ヒト前頭葉脳オルガノイドを起点としたin vitro病態モデルを用いた創薬戦略

从人额叶脑类器官开始使用体外病理模型的药物发现策略

• 批准号: 22H02771
• 负责人: 小坂田 文隆
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02771/
• 关键词: オルガノイド; アセンブロイド; パターニング; 領域間相互作用; CRISPR-Cas9; ゲノム編集; 構成論的アプローチ; 前頭葉; 視床; 透明化; CRISPR/Cas9

創薬開発において神経・精神疾患分野で新薬が承認される確率は極めて低い。その原因として、統合失調症などの精神疾患では、ヒト高次脳機能を担う前頭葉に機能異常が認められるにも関わらず、ヒト前頭葉の機能を模した評価系がないことが挙げられる。この問題点を解決するために、本研究では、ヒト多能性幹細胞（iPS細胞）から前頭葉オルガノイドと異なる脳領域オルガノイドを誘導し、それらを融合させることで前頭葉アセンブロイドを作製し、領域間相互作用をin vitroで再構成し、ヒト前頭葉機能をin vitroで再現することを目指す。まずヒト脳における大脳皮質と視床の相互作用を再構成するために、ヒトiPS細胞より大脳皮質オルガノイドと視床オルガノイドの誘導を試みた。単一細胞にばらしたヒトiPS細胞をv-bottom well plateに播種し、細胞塊を形成させた。細胞塊に、大脳皮質の発生と視床の発生に必要な因子を適切なタイミングで適切な濃度で段階的に処置した。形成したオルガノイドにける脳領域特異的なマーカーの発現はqPCRにより評価し、オルガノイドの構造は切片を作製し、細胞種、細胞形態、層構造を各種マーカータンパク質に対する免疫染色により評価した。その結果、大脳皮質オルガノイドは、特異的なマーカーを発現し、極性を有する層構造を形成した。視床オルガノイドは、大脳皮質オルガノイドとは異なる構造を形成し、視床特異的なマーカーを発現していた。次いで、アセンブロイド内の領域間相互作用を明らかにするために、緑色蛍光タンパク質のEYFPあるいは赤色蛍光タンパク質のmCherryをKnock-inしたヒトiPS細胞株を樹立した。ヒトiPS細胞をCRISPR/Cas9システムを用いて高効率かつ低毒性にゲノム編集を行うために、プラスミドの導入方法や細胞のセレクション方法などの条件検討を行い、最適化を行った。

The accuracy rate of new drug discovery in the mental and psychiatric disorders is extremely low. The cause of schizophrenia is mental illness, and the function of the anterior lobe is abnormal. This study addresses the issue of how pluripotent stem cells (iPS cells) can be induced, fused, and reorganized in vitro by domain interactions. The interaction between the cortex and the optic bed in the brain was reorganized and induced by iPS cells in the cortex and optic bed. The cells were seeded on a v-bottom well plate and the cell mass was formed. The factors necessary for the development of cell mass, cortex and optic bed should be treated at appropriate concentrations and levels. The development of domain-specific immunostaining by qPCR, cell morphology, and layer structure As a result, the large cortex has a unique layer structure, which is formed by the formation of polar layers. The structure of the optic bed is different from that of the optic bed, and the optic bed is different from that of the optic bed The interaction between domains in the secondary, secondary and tertiary environment was clearly identified. The green, secondary and tertiary environment was identified by the EYFP and the mCherry. The CRISPR/Cas9 system of iPS cells is used for high efficiency, low toxicity, low

项目成果

脳を知り、作り、操ることで、新たな治療を目指す

通过理解、创造和操纵大脑来寻求新的治疗方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Kushima Itaru;Lo Tzuyao;Aleksic Branko;Ozaki Norio;武部貴則;西川昌志, 本多政夫, 金子周一;Kawakatsu-Hatada Y,Murata S,Mori A,Kimura K,Taniguchi H.;小坂田文隆
• 通讯作者: 小坂田文隆

霊長類ES細胞由来オルガノイド複合体を用いた脳モデルの構築と病態モデルへの応用

利用灵长类 ES 细胞类器官复合物构建脑模型及其在病理模型中的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: 小寺知輝，竹内遼介;佐藤彰典;小坂田文隆
• 通讯作者: 小坂田文隆

視覚運動予測誤差を処理する大脳皮質の階層ネットワーク

大脑皮层中处理视觉运动预测错误的分层网络

• 发表时间: 2022
• 作者: 常深泰司;石黒雄太;鎧坂朝子;服部信孝;小坂田文隆
• 通讯作者: 小坂田文隆

脳機能の理解と新規治療戦略の創出を目指して

旨在了解大脑功能并制定新的治疗策略

• 发表时间: 2023
• 作者: Nakano Michitaka;Taguchi Ryosuke;Kikushige Yoshikane;Isobe Taichi;Miyawaki Kohta;Mizuno Shinichi;Tsuruta Nobuhiro;Hanamura Fumiyasu;Yamaguchi Kyoko;Yamauchi Takuji;Ariyama Hiroshi;Kusaba Hitoshi;Nakamura Masafumi;Maeda Takahiro;Kuo Calvin J.;Baba Eishi;Ak;小坂田文隆
• 通讯作者: 小坂田文隆

サルおよびヒトの多能性幹細胞を用いた脳オルガノイド研究

使用猴子和人类多能干细胞进行脑类器官研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Jeyarajah Mariyan J.;Jaju Bhattad Gargi;Kelly Rachel D.;Baines Kelly J.;Jaremek Adam;Yang Fei-Hung P.;Okae Hiroaki;Arima Takahiro;Dumeaux Vanessa;Renaud Stephen J.;小坂田文隆
• 通讯作者: 小坂田文隆