JP5783504B2 - Methods for assessing impact on embryonic programming - Google Patents

Methods for assessing impact on embryonic programming Download PDF

Info

Publication number
JP5783504B2
JP5783504B2 JP2009081497A JP2009081497A JP5783504B2 JP 5783504 B2 JP5783504 B2 JP 5783504B2 JP 2009081497 A JP2009081497 A JP 2009081497A JP 2009081497 A JP2009081497 A JP 2009081497A JP 5783504 B2 JP5783504 B2 JP 5783504B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
neurosphere
cell
cells
embryonic
programming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009081497A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010227079A (en
Inventor
秀子 曽根
秀子 曽根
麗子 永野
麗子 永野
誠一郎 大迫
誠一郎 大迫
航 宮崎
航 宮崎
哲 今西
哲 今西
宏美 赤沼
宏美 赤沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Environmental Studies
Original Assignee
National Institute for Environmental Studies
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Environmental Studies filed Critical National Institute for Environmental Studies
Priority to JP2009081497A priority Critical patent/JP5783504B2/en
Publication of JP2010227079A publication Critical patent/JP2010227079A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5783504B2 publication Critical patent/JP5783504B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、神経細胞系モデルの作成方法、それに用いるES細胞に由来する細胞からなるニューロスフィア前駆体、上記神経細胞系モデルを用いる、胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法、胎生プログラミングに対する影響を評価するための方法、病変リスクを予測するための方法及び胎生プログラミングに対する影響を有する物質をスクリーニングするための方法に関する。   The present invention relates to a method for creating a neuronal cell model, a neurosphere precursor composed of cells derived from ES cells used therein, a method for measuring the effect on embryonic programming using the neuronal cell model, and the effect on embryonic programming The present invention relates to a method for evaluating the risk, a method for predicting the risk of lesions, and a method for screening substances having an effect on embryonic programming.

化学物質の生体影響を取りまく状況には、化学物質の情報不足、アレルギー疾患や神経系障害など旧来のリスク評価では見過ごされてきた健康影響の増加、さらには、これらの影響が胎児期曝露による晩発影響(胎生プログラミング)であるとの指摘などがある。生体リスク(生物の健康リスク)の管理のうえでは、これらの指摘事項をクリアすることが必要である。そのためには、多種多様な化学物質ばかりでなく、多種多様なエンドポイントの評価が可能であり、簡便かつ高速多験体を解析することができる毒性評価システムの構築が求められている。さらに、成体の各臓器の発生・発育段階を模倣するモデル細胞系の確立も所望されている。   The situation surrounding the biological effects of chemical substances includes lack of information on chemical substances, an increase in health effects that have been overlooked in traditional risk assessments such as allergic diseases and nervous system disorders, and further, these effects are caused by exposure to prenatal exposure. There are some indications that this is a developmental effect (embryonic programming). It is necessary to clear these indications when managing biological risks (biological health risks). For this purpose, there is a demand for the construction of a toxicity evaluation system that can evaluate not only a wide variety of chemical substances but also a wide variety of endpoints, and that can analyze simple and high-speed specimens. Furthermore, establishment of a model cell line that mimics the development and developmental stages of adult organs is also desired.

神経機能障害に及ぼす影響を評価するための方法として、神経芽細胞を用いる方法も報告されているが(特許文献1)、胎生プログラミングを評価する方法は、いまだ開発されていない。   A method using neuroblasts has also been reported as a method for evaluating the influence on neurological dysfunction (Patent Document 1), but a method for evaluating embryonic programming has not yet been developed.

特開2006−325551号公報JP 2006-325551 A

本発明は、簡便かつ高速多験体を解析することができる胎生プログラミングの評価システムを提供する。   The present invention provides a fetus programming evaluation system that can easily and rapidly analyze a multi-specimen.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、神経細胞系モデルの作成方法、それに用いるES細胞に由来する細胞からなるニューロスフィア前駆体、上記神経細胞系モデルを用いる、胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法、胎生プログラミングに対する影響を評価するための方法、病変リスクを予測するための方法及び胎生プログラミングに対する影響を有する物質をスクリーニングするための方法を開発し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors use a neurosphere system model, a neurosphere precursor composed of cells derived from ES cells used therefor, and the above-described neuronal cell model. Developed a method for measuring the effect on embryonic programming, a method for assessing the effect on embryonic programming, a method for predicting lesion risk and a method for screening substances having an effect on embryonic programming, Completed the invention.

