Development of a brain environment model and pathological detection system as a basis for iPS cell analysis in Parkinson's disease

神経変性疾患に対するアプローチとしてiPS細胞を用いた神経変性疾患モデルの研究が多く報告されているが、患者剖検脳に見られる病態を確認できている例はほとんど存在しない。本研究計画の目的は、申請者が確立している①老化を促進させる低分子化合物、②効率的なグリア系細胞への誘導、③ゲノム編集を用いた最適モデルの構築の3つの技術を応用して、平面上に高齢期の脳構造を模倣した新たなデバイスを作成し、高齢発症神経変性疾患の病態解析に応用することを目指す。2022年度は、ニューロングリア共培養システムの構築に注力し研究を進めた。複数の健常者iPS細胞からアストロサイトを誘導し、RNA-seqにより前駆細胞・成熟細胞ごとの特異的な遺伝子発現を確認した。誘導したアストロサイトを、iPS細胞由来グルタミン作動性神経に共培養する事により、自発発火・同時発火が顕著に検出することが可能となった。また、分化したアストロサイトから調整したコンディション培地を処理することでも、自発発火・同時発火を顕著に検出することができた。このことから、平面上で脳構造を模倣したデバイスを作成することができた。一方で、昨年度から引き続き遺伝性パーキンソン病iPS細胞からもアストロサイトを誘導することに成功している。現在、パーキンソン病iPS細胞から誘導したドーパミン作動性神経とアストロサイトを用いた共培養を行い、マルチ電極アレイを使用して、経時的に自発発火を含めた電気活動の変化を追って解析している。

神経変性疾患に対するアプローチとしてiPS細胞を用いた神経変性疾患モデルの研究が多く報告されているが、患者剖検脳に見られる病態を確認できている例はほとんど存在しない。本研究計画の目的は、申請者が確立している①老化を促進させる低分子化合物、②効率的なグリア系細胞への誘導、③ゲノム編集を用いた最適モデルの構築の3つの技術を応用して、平面上に高齢期の脳構造を模倣した新たなデバイスを作成し、高齢発症神経変性疾患の病態解析に応用することを目指す。2022年度は、ニューロングリア共培養システムの構築に注力し研究を進めた。複数の健常者iPS細胞からアストロサイトを誘導し、RNA-seqにより前駆細胞・成熟細胞ごとの特異的な遺伝子発現を確認した。誘導したアストロサイトを、iPS細胞由来グルタミン作動性神経に共培養する事により、自発発火・同時発火が顕著に検出することが可能となった。また、分化したアストロサイトから調整したコンディション培地を処理することでも、自発発火・同時発火を顕著に検出することができた。このことから、平面上で脳構造を模倣したデバイスを作成することができた。一方で、昨年度から引き続き遺伝性パーキンソン病iPS細胞からもアストロサイトを誘導することに成功している。現在、パーキンソン病iPS細胞から誘導したドーパミン作動性神経とアストロサイトを用いた共培養を行い、マルチ電極アレイを使用して、経時的に自発発火を含めた電気活動の変化を追って解析している。