脱髄性神経疾患に対する再生治療最適化の為の細胞培養マイクロデバイスの開発

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本研究では，ミエリン鞘の再形成による脱髄性神経疾患の治療を背景として，軸索の活動状態と薬剤の効果との相互作用を評価するための培養細胞マイクロデバイスの開発を目指した．昨年度は，マイクロトンネルと電極を組み合わせたデバイスを作製し，マイクロトンネル内部へと誘導した軸索の活動計測とシュワン細胞との共培養を両立できることを示した．最終年度にあたる本年度は，1)活動頻度の制御と2)軸索に対する局所的な薬剤添加の2つを解決する新規デバイスの作製に取り組んだ．軸索における活動頻度の制御に向けて，マイクロトンネル内部の軸索を対象として電気刺激による活動の誘発と計測を試みた．交感神経細胞をデバイス内に培養し，軸索への電気刺激により誘発された活動を軸索から計測できることを確認した．加えて，電気刺激頻度の上昇により誘発応答の発生回数増加に伴う活動頻度の上昇を示した．以上より，軸索における活動頻度の制御に対してマイクロトンネルと電極の系が有用であることを示した．マイクロトンネルにより構造的に誘導した軸索へと薬剤を添加するために，マイクロトンネルを一部除いた．軸索の誘導を補間する方法として細胞接着領域のパターニングを活用した．具体的には，マトリゲルによるデバイス底面のコーティングをストライプ状に作製し，マイクロトンネル間を連絡する方法を採用した．後根神経節細胞をモデルとして用いて，軸索がマイクロトンネル間を連絡することを確認した．また，簡易化したチャンバによるテストだが，軸索のみを伸長させた領域への薬剤添加により発生した活動を計測できることも確認し，局所的な薬剤添加への実用性を示した．加えて，パターニングによりマイクロトンネルごと神経細胞集団を隔てることで，多様な条件振りに適したアレイ状のデバイスに改良した．以上より，マイクロトンネルと細胞接着性のパターニングを組み合わせた設計の有用性を示した．