すなわち、本発明は、下記のとおりである。
[1]神経細胞系モデルを作成するための、ES細胞に由来する細胞からなるニューロスフィア前駆体。
[2]上記ES細胞が、ヒトES細胞である、[1]に記載のニューロスフィア前駆体。
[3]下記工程:
ES細胞からなるマイクロスフィアを神経誘導因子に暴露させ、ニューロスフィア前駆体を形成させること、
得られたニューロスフィア前駆体を、神経細胞培養用容器を用いて神経誘導培地中で培養することによってニューロスフィアを構成する細胞を成熟神経細胞に分化させること
を含む、神経細胞系モデルの作成方法。
[4]上記神経細胞培養用容器が、オルニチン・ラミニンコートプレートである、[3]に記載の神経細胞系モデルの作成方法。
[5]全工程が、20日間で終了する、[4]に記載の神経細胞系モデルの作成方法。
[6]下記工程:
ES細胞からなるマイクロスフィアとサンプルとを接触させること、
上記マイクロスフィアからサンプルを分離すること、
上記マイクロスフィアの一部を神経誘導因子に暴露し、ニューロスフィア前駆体を形成させるとともに、残りの一部からトータルRNAを回収し、遺伝子の発現量を測定すること、
得られたニューロスフィア前駆体を、神経細胞培養用容器を用いて神経誘導培地中で培養することによってニューロスフィアを構成する細胞を成熟神経細胞に分化させる、神経細胞系モデルを作成すること、
得られた神経細胞系モデルの細胞形態を測定すること
を含む、胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。
[7]上記神経細胞培養用容器が、オルニチン・ラミニンコートプレートである、[6]に記載の胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。
[8]上記遺伝子が、下記:
ERα、ERβ、AR、RARα及びRARβからなる群より選択される1以上の核内レセプター遺伝子と、
DTNBP1、NRG1、DAO、DAOA、RGS4、CAPON、PPP3CC、TRAR4、VCFS、COMT、PRODH、DHHC、ZDHHC8、DISC1及びGRM5からなる群より選択される1以上の統合失調症の感受性遺伝子、
Tsc1、Tsc2、Fmr1、Ube3a、Reln、Nlgn3、Foxp2、Cntnap2、Slc6a4、Gabrb3、Mecp2及びEn2からなる群より選択される1以上の自閉症関連遺伝子、
EphrinB、EphB、Sema3A、PlexinA、Sema7A、Itgb1、Netrin1、Slit1、Robo2、Cxcl12、Cxcr4、NetrinG、NGL1、Unc5からなる群より選択される1以上の軸索ガイダンス関連遺伝子、
Foxg1、Emx1、Emx2、Nkx2.1、Otx1、Otx2、En1、Gbx2、Hoxb1及びHoxa2からなる群より選択される1以上の脳セグメンテーション関連遺伝子、
Snca、Uchl1、Apoe、Park7、Apbb1、Bcl2、Ube2l1、Ubqln1、Bax、Cdk5、Ubb、Als2、Gtf2a1、Bace1、App、Psen1、Ide、Ccs、Sod1及びGpx1からなる群より選択される1以上の神経疾患関連遺伝子、
Nanog、Klf4、Zfp42、Pou5f1、Fgfr1、Nestin、Tuj1、Map2、Olig2、Gfap、Raf1、Atbf1、Pla2g6、Cdyl、Mapk3、Shc1、Hras1、Rps6ka1、Mapk1、Smarcad1、Gbx2、Sall1、Map2k1、Fos及びRif1からなる群より選択される1以上の神経発達関連遺伝子、
Th、Slc6a3、Snca、Ube1、Ubch7、Park2、Uch1、Park7、Casp9、Casp3及びCasp7からなる群より選択される1以上のパーキンソン病関連遺伝子、及び/又は
App、Bace、Psen、ApoE、Ide、Mme、Il1r1、Tnfrsf1a、Casp3及びCasp7からなる群より選択される1以上のアルツハイマー病関連遺伝子との組合わせである、[7]に記載の胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。
[9]上記細胞形態が、ニューロスフィアの面積、ニューロスフィアの真円率、ニューロスフィアの個数、細胞数、核の面積、ニューロスフィアの円周、神経突起の長さ、神経突起の交差点の個数及び神経突起の分岐点の個数である、[7]に記載の胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。
[10]上記細胞形態の測定を、マルチチャンネル細胞画像解析装置によって行う、[9]に記載の胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。
[11][6]に記載の方法によって得られた上記遺伝子発現量及び上記細胞形態の測定値を、サンプルで処理しない場合か又は胎生プログラミングに対する影響が知られている物質についての測定値と対比する、胎生プログラミングに対する影響を評価するための方法。
[12]上記胎生プログラミングに対する影響を、ベジアンネットワークシステムを用いて評価する、[11]に記載の胎生プログラミングに対する影響を評価するための方法。
[13][6]に記載の方法によって得られた上記遺伝子発現量及び上記細胞形態の測定値を、胎生プログラミングに対する影響が知られている物質についての測定値と対比することを含む、病変リスクを予測するための方法。
[14][6]に記載の方法によって得られた上記遺伝子発現量及び上記細胞形態の測定値を、サンプルで処理しない場合の測定値と対比する、胎生プログラミングに対する影響を有する物質をスクリーニングするための方法。
[15] 上記胎生プログラミングに対する影響を有する物質が、環境化学物質、医薬品又は農薬である、[14]に記載のスクリーニングするための方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A neurosphere precursor composed of cells derived from ES cells for creating a neuronal cell model.
[2] The neurosphere precursor according to [1], wherein the ES cell is a human ES cell.
[3] The following steps:
Exposing microspheres composed of ES cells to nerve inducers to form neurosphere precursors;
A method for creating a neuronal cell model, comprising differentiating cells constituting neurospheres into mature neurons by culturing the obtained neurosphere precursor in a nerve induction medium using a container for neuronal cell culture .
[4] The method for creating a nerve cell system model according to [3], wherein the nerve cell culture container is an ornithine / laminin coated plate.
[5] The method for creating a neuronal cell model according to [4], wherein all steps are completed in 20 days.
[6] The following steps:
Contacting a sample with a microsphere composed of ES cells;
Separating a sample from the microsphere;
Exposing a part of the microsphere to a nerve inducer to form a neurosphere precursor, collecting total RNA from the remaining part, and measuring the expression level of the gene;
Creating a neuronal cell system model for differentiating the neurosphere-forming cells into mature neurons by culturing the obtained neurosphere precursor in a nerve induction medium using a neuron culture vessel,
A method for measuring the effect on embryonic programming comprising measuring the cell morphology of the resulting neural cell lineage model.
[7] The method for measuring an influence on embryonic programming according to [6], wherein the nerve cell culture container is an ornithine / laminin coated plate.
[8] The gene is as follows:
One or more nuclear receptor genes selected from the group consisting of ERα, ERβ, AR, RARα and RARβ;
One or more susceptibility genes for schizophrenia selected from the group consisting of DTNBP1, NRG1, DAO, DAOA, RGS4, CAPON, PPP3CC, TRAR4, VCFS, COMT, PRODH, DHHC, ZDHHC8, DISC1 and GRM5,
One or more autism-related genes selected from the group consisting of Tsc1, Tsc2, Fmr1, Ube3a, Reln, Nlg3, Foxp2, Cntnap2, Slc6a4, Gabrb3, Mecp2 and En2,
One or more axon guidance-related genes selected from the group consisting of EphrinB, EphB, Sema3A, PlexinA, Sema7A, Itgb1, Netrin1, Slit1, Robo2, Cxcl12, Cxcr4, NetrinG, NGL1, Unc5,
One or more brain segmentation-related genes selected from the group consisting of Foxg1, Emx1, Emx2, Nkx2.1, Otx1, Otx2, En1, Gbx2, Hoxb1 and Hoxa2;
Snca, Uchl1, Apoe, Park7, Apbb1, Bcl2, Bcl2, Ube2l1, Ubqln1, Bax, Cdk5, Ubb, Als2, Gtf2a1, a group consisting of Base1, App, Psen1, Ide, Ccs, and Sod1Gp, and Sod1Gp, Sod1Gp Disease-related genes,
Nanog, Klf4, Zfp42, Pou5f1, Fgfr1, Nestin, Tuj1, Map2, Olig2, Gfap, Raf1, Atbf1, Pla2g6, Cdyl, Mapk3, Shc1, Hras1, Rps6k1, Hps1, Rps6k One or more neurodevelopmental genes selected from the group consisting of:
One or more Parkinson's disease-related genes selected from the group consisting of Th, Slc6a3, Snca, Ube1, Ubch7, Park2, Uch1, Park7, Casp9, Casp3 and Casp7, and / or App, Bace, Psen, ApoE, Ide, Mme A method for measuring the effect on embryonic programming according to [7], which is a combination with one or more Alzheimer's disease-related genes selected from the group consisting of Il1r1, Tnfrsf1a, Casp3 and Casp7.
[9] The cell morphology is neurosphere area, neurosphere roundness, number of neurospheres, number of cells, nucleus area, neurosphere circumference, neurite length, number of neurite intersections And the number of neurite branching points according to [7], the method for measuring the influence on embryonic programming.
[10] The method for measuring an influence on embryonic programming according to [9], wherein the measurement of the cell morphology is performed by a multichannel cell image analyzer.
[11] The measured values of the gene expression level and the cell morphology obtained by the method according to [6] are compared with the measured values for substances not treated with a sample or known to have an effect on embryonic programming. To evaluate the impact on embryonic programming.
[12] The method for evaluating the influence on the embryonic programming according to [11], wherein the influence on the embryonic programming is evaluated using a Bezier network system.
[13] A lesion risk comprising comparing the measured value of the gene expression level and the cell morphology obtained by the method according to [6] with a measured value of a substance having a known effect on embryonic programming. Method to predict.
[14] In order to screen for a substance having an influence on embryonic programming, in which the measured value of the gene expression and the measured value of the cell morphology obtained by the method according to [6] are compared with the measured value when not treated with a sample. the method of.
[15] The method for screening according to [14], wherein the substance having an influence on embryonic programming is an environmental chemical substance, a pharmaceutical product, or an agricultural chemical.

