脳オルガノイドを用いた細胞間相互作用解析によるレット症候群の病態解明

本研究課題では、レット症候群患者由来iPS細胞を用いて、脳の3次元構造を模した脳オルガノイドを介した、神経細胞・アストロサイト・ミクログリアなどの細胞間相互作用の影響を解明することを目的としている。これまでの研究成果として、健常者由来iPS細胞およびレット症候群患者由来iPS細胞のいずれからも、脳オルガノイドを作製する培養系を最適化した。しかしながら、作製された脳オルガノイドはヒト脳の発生初期のような構造的多様性を有してはいたものの、得られた脳オルガノイドの大きさが不均一であり、脳オルガノイド中に含まれる細胞群の大半が神経細胞で占められていた。加えて、この脳オルガノイドは浮遊系で培養していることもあり、培養中に脳オルガノイド同士が融合するなどの問題点が生じることが明らかとなった。このような脳オルガノイドの不均一性を解消するべく、令和4年度では構造体の均一性に着目した脳オルガノイドの作出に取り組んだ。細胞の接着領域を加工した細胞培養プレートを用いることで、従来法の浮遊培養を介さずにiPS細胞からほぼ均一な大きさの脳オルガノイドを作出することが可能となった。そこで健常者由来iPS細胞およびレット症候群患者由来iPS細胞を用いて、この新規手法にて脳オルガノイドを作製し、さらに神経細胞へと終末分化を試みた。得られた神経細胞凝集塊を免疫染色法にて解析したところ、神経細胞マーカーMAP2、シナプスマーカーの1つとして知られるSYN1、アストロサイトマーカーのGFAPを検出することができた。以上の結果から、脳オルガノイドを経て、複数の細胞種が混在する神経細胞凝集塊の作製に成功したと言える。なお、今年度は所属グループで実施していた研究の細胞培養にかかわる部分に参画していたため、共著論文を1報報告することができた。

本研究課題では、レット症候群患者由来iPS細胞を用いて、脳の3次元構造を模した脳オルガノイドを介した、神経細胞・アストロサイト・ミクログリアなどの細胞間相互作用の影響を解明することを目的としている。これまでの研究成果として、健常者由来iPS細胞およびレット症候群患者由来iPS細胞のいずれからも、脳オルガノイドを作製する培養系を最適化した。しかしながら、作製された脳オルガノイドはヒト脳の発生初期のような構造的多様性を有してはいたものの、得られた脳オルガノイドの大きさが不均一であり、脳オルガノイド中に含まれる細胞群の大半が神経細胞で占められていた。加えて、この脳オルガノイドは浮遊系で培養していることもあり、培養中に脳オルガノイド同士が融合するなどの問題点が生じることが明らかとなった。このような脳オルガノイドの不均一性を解消するべく、令和4年度では構造体の均一性に着目した脳オルガノイドの作出に取り組んだ。細胞の接着領域を加工した細胞培養プレートを用いることで、従来法の浮遊培養を介さずにiPS細胞からほぼ均一な大きさの脳オルガノイドを作出することが可能となった。そこで健常者由来iPS細胞およびレット症候群患者由来iPS細胞を用いて、この新規手法にて脳オルガノイドを作製し、さらに神経細胞へと終末分化を試みた。得られた神経細胞凝集塊を免疫染色法にて解析したところ、神経細胞マーカーMAP2、シナプスマーカーの1つとして知られるSYN1、アストロサイトマーカーのGFAPを検出することができた。以上の結果から、脳オルガノイドを経て、複数の細胞種が混在する神経細胞凝集塊の作製に成功したと言える。なお、今年度は所属グループで実施していた研究の細胞培養にかかわる部分に参画していたため、共著論文を1報報告することができた。