移植されたヒト脳オルガノイドによる皮質脊髄路に沿った軸索の伸長

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Stem Cell Reports.2020 Jul;S2213-6711(20)30237-X. doi: 10.1016/j.stemcr.2020.06.016.Epub 2020-07-02.

移植されたヒト脳オルガノイドによる皮質脊髄路に沿った軸索の伸長

Axonal Extensions along Corticospinal Tracts from Transplanted Human Cerebral Organoids.

Takahiro Kitahara
Hideya Sakaguchi
Asuka Morizane
Tetsuhiro Kikuchi
Susumu Miyamoto
Jun Takahashi

PMID: 32679062 DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.06.016.

抄録

細胞置換による失われた神経回路の再構築は、大脳皮質損傷後の神経学的欠損に対する可能性のある治療法である。脳オルガノイドは細胞移植の新たな供給源となり得るが、オルガノイドの細胞組成は発生の時間経過に伴って変化するため、どの発生段階のオルガノイドが皮質脊髄路の再構築に最も適しているのかは不明である。ここでは、ヒト胚性幹細胞由来の大脳オルガノイド（6w-オルガノイドまたは10w-オルガノイド）を分化後6週目または10週目にマウスの大脳皮質に移植した。6w-オルガノイドは皮質脊髄路に沿ってより多くの軸索を伸長させたが、増殖細胞の割合が高く移植片の過成長を引き起こした。10w-オルガノイドの軸索延長は数は少ないが、脳損傷後1週間後に移植した場合には軸索延長が増加した。最後に、10wオルガノイドを移植したサルの脳では、10wオルガノイドが軸索を延長していた。これらの結果は、脳損傷や脳卒中に対する細胞置換療法の開発に貢献するものである。

The reconstruction of lost neural circuits by cell replacement is a possible treatment for neurological deficits after cerebral cortex injury. Cerebral organoids can be a novel source for cell transplantation, but because the cellular composition of the organoids changes along the time course of the development, it remains unclear which developmental stage of the organoids is most suitable for reconstructing the corticospinal tract. Here, we transplanted human embryonic stem cell-derived cerebral organoids at 6 or 10 weeks after differentiation (6w- or 10w-organoids) into mouse cerebral cortices. 6w-organoids extended more axons along the corticospinal tract but caused graft overgrowth with a higher percentage of proliferative cells. Axonal extensions from 10w-organoids were smaller in number but were enhanced when the organoids were grafted 1 week after brain injury. Finally, 10w-organoids extended axons in cynomolgus monkey brains. These results contribute to the development of a cell-replacement therapy for brain injury and stroke.