本発明の方法を用いることによって、胎生プログラミングに対する影響を評価することができる。また、本発明の方法を用いて胎児期曝露による晩発影響のハイスループット解析を実施したならば、多種多様な化学物質についての生体(健康)影響を予見する情報の利用が可能となる。このことによって、生体(健康)影響予測が可能となり、化学物質曝露の被害を未然に防ぐことも可能となる。   By using the method of the present invention, the impact on embryonic programming can be evaluated. In addition, if a high-throughput analysis of late effects due to fetal exposure is performed using the method of the present invention, it is possible to use information for predicting biological (health) effects on a wide variety of chemical substances. This makes it possible to predict the impact on the living body (health) and to prevent damage from exposure to chemical substances.

本発明の方法の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the method of the present invention. 対照群(0.1%DMSO)のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network figure of the multi information of a control group (0.1% DMSO). PCB(10−8M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network figure of the multi information of a PCB (10 <-8> M) treatment group. E2(10−8M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network figure of the multi information of an E2 (10 <-8> M) treatment group. PMT(10−5M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network figure of the multi information of a PMT (10 <-5> M) treatment group. DHT(10−8M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network figure of the multi information of a DHT (10 <-8> M) treatment group. TMD(10−5M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network diagram of the multi information of a TMD (10 <-5> M) treatment group. BPA(10−10M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network diagram of multi information of a BPA (10 −10 M) treatment group. DEHP(10−4M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network figure of the multi information of a DEHP (10 <-4> M) treatment group. T3(10−8M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network figure of the multi information of a T3 (10 <-8> M) treatment group. MPA(10−4M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network diagram of multiple information of MPA (10 −4 M) treatment group. DEX(10−8M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network diagram of the multi information of a DEX (10 <-8> M) treatment group. CPM(10−5M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a network figure of the multi information of a CPM (10 <-5> M) treatment group. TCDD(10−8M)処置群のマルチ情報のネットワーク図である。It is a multi-information network diagram of the TCDD (10 −8 M) treatment group.

本発明において神経細胞系モデルとは、ニューロン(MAP2陽性面積)が占める面積比が総細胞面積の20〜50%程度であり、かつ、グリア細胞(GFAP陽性細胞の占める面積)が占める面積比が総細胞面積の50〜80%程度のであるものをいう。   In the present invention, a neuronal cell model is an area ratio occupied by neurons (MAP2-positive area) of about 20 to 50% of the total cell area, and an area ratio occupied by glial cells (area occupied by GFAP-positive cells). It is about 50 to 80% of the total cell area.

本発明においてES細胞とは、動物の発生初期段階である胚盤胞期の胚の一部に属する内部細胞塊より作られ、分化多能性及び無限増殖能を有する細胞をいう。動物は、好ましくは哺乳動物であり、より好ましくは、マウス又はヒトであり、最も好ましくは、ヒトである。また、本発明では、ES細胞の代わりにiPS細胞を用いることもできる。   In the present invention, an ES cell refers to a cell that is made from an inner cell mass belonging to a part of an embryo in the blastocyst stage, which is an early stage of animal development, and has pluripotency and infinite proliferation ability. The animal is preferably a mammal, more preferably a mouse or a human, and most preferably a human. In the present invention, iPS cells can also be used instead of ES cells.

本発明においてニューロスフィア前駆体とは、神経幹細胞マーカーや神経発生初期マーカーが発現するが、グリア細胞は発生していない細胞凝集体のことをいう。成熟神経細胞の分化のためには、ニューロスフィア前駆体の平均直径が640μmであることが好ましい。   In the present invention, the neurosphere precursor refers to a cell aggregate that expresses a neural stem cell marker or an early neurogenesis marker but does not generate a glial cell. For the differentiation of mature neurons, the average diameter of the neurosphere precursor is preferably 640 μm.

本発明においてマイクロスフィアとは、45〜200個の細胞、好ましくは、50〜150個の細胞、より好ましくは、98個の細胞が凝集した球状の塊をいう。成熟神経細胞の分化のためには、ニューロスフィア前駆体の平均直径が210μm(オルチニンラミニンコートに播く直前の直径が210μmであり、オルチニンラミニンコートで培養後の20日目はニューロスフィアの平均直径は640μmとなる)であることが好ましい。マイクロスフィアの平均直径は、好ましくは、100〜300μm、より好ましくは、200〜250μm、最も好ましくは、210μmである。   In the present invention, the microsphere refers to a spherical mass in which 45 to 200 cells, preferably 50 to 150 cells, more preferably 98 cells are aggregated. For the differentiation of mature neurons, the average diameter of the neurosphere precursor is 210 μm (the diameter just before seeding on the ortinin laminin coat is 210 μm, and on the 20th day after culturing in the ortinin laminin coat, the average diameter of the neurosphere is 640 μm). The average diameter of the microspheres is preferably 100 to 300 μm, more preferably 200 to 250 μm, and most preferably 210 μm.

本発明において神経誘導因子とは、未分化細胞を神経細胞に誘導する能力を有する物質をいい、例えば、レチノイン酸を挙げることができる。レチノイン酸の処理濃度は、好ましくは、高濃度(10−6M)、中濃度(10−7M)又は極めて低濃度(10−9M)であり、より好ましくは、低濃度(10−8M)である。 In the present invention, the nerve inducer refers to a substance having the ability to induce undifferentiated cells into nerve cells, and examples thereof include retinoic acid. The treatment concentration of retinoic acid is preferably high (10 −6 M), medium (10 −7 M) or very low (10 −9 M), more preferably low (10 −8 M). M).

本発明において神経細胞培養容器とは、神経誘導前のES細胞を大きさや分化の速度を均一にし、ニューロスフィア前躯体を形成する培養する培養器具をいい、例えば、マイクロデバイス、を挙げることができる。好ましくは、10〜60mmディッシュ、より好ましくは、24ウェルプレート、最も好ましくは、3次元パターニング(あるいは、マイクロスフィアアレイ)である。   In the present invention, the nerve cell culture vessel refers to a culture instrument for culturing ES cells before nerve induction to make the size and differentiation speed uniform and to form a neurosphere precursor, for example, a microdevice. . Preferably, it is a 10-60 mm dish, More preferably, it is a 24-well plate, Most preferably, it is a three-dimensional patterning (or microsphere array).

