ヒト胚性幹細胞から脳オルガノイドを生成するための静的自己指向法

無数の実用的および倫理的な制限のために、人間の脳を研究する上で非常に困難がありました。げっ歯類を利用した研究は人間の脳の理解にとって重要でしたが、マウスの脳には多くの異種があります^。興味深いことに、マウスは霊長類脳^3、4よりも少なくとも7倍少ないニューロン密度を有する。霊長類は進化的な観点からげっ歯類よりも人間に近いですが、ほとんどの研究者が一緒に働くのは現実的ではありません。このプロトコルの目的は、脳細胞の多様性と細胞組織を維持しながら、異種の基下膜マトリックスまたは外因性成長因子を必要とせずに、簡略化された安価な方法を使用して人間の脳の多くの重要な特徴を再現することであった。

サザイ研究室からの造形研究は、胚体の血清自由培養(SFEBq)法を用いて、シグナル化胚性幹細胞(ESC)5,6から2次元および3次元神経細胞型を生成した。多くのヒト脳オルガノイド法は、シグナル化された^ESC7から比較的類似した経路をたどってきた^{、 8}.対照的に、このプロトコルは、外因性成長因子¹¹の追加前のパスカ研究所の脳オルガノイドプロトコルの^{初期段階と}同様に、トムソンおよび張研究所の精液作業の初期段階と同様に、分離されたヒトESC(hESC)のクラスターから始まる。下地膜マトリックス(例えば、マトリゲル)は、多くの脳オルガノイドプロトコルに利用されており、有効な足場⁸であることが示されている。しかし、最も一般的に使用される基下膜マトリックスは、生産¹²のバッチ変動にバッチで未知の量の成長因子と共精製するので、合併症なしでは来ない。さらに、これらのマトリックスは、画像化を複雑にし、汚染およびコストのリスクを高めることができます。

人間の脳オルガノイドは多くの質問に答えるために使用することができますが、心に留心する特定の制限があります。一つには、胚性幹細胞から始まり、オルガノイドは老化した脳よりも未熟な脳によく似ているため、アルツハイマー病のような老年期に起こる疾患の理想的なモデルではない可能性があります。第二に、我々のプロトコルは、脳の前脳、中脳および後脳のマーカーを発見し、協調して複数の脳領域からの細胞に対する治療または疾患の効果を研究するのに有用であるが、他のプロトコルは、特定の脳領域^13、14に集中するために従うことができる。最後に、オルガノイドモデルのもう一つの制限は、大きさのものであり、人間の脳の平均長さは約167mmであり、攪拌を用いて作られた脳オルガノイドは4mm⁸まで成長し、このプロトコルによって形成されたオルガノイドは1〜2週間に成長する。それにもかかわらず、このプロトコルは、ヒトの脳組織および複数の細胞型の相互作用を研究するための重要なツールを提供する。