ヒトiPSC由来神経細胞を用いたスケーラブルなカルシウムイメージングアッセイの開発と特性評価

科学分野:

• 神経科学
• 創薬
• 細胞アッセイ

背景:

• 創薬のための複雑なヒト神経回路網のモデリングは困難である。
• カルシウム振動アッセイは、神経ネットワークの機能的なin vitroモデルを提供する。
• 神経科学創薬には、スケーラブルなハイスループットスクリーニング（HTS）法が必要である。

研究 の 目的:

• 創薬のためのカルシウム振動アッセイを最適化すること。
• 神経細胞とアストロサイトの比率がネットワーク活動に与える影響を調査すること。
• 神経ネットワーク機能におけるGABA作動性ニューロンとビククリンの役割を特徴づけること。

主な方法:

• 定義された神経細胞対アストロサイト比率を持つHTS互換の細胞培養方法を開発した。
• ネットワーク発火パターン、スパイク頻度、および振幅を分析した。
• 神経細胞ネットワークにおける局所電場活動の自動カルシウムイメージングのための新しいピクセルベースの分析を利用した。
• ネットワーク活動に対するDAPT、GABA作動性ニューロン、およびビククリンの影響を調査した。

主要な成果:

• 細胞の分布とネットワーク発火の最適な神経細胞対アストロサイト比率が特定された。
• 神経細胞密度の上昇は、スパイク頻度を低下させたが、スパイク振幅を増加させた。
• DAPTはアストロサイトの生存率を負に調節することがわかった。
• GABA作動性ニューロンとビククリンは、局所電場活動と同期ネットワークスパイクを調節した。

結論:

• 最適化された細胞培養条件は、創薬のためのカルシウム振動アッセイの有用性を高める。
• 神経細胞とアストロサイトの比率、および特定の神経細胞サブタイプは、ネットワークダイナミクスに大きく影響する。
• 開発されたピクセルベースの分析は、神経細胞ネットワークにおける局所電場活動のスケーラブルな評価を可能にする。