本発明の神経細胞培養容器は、オルニチン・ラミニンでコートされていることが、好ましい。オルニチン・ラミニンコートプレートは、プレートにオルニチン溶液を加え、37℃で一昼夜放置し、水洗後、ラミニン溶液を加え、37℃で4時間以上放置することによって作製することができる。オルニチン・ラミニンコートプレートとして、BD Bio Coat TM poly-L-Ornithine/Laminin cell ware 24-well Plateが市販されている。しかし、このプレートは、ニューロスフィア前躯体の接着性や成熟神経幹細胞への分化誘導や増殖が悪いため、自分でオルニチン・ラミニンでコートを行ったものを使用しなければならない。   The nerve cell culture container of the present invention is preferably coated with ornithine / laminin. An ornithine / laminin coated plate can be prepared by adding an ornithine solution to the plate, allowing it to stand at 37 ° C. overnight, washing it with water, adding a laminin solution, and allowing it to stand at 37 ° C. for 4 hours or longer. BD Bio Coat ™ poly-L-Ornithine / Laminin cell ware 24-well plates are commercially available as ornithine / laminin coated plates. However, this plate must be used with ornithine / laminin coated on its own because of the poor adhesion of neurosphere precursors and poor differentiation induction and proliferation into mature neural stem cells.

本発明において成熟神経細胞とは、下記の条件の全てを満たす細胞をいう。
1)ニューロンの一視野面積(33354547μm)当たりの分岐点が1000個〜3500個であり、一視野面積当たりの交差点が200〜600個であり、かつ、一視野面積当たり(33354547μm)のMAP2陽性ニューロンの神経突起の伸張の総計(総伸張)が10000μm〜500000μmであり、
2)グリア細胞の一視野面積当たりの分岐点が150個〜2700個であり、一視野面積当たりの交差点が20個〜500個であり、かつ、一視野面積当たり(33354547μm)のGFAP陽性グリア細胞の細胞質突起の伸張の総計(総伸張)が90000μm〜300000μmであり、
3)ニューロン及びグリア細胞が10000個〜50000個の細胞からなるニューロスフィア前駆体に由来し、この細胞が遊走して広がったものであり、
4)MAP2陽性総面積は、10000μm〜2000000μmであり、GFAP陽性面積は600μm〜4000000μmの範囲である。
In the present invention, a mature nerve cell refers to a cell that satisfies all of the following conditions.
1) MAP2 having 1000 to 3500 bifurcation points per one visual field area (33335547 μm 2 ) of neurons, 200 to 600 intersections per visual field area, and (33335547 μm 2 ) per visual field area The total neurite extension (total extension) of positive neurons is 10,000 μm to 500,000 μm;
2) GFAP-positive glia that have 150 to 2700 branch points per visual field area, 20 to 500 intersections per visual field area, and (33335547 μm 2 ) per visual field area The total elongation (total elongation) of cytoplasmic processes of the cells is 90000 μm to 300000 μm,
3) Neurons and glial cells are derived from neurosphere precursors consisting of 10,000 to 50,000 cells, and these cells have migrated and spread,
4) MAP2 positive total area is 10000μm 2 ~2000000μm 2, GFAP-positive area in the range of 600μm 2 ~4000000μm 2.

本発明においてトータルRNAは、従来公知の任意の方法を用いて回収することができる。たとえば、マイクロスフィアアレイ上で化学物質暴露48時間後のニューロスフィア前駆体からRNeasy Mini Kit (50) (QIAGEN)の手法に従ってTotal RNAを精製することができる。詳細な手法は、マイクロスフィアアレイ上で培養したニューロスフィア前駆体をPBSで洗浄後、ピペッティングして回収し、1000rpmで5分間の遠心後、PBSを取り除き5×10個のES細胞あたり350μlのRLT Bufferを加えて1mlのシリンジ23G(直径0.65mm)で10回出し入れして細胞を分散させる。この細胞を試験に供するまで−80℃に保存する。350μlの70%エタノールを添加し白濁するまでピペッティングする。さらに、700μlのサンプルを2mlのコレクションチューブの上に乗せたRNeasy spin columnに入れる。次に、12000rpmで室温で1分間遠心する。下のカラムの溶液を捨てる。さらに、RNeasy Mini Kit (50) (QIAGEN)キット内にあるRW1バッファーを700μl加え、12000rpmで室温で1分間遠心する。次に、80μlのDNaseI溶液を加えて、室温に15分間置く。次に、350μlのRW1を加え、12000rpmで室温で1分間、遠心し、500μlのRPEバッファーを添加し、12000rpmで室温で1分間遠心する。500μlのRPEバッファーを添加し、12000rpmで室温で1分間遠心し、15000rpmで室温で1分間遠心し、spin columnを新しい1.5mlのコレクションチューブに移す。次に、20μlのRNaseフリー水を加え、10000rpmで室温で1分間遠心し、Total RNAを得る。 In the present invention, total RNA can be recovered using any conventionally known method. For example, Total RNA can be purified from a neurosphere precursor 48 hours after chemical exposure on a microsphere array according to the technique of RNeasy Mini Kit (50) (QIAGEN). In detail, neurosphere precursors cultured on a microsphere array were washed with PBS, collected by pipetting, centrifuged at 1000 rpm for 5 minutes, PBS was removed, and 350 μl per 5 × 10 6 ES cells. Of RLT Buffer is added and removed 10 times with a 1 ml syringe 23G (diameter 0.65 mm) to disperse the cells. The cells are stored at −80 ° C. until subjected to testing. Add 350 μl of 70% ethanol and pipette until cloudy. Further, 700 μl of the sample is placed in an RNeasy spin column placed on a 2 ml collection tube. Next, centrifuge at 12000 rpm for 1 minute at room temperature. Discard the solution in the lower column. Further, 700 μl of RW1 buffer contained in the RNeasy Mini Kit (50) (QIAGEN) kit is added, and the mixture is centrifuged at 12000 rpm at room temperature for 1 minute. Next, 80 μl of DNase I solution is added and left at room temperature for 15 minutes. Next, 350 μl of RW1 is added and centrifuged at 12000 rpm for 1 minute at room temperature, 500 μl of RPE buffer is added and centrifuged at 12000 rpm for 1 minute at room temperature. Add 500 μl RPE buffer, centrifuge at 12000 rpm for 1 min at room temperature, centrifuge at 15000 rpm for 1 min at room temperature and transfer the spin column to a new 1.5 ml collection tube. Next, 20 μl of RNase-free water is added and centrifuged at 10,000 rpm at room temperature for 1 minute to obtain total RNA.

本発明において遺伝子の発現量は、従来公知の任意の方法を用いて測定することができる。たとえば、イルミナのBead Arrayによって遺伝子発現レベルを解析することができる。抽出したTotal RNAの吸光度を測定後、Agilent 2100 bioanalyzerとRNA LabChip Kitにより微量サンプルのTotal RNA用の電気泳動分析を行った。イルミナBead Arrayを行うためには、サンプル量は1アレイに付き500ng/10μl以上で、サンプル純度は0.1.260/0.1.280=1.7〜2.1であることが必要である。   In the present invention, the expression level of a gene can be measured using any conventionally known method. For example, gene expression levels can be analyzed by Illumina Bead Array. After measuring the absorbance of the extracted total RNA, an electrophoretic analysis for a total amount of the total RNA was performed using Agilent 2100 bioanalyzer and RNA LabChip Kit. In order to perform the Illumina Bead Array, the sample amount must be 500 ng / 10 μl or more per array, and the sample purity should be 0.1.260 / 0.1.280 = 1.7 to 2.1. is there.

