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Engineering in vitro model of sensory-motor-muscle circuit with functional corticospinal tract for neurodegenerative disease

具有功能性皮质脊髓束的感觉运动肌肉回路体外工程模型用于治疗神经退行性疾病

基本信息

批准号：
20K20178
负责人：
大崎達哉
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は、運動神経細胞が細胞死を引き起こすことにより、全身の筋肉が動かなくなる神経変性疾患である。日本では、1974年に難治性疾患の特定疾患に認定され、原因究明に向けて動物実験などの研究が行われてきた。その結果、様々な遺伝子変異と発症の関連性について明らかになりつつあるが、ALSの発症メカニズムは解明されておらず、根本的な治療方法は未だ存在しない。近年、ヒトの体から採取した運動ニューロンや骨格筋細胞をシャーレ上で培養する、2次元in vitro毒性試験法が確立しつつある。この手法は、モデル動物からヒトの単一細胞へと評価対象を移すことで、生命現象をある程度把握することを可能にした。特にiPS細胞から作製されるオルガノイドと呼ばれる三次元の組織体は、その発生学的な家庭を模倣しその構造や機能をよく再現するモデルとして有効である。しかし、生体の構造は複雑で、単一細胞の挙動は本来の生命現象とは大きく異なるという問題がある。特に、運動神経、感覚神経、骨格筋細胞などの様々な細胞が複雑に絡み合う「脳・脊椎運動回路」の実現のためには、従来の2次元の培養系では、正確に生体内の動態を再現することは不可能である。このことが、これまでの創薬を困難なものにしてきた。これは単一のオルガノイドを作製することだけでも再現不可能であり、組織感の相互作用を再現し理解することが必要である。本研究の目的は、運動に関わる組織、具体的には、運動と感覚神経回路、筋肉組織、更にはシュワン細胞からなる「３D脳・脊椎統合運動回路モデル」をオルガノイド技術を応用することによって生体外で作製し、ALS病理のメカニズムの一端を解明することである。

Atrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurological disorder that causes cell death in motor neurons and muscle movement throughout the body. In Japan, in 1974, the identification of specific diseases of refractory diseases and the investigation of their causes were carried out in animals. The results of ALS include: the relationship between ALS and ALS; the relationship between ALS and ALS; and the treatment of ALS. In recent years, the use of body culture, two-dimensional in vitro toxicity test has been established. The method of animal identification is simple, and the method of animal identification is simple. In particular, iPS cells are capable of reproducing three-dimensional tissues and biological functions that mimic their structural functions. The structure of organisms is complex, and the movement of a single cell is the original phenomenon of life. In particular, exercise neurons, sensory neurons, skeletal muscle cells, and other cells are connected to each other in a complex manner. The "spinal motor circuit" is realized in a two-dimensional culture system, and it is impossible to reproduce the dynamics in the organism correctly. This is the first time I've ever been to a hospital. It is impossible to reproduce the interaction between the two senses. The purpose of this study is to understand the mechanism of ALS in vitro and its pathological mechanism by using the techniques of "3D spinal integrated motor circuit" and "3D spinal integrated motor circuit."

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Complex Activity and Short-term Memories in Reciprocally Connected Cerebral Organoids

相互连接的大脑类器官中的复杂活动和短期记忆

DOI：
10.1101/2021.02.16.431387
发表时间：
2021
期刊：
bioRxiv
影响因子：
0
作者：
Osaki Tatsuya;Ikeuchi Yoshiho
通讯作者：
Ikeuchi Yoshiho

Advanced Complexity and Plasticity of Neural Activity in Reciprocally Connected Human Cerebral Organoids

相互连接的人类大脑类器官中神经活动的高级复杂性和可塑性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tatsuya Osaki;Yoshiho Ikeuchi
通讯作者：
Yoshiho Ikeuchi

Three-Dimensional Motor Nerve Organoid Generation

三维运动神经类器官生成

DOI：
10.3791/61544
发表时间：
2020
期刊：
Journal of Visualized Experiments
影响因子：
0
作者：
Osaki Tatsuya;Chow Siu Yu A.;Nakanishi Yui;Hernandez Joel;Kawada Jiro;Fujii Teruo;Ikeuchi Yoshiho
通讯作者：
Ikeuchi Yoshiho

In vitro Modelling of Human Healthy and ALS Proprioceptive Sensory Neurons in the Neuromuscular System

神经肌肉系统中人类健康和 ALS 本体感觉神经元的体外建模