東大、iPS細胞で作製した2つの大脳神経組織を接続することに成功

東京大学 生産技術研究所(東大生研)は4月19日、ヒトiPS細胞から2つの大脳神経組織を作製。それらを軸索が束状にあつまった組織でつなぎ、人工的な大脳組織とすることに成功したと発表した。

同成果は、東大生研の池内与志穂 准教授らによるもの。詳細は生命、物理、地球科学の基礎と応用研究に関する学際的なオープンアクセス誌「iScience」に掲載された。

大脳は、さまざまな機能を異なる領域に分かれて担っているが、その領域間は大脳の白質で軸索が束状になった組織によってつながっており、それぞれの領域で処理された情報はこの束状組織を介して統合されている。

しかし、この軸索組織の配線は複雑であるため、脳内の回路が作られる仕組みなどの解明に向け、単純化したモデル実験系の実現が求められていた。今回、研究グループは試験管内において、離れた2つの大脳の領域を軸索の束でつないだ構造を模倣した、人工的な大脳組織を作製することに挑んだという。

具体的には約1万個のヒトiPS細胞からなる球状組織を大脳神経に分化させ、マイクロデバイスの両側に1つずつ配置して培養。それぞれから多数の軸索が伸び、互いにつながった組織となることを確認。解析の結果、2つの人工大脳組織は互いに無数の軸索を伸ばしあって軸索の束状組織を作り、自発的につながったことが判明したとする。

• 大脳内の2つの領域がつながる構造をまねて作製した人工神経組織の模式図 (出所:東大生研)

さらに、2つの球状組織間で情報のやりとりが行われていることも確認。信号の伝達も実際に起きていることも確認したとのことで、これにより大脳の離れた領域間で情報を伝達する様子を模倣することが示されたとするほか、生体内の脳組織と同様のしくみで軸索束が形成されており、正常な脳ができる過程でだけでなく、遺伝子の異常が原因で起こる関連疾患のモデルとしても使えることもわかったという。

• 大脳束状神経組織の作製方法。50日ころになるとチャネル内の軸索が束状の組織になっている様子がわかる (出所:東大生研)

今回の成果を受けて、研究グループは、生体内の現象を単純化したモデル実験系として有用であることが示されたため、脳内の神経回路の配線がどのように構築され、どのように機能しているかを調べるための研究に活用されることが期待されると説明しているほか、中枢神経系のさまざまな疾患を模倣したモデル実験系に発展させ、治療薬探索のプラットフォームとして使用することも期待できるとしている。