本発明において細胞形態とは、ニューロスフィアの面積、ニューロスフィアの真円率、ニューロスフィアの個数、細胞数、核の面積、ニューロスフィアの円周、神経突起の長さ、神経突起の交差点の個数及び神経突起の分岐点の個数である。この細胞形態は、マルチチャンネル細胞画像解析装置を用いて測定することができる。   In the present invention, cell morphology refers to the area of neurosphere, the roundness of neurosphere, the number of neurospheres, the number of cells, the area of nucleus, the circumference of neurosphere, the length of neurites, the number of intersections of neurites And the number of branch points of the neurite. This cell morphology can be measured using a multichannel cell image analyzer.

本発明に用いることができるマルチチャンネル画像解析装置は、たとえば、IN Cell Analyzer 1000(GEヘルスケアバイオサイエンス社)であり、細胞形態計測の方法は、20日間の培養後、画像解析装置で形態解析を行うために4%PFA(パラホルムアルデヒド)−0.2Mスクロース−0.1MPBS(pH 7.4)で約15分間の固定を行った。固定後、0.1MPBSで3回洗浄後、透過処理として0.1%TritonX 100−0.1M PBSで30分間の処理を行った。その後、0.1MPBSで3回洗浄し、1%BSA(ウシ血清アルブミン)−0.1MPBSで10分間のブロッキング操作を行った。   The multi-channel image analyzer that can be used in the present invention is, for example, IN Cell Analyzer 1000 (GE Healthcare Bioscience), and the cell morphometry method is morphological analysis with an image analyzer after culturing for 20 days. For this purpose, fixation was performed with 4% PFA (paraformaldehyde) -0.2 M sucrose-0.1 M PBS (pH 7.4) for about 15 minutes. After fixation, the plate was washed three times with 0.1 M PBS, and then treated with 0.1% Triton X 100-0.1 M PBS for 30 minutes as a permeation treatment. Thereafter, the plate was washed 3 times with 0.1 M PBS and subjected to a blocking operation with 1% BSA (bovine serum albumin) -0.1 M PBS for 10 minutes.

本発明に使用する一次抗体として神経幹細胞の特異的なマーカーであるマウス抗ネスチンモノクローナル抗体(CHEMICON International)、グリア細胞のマーカーであるマウス抗グリア線維酸性タンパク質(GFAP)モノクローナル抗体(CHEMICON International)を選択し、4℃で一昼夜反応させる。翌日、0.1M PBSで3回洗浄を行い、2次抗体として標識ヤギ抗マウスIgG抗体(Alexa Fluor 568, Invitrogen)で1時間室温の反応を行い、0.1M PBSにて10分間で3回ずつ洗浄する。核染色として2μg/mlのヘキスト33342溶液(Dojindo)にて15分間反応後、0.1MPBSで5分間で3回ずつ洗浄する。IN Cell Analyzer 1000で解析を行うために各ウェルにPBSを80%くらいに満たし、乾燥を防ぐためにパラフィルムでカバーをしてディッシュの蓋で密閉し冷蔵庫内で保存する。マルチチャンネル細胞画像解析装置(IN Cell analyzer 1000, GE)によって画像として取得後、ニューロスフィアの面積、ニューロスフィアの真円率、ニューロスフィアの個数、細胞数、核の面積、ニューロスフィアの円周、神経突起の長さ、神経突起の交差点の個数及び神経突起の分岐点の個数をパラメーターとして選定しマルチ解析ソフトウェアの一つであるDeveloper Tool Boxによって自動的に個々の神経細胞の形態を測定し数値情報へ変換、定量的・客観的な表現型データとして化学物質の神経細胞の分化への影響の比較解析を行う。   Mouse anti-nestin monoclonal antibody (CHEMICON International), which is a specific marker for neural stem cells, and mouse anti-glial fibrillary acidic protein (GFAP) monoclonal antibody (CHEMICON International), which is a marker for glial cells, are selected as primary antibodies for use in the present invention. And allowed to react overnight at 4 ° C. The next day, the cells were washed 3 times with 0.1M PBS, reacted with a labeled goat anti-mouse IgG antibody (Alexa Fluor 568, Invitrogen) as a secondary antibody for 1 hour at room temperature, and then 3 times in 0.1M PBS for 10 minutes. Wash one by one. As a nuclear stain, after reacting with 2 μg / ml Hoechst 33342 solution (Dojindo) for 15 minutes, the cells are washed 3 times with 0.1 M PBS for 5 minutes. In order to perform analysis with the IN Cell Analyzer 1000, each well is filled with PBS to about 80%, covered with parafilm to prevent drying, sealed with a dish lid, and stored in a refrigerator. After being acquired as an image by a multi-channel cell image analyzer (IN Cell analyzer 1000, GE), the area of the neurosphere, the roundness of the neurosphere, the number of neurospheres, the number of cells, the area of the nucleus, the circumference of the neurosphere, The length of neurites, the number of neurite intersections and the number of neurite branching points are selected as parameters, and the morphology of individual neurons is automatically measured by the Developer Tool Box, one of the multi-analysis software. Conversion to information, and comparative analysis of the effects of chemical substances on neuronal differentiation as quantitative and objective phenotype data.

