Semi-vivo gel device for understanding the mechanism of neural network regeneration

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２０２２年度は，semi-vivoゲル構築に向けた，脳組織からの基礎知見の集積，およびアストロサイト埋入semi-vivoゲルの構築およびその最適化を実施した。特に，埋入細胞の生存率評価，埋入神経前駆細胞の分化と神経突起伸長，アストロサイト埋入量と栄養・酸素供給との関係性を評価した。アストロサイト埋入ゲルへ埋入した神経前駆細胞の生存は，少なくとも２週間は９０％以上生存していることが明らかになった。しかしながら，使用するゲル厚が500μｍを超えると，細胞の生存率が徐々に低下することも明らかになった。これは，アストロサイト埋入量にも依存することではあるが，ゲル厚が大きいことで，内部への栄養供給および酸素供給が悪くなるためと考えられた。また，アストロサイトの埋入量に依存して埋入神経前駆細胞の生存率低下が予想されたが，1.0×10^8 cell/cm^3まで増加させても，ゲル厚が500μｍ以下であれば，神経前駆細胞の生存率低下は認められなかった。来年度は，アストロサイト埋入可能な限界量を調査しなければならないと考えている。現時点で最適と考えられた条件，1.0×10^8 cell/cm^3 のアストロサイト埋入密度，0.4％コラーゲン／0.1％ヒアルロン酸ゲルについて，力学強度を評価した結果，脳組織（中脳部分）とほぼ同等の力学強度を持っていることが分かった。これを用いて，神経前駆細胞の埋入を行った結果，３週間程度培養を継続すると，ドーパミン神経への分化および，放射状に突起伸長・ゲル内での遊走が顕著に認められた。コントロールであるアストロサイト非埋入ゲルでは全く認められなかった挙動である。本年度得られた成果は，semi-vivoゲル創出に向けて，極めて重要な結果である。次年度は，ここまでに得られた結果を踏まえ，疑似脳組織semi-vivoゲルのプロトタイプを完成させたいと考えている。