ヒトｉＰＳ細胞由来ニューロンの成熟化を目指した３次元培養技術の開発

アストロサイト共培養法がヒトiPS細胞由来ニューロンの長期培養を可能とし、自発活動を促すことが、昨年度の研究成果より明らかとなった。今年度は、細胞が折り重なる程度の高密度（高さ10μm）でヒトiPS細胞由来ニューロンとアストロサイトを共培養し、長時間にわたる自発活動の特性を調べ、培養時期と成熟化の関係性を見出すことを目的に研究を行った。アストロサイトと共培養することで、これまで難しかった１年以上の長期培養および電気活動の取得に成功した。自発活動の発火頻度に着目して解析を行ったところ、培養日数の経過と共に発火頻度が増加し、培養200日程度まで顕著な増加を示していた。神経ネットワークがシナプス伝播により同時期に活動する同期バースト発火に着目して解析したところ、培養70日目以降で見られ、その後培養増加していた。同期バースト発火は、in vivoでも見られる現象であり、機能的成熟化の指標の１つとなりうる。このような同期バースト発火はRatの神経細胞を用いた場合は培養10日程度で見られることから、ヒトiPS細胞由来ニューロンの機能的な成熟化には時間を有することがわかった。また、薬理試験の結果からも培養200日以上で顕著な各種受容体の応答が得られたことから、ヒトiPS細胞由来ニューロンを用いた薬効評価は培養日数を考慮する必要性が示唆された。次に、３次元培養技術を用いて、ヒトiPS細胞由来ニューロンを培養したところ、厚さ50μm程度の組織モデルを構築することができた。２次元培養と３次元培養による機能的な差異を現在調べている。

アストロサイト共培養法がヒトiPS細胞由来ニューロンの長期培養を可能とし、自発活動を促すことが、昨年度の研究成果より明らかとなった。今年度は、細胞が折り重なる程度の高密度（高さ10μm）でヒトiPS細胞由来ニューロンとアストロサイトを共培養し、長時間にわたる自発活動の特性を調べ、培養時期と成熟化の関係性を見出すことを目的に研究を行った。アストロサイトと共培養することで、これまで難しかった１年以上の長期培養および電気活動の取得に成功した。自発活動の発火頻度に着目して解析を行ったところ、培養日数の経過と共に発火頻度が増加し、培養200日程度まで顕著な増加を示していた。神経ネットワークがシナプス伝播により同時期に活動する同期バースト発火に着目して解析したところ、培養70日目以降で見られ、その後培養増加していた。同期バースト発火は、in vivoでも見られる現象であり、機能的成熟化の指標の１つとなりうる。このような同期バースト発火はRatの神経細胞を用いた場合は培養10日程度で見られることから、ヒトiPS細胞由来ニューロンの機能的な成熟化には時間を有することがわかった。また、薬理試験の結果からも培養200日以上で顕著な各種受容体の応答が得られたことから、ヒトiPS細胞由来ニューロンを用いた薬効評価は培養日数を考慮する必要性が示唆された。次に、３次元培養技術を用いて、ヒトiPS細胞由来ニューロンを培養したところ、厚さ50μm程度の組織モデルを構築することができた。２次元培養と３次元培養による機能的な差異を現在調べている。