本発明に用いることができる遺伝子は、下記:
Raf1(GENBANK ID AK036317)、Atbf1(NM_007496)、Pla2g6(NM_016915)、Cdyl(NM_009881)、Mapk3(NM_011952)、Shc1(NM_011368)、Hras1(NM_008284)、Rps6ka1(NM_009097)、Mapk1(NM_011949)、Smarcad1(NM_007958)、Gbx2(NM_010262)、Sall1(NM_021390)、Map2k1(NM_008927)、Fos(NM_010234)、Rif1(NM_175238)、Gfap(NM_010277)、Map2(NM_008927)、ネスチン(NM_016701)、Tuj1(NM_023279)からなる群より選択される1以上の神経分化遺伝子と、
Esr1(AK054182)、Esr2(NM_010157)、AR(NM_013476)、RARa(NM_031528)、RARb(Mm.259318)、RARg(NM_011244)、Nanog(NM_028016)、Klf4(NM_010637)、Zfp42(NM_009556)、Pou5f1(NM_013633)、Fgfr1(NM_010206)、ネスチン(NM_016701)、Tuj1(NM_023279)、Map2(NM_008927)、Olig2(NM_016967)、Gfap(NM_010277)からなる群より選択される1以上の核内受容体遺伝子を含む分化段階マーカー遺伝子と、
Esr1(AK054182)、Esr2(NM_010157)、AR(NM_013476)、RARa(NM_031528)、RARb(Mm.259318)、RARg(NM_011244)、EphrinB(NW_001030882)、EphB(NM_173447)、Sema3A(NM_009152)、PlexinA(Mm.3789)、Sema7A(NM_011352)、Itgb1(NM_010578)、Netrin1(Mm.39095)、Slit1(NM_015748)、Robo2(NM_175549)、Cxcl12(NM_013655)、Cxcr4(NM_009911)、NetrinG(Mm.39262)、NGL1(Mm.241682)、Unc5(NM_153131)からなる群より選択される1以上の核内受容体遺伝子を含む軸索伸長と、
Esr1(AK054182)、Esr2(NM_010157)、AR(NM_013476)、RARa(NM_031528)、RARb(Mm.259318)、RARg(NM_011244)、Tsc1(NM_022887)、Tsc2(NM_011647)、Fmr1(NM_008031)、Ube3a(NM_011668)、Reln(NM_011261)、Nlgn3(NM_172932)、Foxp2(NM_053242)、Cntnap2(NM_001004357)、Slc6a4(NM_010484)、Gabrb3(NM_008071)、Mecp2(NM_010788)、En2(NM_010134)からなる群より選択される1以上の核内受容体遺伝子を含む自閉症関連遺伝子と、
Esr1(AK054182)、Esr2(NM_010157)、AR(NM_013476)、RARa(NM_031528)、RARb(Mm.259318)、RARg(NM_011244)、Th(NM_009377)、Slc6a3(NM_010020)、Snca(NM_009221)、Uba1(NM_001136085)、Ubch7(NM_020569)、Park2(NM_016694)、Uchl1(NM_011670)、Park7(NM_020569)、Casp9(NM_015733)、Casp3(NM_009810)、Casp7(NM_007611)からなる群より選択される1以上の核内受容体遺伝子を含むパーキンソン病関連遺伝子と、
Esr1(AK054182)、Esr2(NM_010157)、AR(NM_013476)、RARa(NM_031528)、RARb(Mm.259318)、RARg(NM_011244)、App(NM_007471)、Bace(NM_011792)、Psen(NM_008943)、ApoE(NM_009696)、Ide(NM_031156)、Mme(NM_008604)、Il1r1(NM_008362)、Tnfrsf1a(NM_011609)、Casp3(NM_009810)、Casp7(NM_007611)からなる群より選択される1以上の核内受容体遺伝子を含むアルツハイマー病関連遺伝子との組合わせである。
The genes that can be used in the present invention are as follows:
Raf1 (GENBANK ID AK036317), Atbf1 (NM_007496), Pla2g6 (NM_016915), Cdyl (NM_009881), Mapk3 (NM_011952), Shc1 (NM_011368), Hras1 (NM_0082k1, NM_0082k) ), Gbx2 (NM — 010262), Sall1 (NM — 021390), Map2k1 (NM — 008927), Fos (NM — 010234), Rif1 (NM — 175238), Gfap (NM — 010277), Map2 (NM — 008927), Nestin (M 1 or more and neuronal differentiation genes selected,
Esr1 (AK054182), Esr2 (NM_010157), AR (NM_013476), RARa (NM_031528), RARb (Mm.259318), RARg (NM_011244), Nanog (NM_0280361), Klf4 (Z_f053636P, ), Fgfr1 (NM — 010206), Nestin (NM — 016701), Tuj1 (NM — 023279), Map2 (NM — 008927), Olig2 (NM — 016967), Gfap (NM — 010277), and one or more nuclear receptor genes selected from the group A marker gene,
Esr1 (AK054182), Esr2 (NM_010157), AR (NM_013476), RARa (NM_031528), RARb (Mm.259318), RARg (NM_01120244), EphrinB (NW_001030882), EphB (NM_173mA, SNP47Min) .3789), Sema7A (NM_011352), Itgb1 (NM_010578), Netrin1 (Mm.39095), Slit1 (NM_015748), Robo2 (NM_175549), Cxcl12 (NM_013655), Mxcr99 (G00N1) Mm.241682), Unc5 (NM_153) And axonal extension comprising one or more of the nuclear receptor gene selected from the group consisting of 31),
Esr1 (AK054182), Esr2 (NM_010157), AR (NM_013476), RARa (NM_031528), RARb (Mm.259318), RARg (NM_011244), Tsc1 (NM_022878), Tsc2 (NM_011647) N_011647N_011647N_011647 ), Reln (NM — 012661), Nlgn3 (NM — 172932), Foxp2 (NM — 053242), Cntnap2 (NM — 001004357), Slc6a4 (NM — 010484), Gabrb3 (NM — 008071), M012 from M01107 Autism-related genes including nuclear receptor genes of
Esr1 (AK054182), Esr2 (NM_010157), AR (NM_013476), RARa (NM_031528), RARb (Mm.259318), RARg (NM_011244), Th (NM_009377), Slc6a3 (NM_010020), Nc010020N ), Ubch7 (NM_02069), Park2 (NM_016694), Uchl1 (NM_011670), Park7 (NM_02069), Casp9 (NM_015733), Casp3 (NM_009810), and Casp7 (NM_007611). Parkinson's disease related genes including genes,
Esr1 (AK054182), Esr2 (NM_010157), AR (NM_013476), RARa (NM_031528), RARb (Mm.259318), RARg (NM_011244), App (NM_007471), Base (NM_011712), M ), Ide (NM_031156), Mme (NM_008604), Il1r1 (NM_008362), Tnfrsf1a (NM_011609), Casp3 (NM_009810), Casp7 (NM_007611), and including Alzheimer's disease Combination with related genes.

Figure 0005783504
Figure 0005783504

本発明において、遺伝子発現量及び上記細胞形態の測定値を、サンプルで処理しない場合か又は胎生プログラミングに対する影響が知られている物質についての測定値と対比する方法は、たとえば、ベジアンネットワークシステムである。ベイジアンネットワークとは、不確実性を含む事象の予測や合理的な意思決定、障害診断などに利用することのできる確率モデルの一種である。ある確率分布を表現し、その確率分布を計算し、予測や最適な意思決定を行う。この確率分布の計算は、確率推論と呼ばれる。ベイジアンネットワークの特徴は、因果的な構造をネットワークとして表し、その上で確率推論を行うことで不確実な事象の起こりやすさやその可能性を予測するものである。例えば、「変数(パラメーター)Xがxという値を取るならば(親ノード)、変数Yはyとなる(子ノード)」という関係が成立するとすと、Yのとる値はXの値から独立ではない。つまり、YはXの値に依存していて共変関係があるといえる。TAOgenは、Toyoshibaら及びYamanakaらによって開発された非循環ネットワークの関係を線形回帰によってベイジアン理論に基づく計算を行い、遺伝子間のリンケージ(関係性)を明らかにするものである(Yamanaka T, Toyoshiba H, Sone H, Parham FM, Portier CJ.:「大腸菌におけるSOS修復への適用で遺伝子相互作用・ネットワークを識別するためのTAO-Genアルゴリズム」 Environ Health Perspect. 112巻16号、1614-1621頁(2004)、Toyoshiba H, Yamanaka T, Sone H, Parham FM, Walker NJ, Martinez J, Portier CJ.:「遺伝子相互作用・ネットワークは、ダイオキシンがアリール炭化水素レセプターとレチノイン酸レセプター・ベータの間の重要なつながりを誘導することを示唆する。」Environ Health Perspect. 112巻12号、1217-1224頁(2004).)。このTAOgenを元に、独自にカスタマイズしたmulti-TAOgenというソフトウエアを用いて解析を行った。   In the present invention, a method for comparing the measured value of the gene expression level and the above cell morphology with the measured value for a substance that is not treated with a sample or has a known effect on embryonic programming is, for example, a Vegian network system. is there. A Bayesian network is a kind of probabilistic model that can be used for predicting events including uncertainty, rational decision making, fault diagnosis, and the like. A certain probability distribution is expressed, the probability distribution is calculated, and prediction and optimum decision making are performed. This calculation of the probability distribution is called probability inference. A characteristic of Bayesian networks is that a causal structure is represented as a network, and probabilistic reasoning is performed on the network to predict the likelihood and possibility of uncertain events. For example, if the relationship that “the variable (parameter) X takes the value x (parent node), the variable Y becomes y (child node)” is established, the value taken by Y is independent of the value of X. is not. That is, it can be said that Y depends on the value of X and has a covariant relationship. TAOgen uses linear regression to calculate the relationship between acyclic networks developed by Toyoshiba et al. And Yamanaka et al., And clarify linkages between genes (Yamanaka T, Toyoshiba H , Sone H, Parham FM, Portier CJ .: “TAO-Gen algorithm for distinguishing gene interactions and networks by application to SOS repair in E. coli” Environ Health Perspect. 112, 16, 1614-1621 (2004 ), Toyoshiba H, Yamanaka T, Sone H, Parham FM, Walker NJ, Martinez J, Portier CJ .: “Gene interactions and networks are important links between dioxins aryl hydrocarbon receptors and retinoic acid receptors beta. "Environ Health Perspect. Vol. 112, No. 12, pp. 1217-1224 (2004).). Based on this TAOgen, analysis was performed using a software called multi-TAOgen, which was uniquely customized.

