ヒト多能性幹細胞から6層構造を持つ成熟した大脳新皮質の分化誘導

人多能干细胞诱导分化成熟大脑新皮质六层结构

基本信息

批准号：
16H06897
负责人：
坂口秀哉
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-08-26 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

複雑な構造を持つ大脳新皮質は6層からなる層構造を持ち、運動・知覚・思考などの中枢として機能する一方で、その障害は様々な神経疾患の原因となるため、再生医療などの臨床応用も期待される神経領域の一つである。研究代表者はこれまで、3次元でのマウス・ヒト多能性幹細胞からの大脳新皮質への分化誘導条件を明らかにしてきた。しかしながら、これまでの報告では主に発生期の初期に相当する組織の誘導を行っており、生体で見られるような6層構造を持つ成熟した大脳新皮質組織の誘導は達成されていない。本年度は、パターニング因子の添加条件やガス透過性の改善などの培養条件を調整し、長期での安定した3次元培養を確立することで、ヒト多能性幹細胞(胚性幹細胞(ES細胞)、及びiPS細胞)より、3次元構造で6層構造を有する成熟した大脳新皮質組織の誘導条件の確立を行った。具体的には、神経分化誘導法として確立されているSFEBq法を用いて、ヒトES及びiPS細胞から3次元での大脳皮質組織の誘導を行い(Kadoshima, Sakaguchi et al. PNAS. 2013)、安定的に神経上皮が形成される条件、長期培養を可能とする条件の検討を行い、血清非存在下の培養、40%酸素化の培養、ROCK inhibitorの高濃度での添加の３つの条件が、上皮構造が安定した長期培養を可能とするために必要であることを見出した。この、改変した分化誘導法によって、1層および4-6層を有する大脳新皮質組織の分化誘導に成功した。第４層を持つヒト多能性幹細胞由来の大脳新皮質組織の分化誘導は前例がなく、大脳の入力部の分化誘導に成功したという意義を持つものである。

复杂的新皮层具有六层的分层结构，并且是运动，感知和思维的中心部分，而其疾病会引起各种神经系统疾病，使其成为预期将其应用于诸如再生药物等临床应用的神经系统。首席研究者先前已经阐明了在三维中诱导与小鼠和人多能干细胞分化为新皮层的条件。但是，先前的报道主要用于诱导与新生阶段早期阶段相对应的组织，并且尚未实现具有六层结构的成熟新皮质组织的诱导。今年，我们调整了具有3D结构的成熟脑新皮质组织的条件，该组织具有6层结构，通过调整添加图案因子和改善气体渗透性的条件，并在很长一段时间内建立稳定的3D培养。具体而言，使用已确定为诱导神经分化的方法的SFEBQ方法，在人类ES和IPS细胞的三个维度中诱导了脑皮质组织（Kadoshima，Sakaguchi等人，PNAS。2013），并检查了稳定的神经形成和培养的条件：我们发现的条件是稳定的，我们发现了三个培养的条件：我们发现了三个培养的条件，我们发现了三个文化，我们的培养是有必要的，我们在培养中培养了，我们发现了培养的条件。在40％的氧合和高浓度的岩石抑制剂中，以实现稳定的长期培养。这种修饰的分化诱导方法已成功诱导了1和4-6层的新皮质组织。从人类多能干细胞中衍生出的具有第四层的新皮质组织的分化尚无先例，而且重要的是，它已经成功地诱导了大脑输入部分的分化。