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人工培養された小さな脳がヒトと類似した脳波を発生

2019年9月3日(火)18時30分
松岡由希子

10カ月が経過した脳オルガノイド Muotri Lab/UCTV

<米カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究チームは、実験室で人工培養された脳からヒトのものと類似した脳波を発生させることに成功した......>

実験室で人工培養された脳からヒトのものと類似した脳波が発生したことが、このほど世界で初めて確認された。

幹細胞生物学の学術雑誌「セル・ステム・セル」で2019年8月29日に公開された研究論文によると、米カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)のアリソン・ムオトリ教授を中心とする研究チームは、ヒトの多能性幹細胞から試験管内で作製した「脳オルガノイド(組織構造体)」と呼ばれる豆粒大の人工脳をヒトの脳に似た細胞構造を持つものへと発達させることに成功。

培養開始からおよそ2ヶ月で脳波が検出されはじめた。未熟児の脳でみられるように、信号はまばらで、同じ周波数であったという。その後、「脳オルガノイド」が成長していくにつれて、信号が定期的に現れるようになり、様々な周波数が検出された。これは「脳オルガノイド」のニューラルネットワーク(神経網)がさらに発達したことを示すものだ。

ヒトのような機能的ニューラルネットワークに発達

「脳オルガノイド」は、脳の発達環境を模した培養液中に幹細胞を置き、これを様々な種類の脳細胞に分化させ、三次元構造へと自己組織化することにより形成されたもので、ヒトの正常な神経発達や脳の進化の解明、疾病のモデル化、創薬スクリーニングなどに活用されている。

これまでにもヒトの脳に似た「脳オルガノイド」が作製された例はあるが、ヒトのような機能的ニューラルネットワークへと発達させたのは今回が初めてだ。

研究チームでは、培地の製法を最適化するなど、幹細胞の成長によりよい方法を設計し、神経活動をマルチ電極アレイ(MEA)でモニタリングしながら、10ヶ月にわたって「脳オルガノイド」を培養した。これによって、「脳オルガノイド」が従来の手法によるものに比べてより成熟させることができたとみられている。

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外側でより成熟した「脳オルガノイド」Muotri Lab/UC San Diego

自閉症、てんかん、統合失調症などの解明に役立てたい......

なお、「脳オルガノイド」が意識などの精神活動を有しているとは考えにくい。ムオトリ教授は「この『脳オルガノイド』は非常に初歩的なモデルであり、他の脳の部位や構造を持っていない。『脳オルガノイド』が発する脳波は、実際の脳の活動とは関係がないだろう」としたうえで、「将来的には、行動や思考、記憶を制御するヒトの脳の信号と近しいものが検知されるようになるかもしれない」と述べている。

研究チームでは、今後、「脳オルガノイド」を改善し、自閉症、てんかん、統合失調症など、ニューラルネットワークの機能不全に関連する疾病のさらなる解明に役立てたい考えだ。

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