幹細胞研究と治療のジャーナル

概要

人工多能性幹細胞由来の3次元ヒト神経組織の構造解析

パトリック・テレンス・ブルックス、ミッケル・アーベック・ラスムッセン、ポール・ヒッテル

目的：本研究の目的は、人工多能性幹細胞（iPSC）から得られる3次元（3D）ヒト神経組織の製造方法を確立し、組織の超微細構造と神経マーカーの発現を組み合わせて結果を分析することであった。

方法:ヒト iPSC を 3D スキャフォールドベースの神経分化プロトコルにかけることで、2 段階の細胞培養手順を実施しました。まず、神経運命を誘導する小分子を使用して神経上皮単層を作成しました。次に、単層をトリプシン処理して単一細胞にし、多孔質ポリスチレン スキャフォールドに播種してさらに培養し、3D 神経組織を作成しました。神経組織は、免疫組織化学と透過型電子顕微鏡 (TEM) を組み合わせて特性評価しました。

結果: iPSC は、神経前駆細胞、初期神経分化および成熟、放射状グリア細胞、および細胞増殖のマーカー (SOX2、ネスチン、β-III チューブリン、MAP2、タウ、BLBP、Ki67 など) を発現する 3D 神経組織に発達しました。発達中の神経管の形態に似たロゼット構造が豊富に見つかりました。これらの神経管様構造 (NTLS) には、神経前駆細胞の維持および増殖の領域が含まれていることが示されました。胚神経管との類似性は、内腔タイトジャンクションと一次繊毛を示す TEM 分析によってさらに裏付けられました。さらに、NTLS は、内腔から放射状に広がる放射状のグリア様細胞と、細長い核を持つ神経前駆細胞で構成されており、初期の神経発生中の核移動および有糸分裂で見られる核転位のシグナルを発しています。

結論:私たちの研究結果から、この比較的単純な 3D スキャフォールドベースのヒト iPSC 用神経分化プロトコルは、初期の神経発達におけるいくつかの重要なイベントを再現できることが明らかになりました。NTLS への組織化と、これらの構造を囲む組織内の成熟神経細胞の存在は、このプロトコルが神経発達と疾患モデリングの in vitro 研究に潜在的可能性を秘めていることを示しました。