Phenotypic analyses of Alzheimer's disease using hiPSC-derived 2D/3D culture models

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本研究は、新規iPS細胞株の樹立、様々なアルツハイマー病（AD）患者由来 in vitro 細胞モデルの確立（単培養系（神経細胞のみ）・共培養系（神経細胞とアストロサイト）・3次元培養系脳オルガノイド）、及び性ホルモン効果の検証を行っている。2022年度は新規樹立した細胞株の中、複数のSNPが認められた症例からiPS株（KEIOi005-A iPSC line）を解析し、論文として発表している（Supakul et al. Stem Cell Research. 2022）。AD様 in vitro モデルの確立に関して、新規誘導法を用いた神経細胞の単培養では、AD患者由来モデルが健常者由来モデルと比べ、分泌アミロイドβ（Aβ）の上昇が認められた。また、神経細胞とアストロサイトの共培養系も開発しており、共培養系は神経細胞では細胞活動・突起の複雑さが上昇し、電子顕微鏡による観察では、シナプス前部におけるシナプス小胞数が増加した。アストロサイトでは、プロセスの複雑さ・GFAP陽性細胞の割合が増加し、共培養系では、単一培養系より各種細胞における成熟な細胞の特徴を得られた。さらに、家族性アルツハイマー病患者由来iPS細胞（APP V717L株）の共培養系では、健常者由来iPS細胞（201B7株）の共培養系と比べ、AD病態のアストログリオーシス様表現型及びアストロサイトの肥大化を観察できた。性ホルモン効果の評価に関して、17β-エストラジオール（E2）投与の急性効果（15分後）として、Ca2+イメージングにおける、神経活動性の上昇を認めた。E2の慢性効果（4日後）としても神経突起伸長及び分岐促進を認めた。さらに、上記の共培養系においては、アストログリオーシスを緩和する効果も認められた。今後は、作製した家族性及び孤発性AD患者由来脳オルガノイドモデルのAD表現型様の解析・性ホルモン投与後の効果の検討を進める予定である。