用于名古屋大和ALS等神经肌肉疾病研究的人体神经肌肉组织模型

名古屋大学于4月23日发表了以阐明“肌萎缩侧索硬化症（ALS）”、“脊髓延髓肌萎缩症（SBMA）”和“肌肉减少症”等神经肌肉疾病的发病机制和应用于治疗药物开发为目的的“人类神经肌肉组织模型”的开发。

该研究结果基于名古屋大学 工学研究科的清水一典副教授、山本一贵研究生和本田博之教授的研究小组。详细信息发表在英国皇家化学学会出版的“芯片实验室”上。

在人体内，脊髓中存在的下运动神经元胞体传递信号的“轴突”延伸到骨骼肌，轴突末端与骨骼肌细胞形成“神经肌肉接头”。然后，通过将信号从运动神经元传递到骨骼肌来诱导自发运动的机制。

运动神经元、神经肌肉接头和肌肉细胞在体内的排列示意图（来源：名古屋大学新闻稿PDF）

这些运动神经元、神经肌肉接头和骨骼肌受到一些不良影响而引起的神经肌肉疾病包括ALS和SBMA等，以及与衰老相关的肌肉量减少、肌肉力量和身体机能下降的肌肉减少症等。这些疾病会损害身体的运动功能，降低生活质量(QOL)，并且某些疾病可能是致命的。而目前针对这些神经肌肉疾病的有效治疗方法很少。

在此背景下，研究小组旨在开发一种神经肌肉组织模型，以阐明神经肌肉疾病的发病机制和应用于治疗药物的开发。在开发模型时，考虑满足以下3个规范很重要。

1.   通过从运动神经元发出的信号可以测量收缩的培养肌肉组织的收缩力。

2.    可模拟生物体内部，长时间将运动神经元胞体和肌肉细胞的位置分离并进行培养。

3.    对运动神经元的细胞体、轴突、肌肉组织分别进行药物添加和物理刺激。

据报道，虽然目前为止有一些制作神经肌肉组织模型的技术，但就研究小组所掌握的情况来看，还没有完全满足上述3个规范的技术。如果可以开发出满足这3个规范的模型，就能实现更接近生态的功能，有望成为能够进行功能评估的神经肌肉组织模型，这是以往的方法无法做到的。

因此，在本研究中，新创建了一种细胞培养微装置，并使用它构建了神经肌肉细胞模型，并同时培养了源自人类iPS细胞的运动神经元假体和由人类肌细胞构筑的培养肌组织。

本研究开发的人体神经肌肉组织模型。(A) 神经肌肉组织模型的三维视图。(B) 神经肌肉组织模型的横截面示意图。(C) 运动神经元室的设计。(D) 构建的神经肌肉组织模型的显微观察结果（来源：名古屋大学新闻稿PDF）

结果，确认满足三个规范，并基于这些结果，研究小组使用开发的人体神经肌肉组织模型，以肌肉组织的收缩力为指标，可以长期评估运动神经元的细胞体、轴突、肌细胞以及各自作用的候选药物的效果。

此外，由于与在市场出售的24孔板兼容，因此可以相对容易地进行药效评估，并通过使用源自各种疾病的运动神经元和肌肉细胞，可以用于广泛的神经肌肉疾病治疗方法的开发，因此此次开发的人类神经肌肉组织模型有望应用于社会领域。

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