ヒト多能性幹細胞由来脳アッセンブロイドを用いたてんかんモデリングのための多電極アレイプラットフォーム

過去数十年の間に、遺伝子の発見が爆発的に増加し、てんかんを引き起こす、またはてんかんに関連する何百もの遺伝子が特定されました。しかし、病原性メカニズムはあまり研究されていません。当研究室では、遺伝的変化が脳の初期発達にどのような影響を与え、脳の奇形や慢性発作を特徴とする衰弱性疾患であるてんかんを引き起こすのかを研究しています。

遺伝性てんかんは、通常、マウス、ゼブラフィッシュ、ショウジョウバエ、ウサギなどの動物モデルを用いて研究されてきました。ヒト幹細胞は、幹細胞を神経組織に分化する技術が進歩したため、最近では遺伝性てんかんのモデル化に使用されています。脳オルガノイドの出現により、脳の発達の構造的側面を再現することができます。

脳オルガノイドやアッセンブロイドから電気生理学的活動を測定し、てんかん関連活動のバイオマーカーを決定することは困難です。部分的には、脳オルガノイドは無傷の動物のように発作を起こすことができないため、この技術には限界があります。それにもかかわらず、このin vitroモデルと薬物治療に対する反応に電気生理学的違いを見つけることは、遺伝性てんかんの病理学的メカニズムと治療反応を決定するのに役立つ可能性があります。

電気生理学的活動は、従来のパッチクライミング記録、電極による局所フィールド記録、およびカルシウムやメモリ電圧イメージングなどの光学技術を使用して評価できます。多電極アレイ記録を使用すると、時間の経過とともに2つの打ち上げ記録を行い、アッサンブロイドの複数の場所から同時に記録できるという利点があります。