本発明において、遺伝子発現量及び上記細胞形態の測定値を、胎生プログラミングに対する影響が知られている物質についての測定値と対比するとは、multi-TAOgenのソフトウェアによって統合化ネットワークを構築することをいう。   In the present invention, to compare the measured value of the gene expression level and the above-mentioned cell morphology with the measured value of a substance having a known influence on embryonic programming means to construct an integrated network by multi-TAOgen software. .

胎児期曝露後の晩発影響を評価するため、ES細胞の大きさを均一に培養制御できる微粒子型溝を100−1020個有するアレイ上でES細胞から均一な胚葉体(EB、embryonic body)の形成を行い、その後に、神経誘導基底膜上で培養して、成熟神経細胞へ分化誘導する培養法を確立した。   In order to evaluate late effects after fetal exposure, uniform embryoid body (EB) from ES cells on an array with 100-1020 microparticle-shaped grooves capable of uniformly controlling the size of ES cells. After that, a culture method was established for inducing differentiation into mature neurons by culturing on the nerve-derived basement membrane.

たとえば、神経系誘導剤であるレチノイン酸(10−8M)とともに、3次元パターニングアレイ上の培養開始から化学物質に一定時間(たとえば、48時間)曝露させ、その後、RNAを抽出し、遺伝子発現を測定する。さらに、神経誘導基底膜上で培養し、成熟神経細胞の形態を計測する。計測した遺伝子発現情報及び細胞形態情報をベイジアンアルゴリズムにより相互関係を確率的に示したネットワーク図で示し、ネットワークの構造の違いにより、影響の違いを示す。これら一連の手法が、本発明の、マルチプロファイリングによる化学物質の胎生プログラミングに及ぼす影響検出法である。 For example, with a retinoic acid (10 −8 M) that is a nervous system inducer, exposure to a chemical substance for a certain period of time (eg, 48 hours) from the start of culture on a three-dimensional patterning array, followed by RNA extraction and gene expression Measure. Furthermore, it culture | cultivates on a nerve induction | guidance | derivation basement membrane, and the form of a mature nerve cell is measured. The measured gene expression information and cell morphology information are shown in a network diagram that shows the interrelationships stochastically by the Bayesian algorithm, and the difference in influence is shown by the difference in network structure. These series of methods are the method of detecting the influence of the present invention on the embryonic programming of chemical substances by multi-profiling.

以下、本発明について、実施例を示して具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to this.

1.ES細胞の調製
GFP発現ベクターにCAGプロモーターを繋いで作製したGreen mouse FM131マウス由来のマウス胚性幹細胞株(mES細胞)であるB6G−2細胞系(理研)を、増殖不活性化処理済みのマウス繊維芽細胞(MEF)上で十分に増殖させた。その後、0.1%ゼラチンをコートした60mmディッシュ上でDMEM(フェノールレッド不含、Invitrogen),15%FBS(ウシ胎児血清、Invitrogen)、100μM NEAA(Non-essential amino acids、Invitrogen)、100μM 2−ME(2−メルカプトエタノール、Invitrogen)、及び1000U/ml LIF(白血病抑制因子、ESGRO、Invitrogen)を含むES培地で継代を行った。MEFの影響が最も少なく遺伝子の変異を抑えられる第2継代後、マイクロスフィアアレイ上にES細胞を播種した。
1. Preparation of ES cell B6G-2 cell line (RIKEN), a mouse embryonic stem cell line (mES cell) derived from the green mouse FM131 mouse prepared by linking the CAG promoter to the GFP expression vector, was subjected to growth inactivation treatment. Fully grown on fibroblasts (MEF). Thereafter, on a 60 mm dish coated with 0.1% gelatin, DMEM (without phenol red, Invitrogen), 15% FBS (fetal calf serum, Invitrogen), 100 μM NEAA (Non-essential amino acids, Invitrogen), 100 μM 2- Subculture was performed in ES medium containing ME (2-mercaptoethanol, Invitrogen) and 1000 U / ml LIF (leukemia inhibitory factor, ESGRO, Invitrogen). After the second passage in which the influence of MEF was minimal and gene mutation was suppressed, ES cells were seeded on the microsphere array.

2.ES細胞マイクロスフィアの調製
細胞を培養する環境を制御することは、細胞の挙動の理解や細胞機能を工学的に応用する際に極めて重要である。本研究では、細胞が付着する基板、その付着面の位置と形状、細胞周囲の流動場を全てマイクロメーターの精度でパターニングを行う微細加工技術である(軟性リソグラフィ)を施したデバイスのマイクロスフィアアレイ上でマウスのES細胞の大きさや分化速度の均一化を行い、成熟神経細胞を誘導する3次元的培養法を確立した。本研究で使用した枠分離型マイクロスフィアアレイ(チップ300)の構造は、基板として材質は、アクリル樹脂性であり外形寸法は、24×24mm角、枠樹脂の材質は、PDMS樹脂で出来ており、形状は額縁型の形状で内側に250μlの培地が入る容積として設計されている。この枠はピンセットで容易に取り外しが可能である。更に、枠内(10×10mm)には1020個の均一なウェルが形成されており、ウェルの直径は300μmであり、ウェル間の距離(ピッチ)は330μmであり、ウェルの深さは270μmである。
2. Preparation of ES cell microspheres Controlling the environment in which cells are cultured is extremely important in understanding cell behavior and applying cell functions in engineering. In this research, a microsphere array of a device that has been subjected to a microfabrication technology (soft lithography) that patterns the substrate to which cells adhere, the position and shape of the attachment surface, and the flow field around the cells with micrometer precision. Above, the size and differentiation rate of mouse ES cells were homogenized to establish a three-dimensional culture method for inducing mature neurons. The structure of the frame-separated microsphere array (chip 300) used in this study is made of acrylic resin as the substrate, the outer dimensions are 24 x 24 mm square, and the frame resin is made of PDMS resin. The shape is designed as a frame shape with a volume of 250 μl of medium inside. This frame can be easily removed with tweezers. Further, 1020 uniform wells are formed in the frame (10 × 10 mm), the well diameter is 300 μm, the distance (pitch) between the wells is 330 μm, and the well depth is 270 μm. is there.

