxExpo
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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