マイクロ加工技術を利用した細胞機能計測・制御デバイスの開発と再生医療への応用

利用微细加工技术开发细胞功能测控装置及其在再生医学中的应用

• 批准号: 07J02054
• 负责人: 高山 祐三
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J02054/
• 关键词: P19胚性腫瘍細胞; 神経分化; 胚様体; 微小電極アレイ基板(MEA); 微細加工技術; 電気刺激; P19胚性癌腫瘍細胞; 細胞分化; 神経回路; 電極アレイ基板

本研究では,神経系の再生医療実現に必要な要素技術に関してマイクロ加工技術を積極的に利用する立場から問題解決のための基礎的な検討を行った.本論文では特に次の3つを具体的な課題として設定した.1,幹細胞由来神経回路網におけるネットワーク・ダイナミクスの観測2,幹細胞由来神経細胞と大脳皮質初代培養神経細胞との共培養時に起こる現象を観測する手法の提案3,細胞分化過程の制御を目的とする電気刺激デバイスの開発1,の課題についてはMEA基板を用いてP19由来神経回路網の自発電気活動の観測に成功した.大脳皮質初代培養神経回路網の特徴的な活動特性である同期バースト活動がP19由来神経回路網においても発生すること,このP19由来神経回路網における同期バースト活動の発生に主要な役割を果たす化学伝達物質も初代培養系と類似したもの(グルタミン酸とGABA)であることを明らかにした.2,の課題については,2つの細胞培養マイクロチャンバーとそれらを結合するマイクロトンネル構造を有するPDMSベースの培養チャンバーを作製し,幹細胞由来神経細胞と大脳皮質初代培養神経細胞を分離した状態で両者間の結合形成を誘導することが可能であることを示した.また,この共培養系において両者の神経細胞群から同期した同期バースト活動を観測し,幹細胞由来神経回路と生体由来神経回路の機能的な結合をin vitro系において再現・構築することに成功した.3,の課題については,マイクロキャビティアレイ構造により,細胞分化に影響する要因と考えられているEBサイズ・形態を一定に保った状態で多数のEB群に一括して電気刺激を印加し,細胞応答を誘導することに成功した.さらにこの電気刺激を慢性的に印加した際に細胞内で誘導される代謝反応についても知見が得られ,細胞分化の物理的な手段による制御に向けて道を開いた.

This study is aimed at exploring the essential elements for the realization of regenerative medicine in the nervous system, including the utilization of processing technology, and the basis for problem solving. In this paper, three specific topics are proposed: 1. The development of stem cell-derived neural network; 2. The development of stem cell-derived neural network; 3. The development of electrical stimulation for the control of cell differentiation; 4. P19 was successfully used to detect the self-generated electrical activity of the neural network. The characteristics of cortical primary culture neural circuit network, activity characteristics, synchronous activities, P19 generation from neural circuit network, synchronous activities, P19 generation from neural circuit network, main activities, results, chemical substances, primary culture system and similar activities 2. Cell culture, cell structure, PDMS culture, stem cell culture, cell culture, stem cell culture, cell culture In this co-culture system, the simultaneous activity of the neuronal cell population of the stem cell origin and the function of the biological origin of the neuronal circuit are measured. In the vitro system, the reproduction and construction of the neuronal cell population are successfully carried out. Cell differentiation is affected by factors such as cell morphology, cell differentiation, and cell response. In addition, this electrical stimulation is chronic, and the metabolic reaction is induced in the cell. The physical means of cell differentiation are controlled by the pathway.

项目成果

スプレーパターニングと可動式微小電極による小規模神経回路の位置選択的自発活動計測

使用喷雾图案和可移动微电极对小规模神经回路进行位置选择性自发活动测量

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電気学会論文誌C (電子情報システム部門誌) 127
• 作者: 森口 裕之;玉井 暢洋;高山 祐三;倉島 利明;神保 泰彦
• 通讯作者: 神保 泰彦

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動物実験代替のためのバイオマテリアル・デバイス

生物材料装置替代动物实验

• 发表时间: 2007
• 作者: Hiroki Yokoyama;Hiromichi Nakahara;Osamu Shibata;F.Nishimura;梶弘和
• 通讯作者: 梶弘和

神経再生研究のためのPDMS培養チャンバーの作製

用于神经再生研究的 PDMS 培养室的制造

• 发表时间: 2009
• 作者: 春日 淳一;他;Taro Miyoshi;Tomoo Tsuyuhara;Taro Miyoshi;三好太郎;高山祐三;三好太郎;高山祐三;Katsuki Kimura;Katsuki Kimura;高山祐三;田中一平;高山 祐三;三好太郎;森口 裕之;露原智央;三好太郎;玉井 暢洋;Taro Miyoshi;殿村 渉;Tomoo Tsuyuhara;高山祐三;Ippei Tanaka;Taro Miyoshi;高山祐三;大給 理江;高山祐三
• 通讯作者: 高山祐三