ヒト由来ニューロンの非侵襲シナプス機能計測技術の開発とその薬効評価応用

これまで平面微小電極アレイ(MEA)計測法を用いて、ヒトiPS細胞由来ニューロンからの活動電位を細胞外で記録し、薬剤応答の検出等を行ってきた。このMEA計測法を用いて、プレシナプス機能である神経伝達物質の放出やポストシナプス機能であるシナプス電流の情報も同時計測できれば、ヒト疾患ニューロンの機能評価や薬効評価の精度向上につながる計測技術となる。本年度は、カーボンナノチューブ平面微小電極アレイを用いたヒトiPS細胞由来ドーパミンニューロンからの活動電位とドーパミン放出の同時計測を試みた。神経ネットワークの同期的活動に伴うドーパミン放出が電気化学計測法により検出され、細胞外電位波形からスパイク成分が検出された。また、250Hz以下の低周波数に着目し、同期バースト発火の周波数解析を実施したところ、GABA受容体の阻害剤投与により、β波やHigh-γ波が増強される結果が得られ、低周波成分にシナプス後電流の成分が反映されている可能性が示唆された。ヒトiPS細胞由来ニューロンを用いたカーボンナノチューブMEA計測は、活動電位、プレシナプス機能、ポストシナプス機能を同時に評価できる可能性がある。

これまで平面微小電極アレイ(MEA)計測法を用いて、ヒトiPS細胞由来ニューロンからの活動電位を細胞外で記録し、薬剤応答の検出等を行ってきた。このMEA計測法を用いて、プレシナプス機能である神経伝達物質の放出やポストシナプス機能であるシナプス電流の情報も同時計測できれば、ヒト疾患ニューロンの機能評価や薬効評価の精度向上につながる計測技術となる。本年度は、カーボンナノチューブ平面微小電極アレイを用いたヒトiPS細胞由来ドーパミンニューロンからの活動電位とドーパミン放出の同時計測を試みた。神経ネットワークの同期的活動に伴うドーパミン放出が電気化学計測法により検出され、細胞外電位波形からスパイク成分が検出された。また、250Hz以下の低周波数に着目し、同期バースト発火の周波数解析を実施したところ、GABA受容体の阻害剤投与により、β波やHigh-γ波が増強される結果が得られ、低周波成分にシナプス後電流の成分が反映されている可能性が示唆された。ヒトiPS細胞由来ニューロンを用いたカーボンナノチューブMEA計測は、活動電位、プレシナプス機能、ポストシナプス機能を同時に評価できる可能性がある。