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国立精神・神経センター
神経研究所 疾病研究第四部第三研究室

国立精神・神経センター,神経研究所,疾病研究第四部第三研究室
「3次元人工神経組織素子」の技術開発に関する意見交換や
共同研究の提案



 神経幹細胞をシート状に培養し,それを多重に重ね合わせる事で3次元構造を有する神経幹細胞人工組織を作り出した。この3次元人工組織はマウス脳に移植可能でニューロンを生み出す能力を有し,マウス脳損傷に対しても治療効果が確認された。移植材料としてのみならず神経毒性検査キット,多重電極アレイユニットへの連結によるバイオセンサー,バイオコンピューター部品等へも利用可能である。この研究テーマの応用分野や課題について意見交換,共同開発を提案する。


●技術ニーズ
画像 脳損傷やアルツハイマー病,パーキンソン病等における中枢神経系ニューロンの脱落は脳の学習・記憶等の高次機能に大きな障害をもたらし,根本的な治療法は現在無い。胚性幹細胞や自家幹細胞の移植は,損傷したニューロンを回復させる可能性を秘めた次世代の治療法だ。しかし,移植細胞から生み出されるニューロンの動態や神経ネットワークへの組み込まれ方は多くの不確定な要素を含み,移植後の人為的な制御は困難である。試験管内で神経幹細胞を用いて神経組織レベルまで3次元的に構築する事が出来れば移植前にニューロンの動態や神経ネットワークを制御でき,脳の損傷部位に適合したプログラム可能な移植素材による画期的な脳損傷の治療法が確立できる。
 また現在,高次神経機能に関する薬物の毒性検査は動物実験でのみ可能だが,高コストと動物倫理の問題を孕んでいる。試験管内で作られた人工神経組織は薬物の神経毒性をより脳に近い環境で検査可能で,ハイスループットな動物実験代替法として応用可能である。さらに,多重電極アレイユニットへ連結し電気的信号の入出力を可能とすれば,記憶・学習能力を内有する素子としてハイブリット型ニューロコンピューター等の次世代技術への応用展開も拓ける。

●研究テーマ/技術成果
 3次元構造を有する人工神経組織を創成し医学,薬学,工学など多方面への応用を計る。具体的には,以下の研究テーマを中心としている。

1. 神経幹細胞をシート状に培養してニューロンならびにグリア細胞に分化させる。
2. 温度応答性接着特性を有する培養基質を用いて細胞シートを回収,重層する事で3次元構造を有する人工神経組織を作り出す。この人工神経組織の脳の損傷に対する治療効果に関して研究する。
3. 高次脳機能に対し毒性を示す薬物を用い,人工神経組織の神経毒性試験への適応可能性を探る。
4. 多重電極アレイをインターフェイスとして用い,人工神経組織内ニューロンに対する電気的入力・出力系を構築し,外世界シミュレーター等を人工神経組織によって自発的に学習・制御させる方法論を研究する。


●特徴
1. 移植可能でかつ治療効果を有する3次元構造を有する人工神経組織の開発。
2. アルツハイマー病,パーキンソン病等の難治性脳疾患に対する根本的治療法となる可能性を有する。
3. プログラム可能な人工神経組織で多様な脳疾患に対応可能である。
4. 種々の神経毒性試験に応用可能である。
5. 学習・記憶機能を有する人工神経組織の世界初の開発となる。


●実用化に向けた課題
1. 臨床応用にはサル等での治療効果ならびに安全性の試験が必要。
2. 人工神経組織の長期凍結保存法の開発が必要。
3. 3次元構造を有する人工神経組織に適合可能な多重電極アレイを開発する必要がある。


●今回の提案内容
 3次元構築を有するプログラム可能な人工神経組織の実用化に向け,企業,研究機関と意見交換を行い,共同開発パートナーを募集する。具体的には将来の臨床応用にむけたサル等の動物での治療効果ならびに安全性試験,人工組織の凍結保存法の改善や新しいタイプの多重電極アレイの開発と人工神経組織への機能的連結技術の開発を目指す。

●論文/特許実績
出願準備中:2件

●備考
本成果は,新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO技術開発機構)産業技術研究助成事業による研究成果です。

【本件に関するお問い合わせ】
国立精神・神経センター 神経研究所 疾病研究第四部 第三研究室 室長 青木俊介
TEL:042-346-1715 FAX:042-346-1745
e-mail:aokis@ncnp.go.jp
URL:http://www.ncnp.go.jp/nin/guide/r4/index.html


記事要点掲載先:Biotechnology Japan


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