iPS細胞からの機能的ニューロンの迅速かつ増殖因子低減下での分化

科学分野:

• 幹細胞生物学; 神経科学; バイオテクノロジー

背景:

• ヒトiPS細胞（hiPSC）は、ニューロン生成のための有望な供給源を提供します。hiPSCからのニューロン分化の既存のプロトコルは、しばしば高価な試薬と複雑な手順を伴います。限定的なアクセス性は、専門的な経験が不足している研究室でのhiPSC由来ニューロンの広範な採用を妨げています。

研究 の 目的:

• hiPSCからの迅速なニューロン分化のための、簡略化され費用対効果の高いプロトコルの開発。テトラサイクリン誘導性NGN2システムと最小培地を用いた機能的な大脳皮質ニューロンの生成。神経新生効率とニューロン成熟に対するノッチ阻害の影響の評価。

主な方法:

• ヒトiPS細胞（KOLF2.1J）は、PiggyBacシステムを使用してテトラサイクリン誘導性（TET-on）NGN2カセットで安定的にトランスフェクションされました。細胞は、Essential 6培地中で、ノッチ阻害剤DAPTの有無にかかわらず、ドキシサイクリンによって誘導されました。ニューロン分化は、免疫細胞化学（ICC）およびRT-PCRによって評価され、機能的特性評価はマルチ電極アレイ（MEA）記録を用いて行われました。

主要な成果:

• DAPT処理はニューロンへの変換効率を著しく向上させ、非ニューロン細胞を減らしTUJ1の発現を増加させました。生成されたニューロンは、大脳皮質マーカーを発現し、14日目までに自発的なネットワーク活動を持つ機能的なグルタミン酸作動性ニューロンに成熟し、35日目までに同期発火を示しました。Td-トマト標識のための二次PiggyBacトランスフェクションにより、神経突起伸長のライブイメージングが達成されました。

結論:

• 患者由来のhiPSCから機能的なニューロンを効率的に生成できる、合理化された増殖因子フリーのワークフロー。このプロトコルは、ニューロン分化のコストと複雑さを大幅に削減し、経験の限られたラボでのアクセス性を向上させます。この方法は、神経疾患の研究や細胞ベース療法の開発のための堅牢なプラットフォームを提供します。