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生物工学的に生成されたニューロンオルガノイドにおけるGABA極性スイッチとニューロン可塑性の発達

初めて、UMGとクラスターオブエクセレンス「マルチスケールバイオイメージング」(MBExC)、およびドイツ神経変性疾患センター(DZNE)の科学者が、ヒト人工多能性幹細胞から人間の脳の機能を備えた神経ネットワークを構築することに成功しました。細胞。 Bioengineered Neuronal Organoids(BENO)として知られる組織は、人間の脳の形態学的特性を示しています。 また、学習機能や記憶機能の発達に重要な機能も発達させます。 NatureCommunicationsに掲載されました。

出典:UniversityMedicineGöttingen:Zafeiriouらの画像。 (2020)バイオエンジニアリングされたニューロンオルガノイドにおけるGABA極性スイッチとニューロン可塑性。 ナットコミュン、11、3791。

左:Zafeiriouらの2つに従って作成された「BioengineeredNeuronal Organoid」(BENO)の表現。 公開された手順; ニューラルネットワーク構造の形成は、神経マーカータンパク質(微小管関連タンパク質0,5;青)とニューロフィラメント(緑)、およびグリア細胞(グリア線維性酸性タンパク質;赤)の着色によって示されます。 スケール:XNUMXmm。 右:BENOのニューラルネットワーク構造の拡大。 ニューロフィラメントタンパク質が着色された後、ニューロンの軸索は緑色で示され、グルタミン酸作動性ニューロンを赤色で、細胞核を青色で活性化します。

脳オルガノイドは、疾患のモデリングと医薬品開発のための有望なツールです。 ニューラルネットワークを正しく形成するには、興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの両方とグリア細胞が一緒に発達する必要があります。 ここでは、人間が誘発する多能性脳幹オルガノイドの方向性のある自己組織化について報告します。 脳オルガノイドは、疾患のモデリングと医薬品開発のための有望なツールです。 ニューラルネットワークを正しく形成するには、興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの両方とグリア細胞が発達する必要があります。 ここでは、巨視的な組織形式で高度にネットワーク化されたニューラルネットワークの方向にコラーゲンヒドロゲルでヒト人工多能性幹細胞の方向付けられた自己組織化について報告します。 生物工学的に操作されたニューロンオルガノイド(BENO)は、相互接続された興奮性および抑制性ニューロンと、支持性星状細胞および希突起膠細胞を含みます。 初期のBENO培養で見られるように、巨大な脱分極電位(GDP)イベントは、胎児の脳の初期のネットワーク活動を模倣します。 観察されたGABA極性の変化と40日を超えるBENOでのGDPの減少は、ニューラルネットワークの進行性の成熟を示しています。 BENOは、40か月後の複雑なネットワークバーストの開発の加速と、長期増強の兆候を示しています。 胎児の脳の構造的および機能的特性の類似性により、BENOを神経可塑性および疾患モデリングの研究に使用できるようになる可能性があります。 コラーゲンヒドロゲル内の細胞は、マクロスケールの組織形式で高度に相互接続されたニューラルネットワークになります。 生物工学的に操作されたニューロンオルガノイド(BENO)は、相互接続された興奮性および抑制性ニューロンと、支持性星状細胞および希突起膠細胞を含みます。 初期のBENO培養で見られるように、巨大な脱分極電位(GDP)イベントは、胎児の脳の初期のネットワーク活動を模倣します。 観察されたGABA極性の変化とXNUMX日を超えるBENOでのGDPの減少は、ニューラルネットワークの進行性の成熟を示しています。 BENOは、XNUMXか月後の複雑なネットワークバーストの開発の加速と、長期増強の兆候を示しています。 胎児の脳と構造的および機能的特性が類似しているため、BENOを神経可塑性および疾患モデリングの研究に使用できる可能性があります。