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Co-culture model with neurons and skeletal muscle tissue for reproduction of motor function declined by aging

神经元和骨骼肌组织的共培养模型，用于复制因衰老而下降的运动功能

基本信息

批准号：
21H01779
负责人：
森本雄矢
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Waseda University (2023)The University of Tokyo (2021-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、神経信号伝達を起因として筋収縮運動可能な脳－骨格筋モデルを創出するとともに、老化状況を脳－骨格筋モデルで作り出すことで加齢時運動機能低下を再現し、加齢性筋萎縮の病態・薬効解析に提案モデルが有用であることを示すことである。脳－骨格筋モデルの構築に向けて、まず土台となるヒト骨格筋組織の構築を目指した。申請者独自の3Dプリンタ製のアンカとPDMSモールドを用いることで、両端部を固定した状態でヒトプライマリ筋芽細胞を含む様々なヒト筋前駆細胞の３次元培養をすることに成功した。この両端部固定により張力が負荷された条件での培養が実現され、それによって培養1, 2週間程度でヒト骨格筋組織が構築可能なことを示した。加えて、免疫染色により筋線維独特のα-アクチニンの縞状パターンの発現が確認され、成熟した形態を有することが確認された。さらに、上記のヒト骨格筋組織への電気刺激の負荷によって収縮運動が引き起こされることを示し、当該方法にて機能的にも成熟した組織が両細胞から構築可能であることを確認した。また、ヒトiPS細胞由来の神経細胞の特定部位と筋線維を共培養することで、神経信号の伝達による筋線維の収縮運動が効率よく発現することを確認した。これにより、ヒト神経細胞を用いた神経筋接合部の形成に成功したことが示唆された。この神経細胞を3次元塊状に保持可能かつ軸索のみを伸展可能なスリットを有するマイクロデバイスの作製も達成しており、マイクロデバイスの利用による神経と骨格筋組織の共培養の実現可能性も明らかにした。

The purpose of this study is to identify the causes of neurosignal transmission, the possible causes of muscle contraction, the aging status, the occurrence of muscle contraction, the reproduction of motor dysfunction, and the pathological analysis of muscle contraction. - The construction of skeletal muscle cells is the direction of the construction of skeletal muscle tissues in the earth and the ground. 3D culture of PDMS cells by the applicant alone The results showed that there was a possibility of tissue construction in the culture under the condition of end-fixation, tension and load. The development and maturity of the unique α-amyloid protein in the tendon were confirmed by immunostaining. In this paper, the authors describe the mechanism of the induction of electrical stimulation in the skeletal muscle tissue, and confirm the possibility of the induction of electrical stimulation in the skeletal muscle tissue. To confirm the co-culture of specific parts of neurons from which iPS cells originate and the efficiency of contraction movement of tendon in the brain signal. The formation of neuromuscular junctions in the brain cells was successfully demonstrated. The possibility of co-culture of skeletal muscle tissue is clear because of the possibility of maintaining the three-dimensional mass of neurons and the possibility of stretching the axons.