幹細胞イノベーションがどのように高度な神経科学研究を行ったか

人間の脳を研究する際のゲーティング要因の1つは、実際に機能している人間の脳組織を研究する能力を持っていることです。その結果、多くの科学的研究が哺乳類の代理としてげっ歯類で行われています。このアプローチの欠点は、げっ歯類の脳の構造と機能が異なることです。ジョンズホプキンスによると、構造的には、人間の脳は約30パーセントのニューロンと70パーセントのグリア細胞ですが、マウスの脳は反対の比率です[1]。 MITの研究者は、人間のニューロンの樹状突起がげっ歯類のニューロンとは異なる方法で電気信号を運ぶことを発見しました[2]。革新的な代替手段は、幹細胞技術を使用して人間の脳組織を成長させることです。

幹細胞は、分化した細胞を生み出す特殊化されていない細胞です。これは80年代にさかのぼる比較的最近の発見です。胚性幹細胞は、1981年に英国のカーディフ大学のマーティンエヴァンス卿によって最初に発見され、その後ケンブリッジ大学で2007年のノーベル医学賞受賞者として発見されました[3]。

1998年、分離されたヒト胚性幹細胞は、ウィスコンシン大学マディソン校のJamesThomsonとジョンズホプキンス大学ボルチモア校のJohnGearhartによって研究室で培養されました[4]。

8年後、日本の京都大学の山中伸弥は、ウイルスを使ってマウスの皮膚細胞を多能性幹細胞に変換し、4つの遺伝子を導入する方法を発見しました[5]。多能性幹細胞は、他の種類の細胞に成長する能力があります。山中は、ジョンB.ガードンとともに、成熟細胞を再プログラムして多能性になることができるという発見により、2012年ノーベル生理学・医学賞を受賞しました[6]。この概念は、人工多能性幹細胞、またはiPSCとして知られています。

2013年、マデリーンランカスターとユルゲンノブリッヒが率いるヨーロッパの科学者研究チームは、ヒト多能性幹細胞を使用して3次元（3D）脳オルガノイドを開発しました。 。 [7]。"以前のニューロンモデルが2Dで培養されたため、これは大きな進歩でした。

最近では、2018年10月に、タフツ大学主導の科学者のチームが、少なくとも9か月間自発的な神経活動を示した人間の脳組織の3Dモデルを作成しました。この研究は2018年10月に ACS Biomaterials Science＆Engineering、米国化学会誌 [8].

マウスにおける幹細胞の最初の発見から、40年以内に多能性幹細胞から成長する3Dヒトニューラルネットワークモデルまで、科学の進歩のペースは指数関数的でした。これらの3D人間の脳組織モデルは、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、筋ジストロフィー、てんかん、筋萎縮性側索硬化症（ALSまたはルーゲーリック病としても知られる）、およびその他の多くの脳の疾患や障害の新しい治療法を発見するための研究を進めるのに役立つ可能性があります。神経科学が研究に使用するツールは高度化しており、幹細胞は人類に利益をもたらす進歩の加速に重要な役割を果たしています。

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2.ロッソ、キャミ。 「なぜ人間の脳はより高い知性を発揮するのですか？」 今日の心理学。 2018年10月19日。

3.カーディフ大学。 「マーティン・エヴァンス卿、ノーベル医学賞。」 2018年10月23日http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evansから取得

4. ハートビュー。 「幹細胞のタイムライン。」 2015年4月-6月。 2018年10月23日にhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#から取得

5. Scudellari、Megan。 「iPS細胞が世界をどのように変えたか。」 自然。 2016年6月15日。

6.ノーベル賞（2012-10-08）。 「2012年ノーベル生理学・医学賞[プレスリリース]。 2018年10月23日https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/から取得

7. Rojahn、スーザン・ヤング。 「科学者は3Dの人間の脳組織を成長させます。」 MITテクノロジーレビュー。 2013年8月28日。

1. Cantley、William L。;ドゥ、チュアン; Lomoio、Selene;デパルマ、トーマス; Peirent、Emily; Kleinknecht、ドミニク;ハンター、マーティン; Tang-Schomer、Min D。;テスコ、ジュゼッピーナ;カプラン、デビッドL.」多能性幹細胞からの機能的で持続可能な3Dヒトニューラルネットワークモデル。」ACS Biomaterials Science＆Engineering、米国化学会誌。 2018年10月1日。