Development of accelerating technique for neuronal network maturation through a synaptic modulation by high-intensity time-varying magnetic fields

計画初年度となる2022年度は，磁界ばく露実験で用いるヒト3次元培養神経回路網の作製方法を検討するとともに，強変動磁界ばく露環境下において培養神経回路網の活動を多点同時かつリアルタイムに検出できる多点光学計測システムの構築に取り組んだ。上記に関し，以下の成果を得た。（1）ヒト3次元培養神経回路網の作製ヒト人工多能性幹（hiPS）細胞由来神経前駆細胞を細胞非接着基質がコーティングされたマルチウェルプレート内で長期培養することで，均等なサイズを有するヒト3次元培養神経回路網を効率的に作製できる分化誘導条件を決定した。また，作製したヒト3次元培養神経回路網の活動を蛍光顕微鏡を用いたカルシウムイメージング法やマルチ電極アレイ（MEA）計測システムを用いた細胞外電位記録法により評価した。その結果，安定した同期バースト発火を示すヒト3次元培養神経回路網を作製するには数ヶ月程度の長期培養が必要となることがわかった。これらの基礎的な条件検討により，ヒト3次元培養神経回路網の機能的成熟に対する磁界ばく露の効果を評価するための背景データを取得することができた。（2）多点光学計測システムの構築強変動磁界ばく露環境下においてヒト3次元培養神経回路網の活動を効率的に評価するために，CMOSカメラと光源，バンドル型光ファイバープローブ等を組み合わせた光学システムを構築した。また，同システムのセンサ部にプリズムを内蔵した細胞培養容器を結合することで強変動磁界ばく露コイル内に配置したヒト3次元培養神経回路網の活動をカルシウムイメージング法により多点同時かつリアルタイムに検出できる多点光学計測システムを構築することができた。

計画初年度となる2022年度は，磁界ばく露実験で用いるヒト3次元培養神経回路網の作製方法を検討するとともに，強変動磁界ばく露環境下において培養神経回路網の活動を多点同時かつリアルタイムに検出できる多点光学計測システムの構築に取り組んだ。上記に関し，以下の成果を得た。（1）ヒト3次元培養神経回路網の作製ヒト人工多能性幹（hiPS）細胞由来神経前駆細胞を細胞非接着基質がコーティングされたマルチウェルプレート内で長期培養することで，均等なサイズを有するヒト3次元培養神経回路網を効率的に作製できる分化誘導条件を決定した。また，作製したヒト3次元培養神経回路網の活動を蛍光顕微鏡を用いたカルシウムイメージング法やマルチ電極アレイ（MEA）計測システムを用いた細胞外電位記録法により評価した。その結果，安定した同期バースト発火を示すヒト3次元培養神経回路網を作製するには数ヶ月程度の長期培養が必要となることがわかった。これらの基礎的な条件検討により，ヒト3次元培養神経回路網の機能的成熟に対する磁界ばく露の効果を評価するための背景データを取得することができた。（2）多点光学計測システムの構築強変動磁界ばく露環境下においてヒト3次元培養神経回路網の活動を効率的に評価するために，CMOSカメラと光源，バンドル型光ファイバープローブ等を組み合わせた光学システムを構築した。また，同システムのセンサ部にプリズムを内蔵した細胞培養容器を結合することで強変動磁界ばく露コイル内に配置したヒト3次元培養神経回路網の活動をカルシウムイメージング法により多点同時かつリアルタイムに検出できる多点光学計測システムを構築することができた。