この枠分離型マイクロスフィアアレイ(チップ300)を6ウェルプレートへ移し、ピペットマンで、枠内の滅菌水を全て吸引除去する作業後、直ちにEB培地を入れてPBS(−)と置換した。この作業を3回行った後、250μlずつのEB培地を入れて37℃のインキュベーターに静置した。第2継代のES細胞懸濁液を4×10cells/mlになるように調整した。調整後、インキュベーター内のマイクロスフィアアレイを取り出しEB培地を吸引除去し、ES細胞懸濁液を1×10cells/250μlずつアレイの枠内に、枠の端から緩やかに注ぎインキュベーター内に4時間程静置した。アレイに播種したES細胞は10分以内には全てウェル内に均一に集積することが確認された。培養6時間後に化学物質を添加したEB培地と培地交換を行い、化学物質での48時間の暴露を行った。 This frame-separated microsphere array (chip 300) was transferred to a 6-well plate, and immediately after removing all the sterilized water in the frame with a pipetman, the EB medium was added and replaced with PBS (−). After performing this operation three times, 250 μl of EB medium was added and left in an incubator at 37 ° C. The ES cell suspension at the second passage was adjusted to 4 × 10 5 cells / ml. After adjustment, the microsphere array in the incubator is taken out, the EB medium is removed by aspiration, and the ES cell suspension is slowly poured into the array frame at 1 × 10 5 cells / 250 μl from the end of the frame for 4 hours in the incubator. I left it still. It was confirmed that all ES cells seeded in the array were uniformly accumulated in the well within 10 minutes. After culturing for 6 hours, the medium was replaced with an EB medium added with a chemical substance, and the chemical substance was exposed for 48 hours.

3.ニューロスフィア前駆体の調製
化学物質添加48時間後に、10−8Mのレチノイン酸を含むEB培地と培地交換を行った。培養4日目に、再び、10−8Mのレチノイン酸を含むEB培地と培地交換を行った。更に、培養6日目にEB培地のみに交換した。培養8日目にマイクロスフィアアレイをピンセットで取り出し、全てのニューロスフィア前駆体を完全に回収するために非接着性の35mmディッシュ内で1mlのピペットで軽くピペッティングを行い、ニューロスフィア前駆体を1.5mlのマイクロチューブに回収した。あらかじめ自作した24ウェルのオルチニン・ラミニンコートプレートに、回収したニューロスフィア前駆体を200マイクロのチップで均一に83個/ウェルになるように200マイクロのチップで播種した。この時のニューロスフィア前駆体の直径の平均は約210μmであった。
3. Preparation of Neurosphere Precursor 48 hours after addition of chemical substances, the medium was replaced with an EB medium containing 10 −8 M retinoic acid. On the fourth day of the culture, the medium was replaced again with an EB medium containing 10 −8 M retinoic acid. Furthermore, on the 6th day of culture, the medium was replaced with EB medium only. On the 8th day of culture, the microsphere array was removed with tweezers, and lightly pipetted with a 1 ml pipette in a non-adhesive 35 mm dish to completely recover all neurosphere precursors. Collected in a 5 ml microtube. The collected neurosphere precursors were seeded on a 24-well ortinin / laminin-coated plate made in advance with a 200-micron chip so that the collected neurosphere precursor was uniformly 83 / well with a 200-micron chip. The average diameter of the neurosphere precursor at this time was about 210 μm.

オルチニン・ラミニンコートの作成方法は、下記のとおりである。Poly−l−オルニチン溶液を蒸留水で2.5倍に希釈した。100μlのラミニンを、12mlのPBSで希釈した。2.5倍に希釈したPoly−l−オルニチン溶液を、24ウェルに500μlずつ分注し、37℃のインキュベーター内で一昼夜静置した。翌日、DWで3回洗浄した。希釈したラミニンを24ウェルに500μlずつ分注し、37℃のインキュベーター内で4〜6時間静置した。アスピレーターでラミニンを完全に吸い取り、1mlのEB培地を加え、37℃のインキュベーター内で静置した。   The production method of ortinin / laminin coat is as follows. The Poly-1-ornithine solution was diluted 2.5 times with distilled water. 100 μl laminin was diluted with 12 ml PBS. A 2.5-fold diluted Poly-1-ornithine solution was dispensed at 500 μl into 24 wells and allowed to stand overnight in a 37 ° C. incubator. The next day, it was washed 3 times with DW. 500 μl of diluted laminin was dispensed into 24 wells and allowed to stand in a 37 ° C. incubator for 4-6 hours. Laminin was completely aspirated with an aspirator, 1 ml of EB medium was added, and the mixture was allowed to stand in a 37 ° C. incubator.

4.神経細胞系モデルの調製
EB培地で24時間培養後、ニューロスフィア前駆体が完全にウェル内で接着し、短い神経突起の伸長を確認後、神経誘導培地(DMEM/F12(1:1)、N2、10μg/ml bFGF)へ培地交換を行った。培地交換は3日おきに行った。オルチニン・ラミニンコート上にニューロスフィア前駆体を播種後、12日間の培養を行った(培養期間の総計は20日間となった。)。培養12日目(培養期間の総計として20日間)の細胞は、下記の条件の全てを満たした。
(1)ニューロスフィア前駆体の平均真円率は、0.49、(2)ニューロスフィア前躯体の平均円周は1551.7μm、(3)ニューロスフィア前躯体の平均総面積は、6654069.2μm(4)ニューロスフィア前躯体の平均個数は、84.7個、(5)ニューロスフィア前躯体の平均直径は、492.3μm、(5)ニューロスフィア前躯体から遊走する細胞の総数は、14468.4個、(6)MAP2陽性ニューロスフィア前躯体の平均総面積は、601939.8μm、(7)ニューロスフィア前躯体から遊走するMAP2陽性ニューロンの神経突起の平均総伸張は、237214.1μm、(8)MAP2陽性ニューロンの交差点の平均総数は、1284.6個、(9)MAP2陽性ニューロンの分岐点の平均総数は、4615.6個、(10)GFAP陽性ニューロスフィア前躯体の平均総面積は、719544.9μm、(11)ニューロスフィア前躯体から遊走するGFAP陽性細胞の細胞質突起の平均総伸張は、43151.3μm(12)GFAP陽性細胞の交差点の平均総数は、227.4個、(12)GFAP陽性細胞の分岐点の平均総数は、1079.5個であった。
4). Preparation of a neuronal cell line model After culturing in an EB medium for 24 hours, the neurosphere precursor was completely adhered in the well, and after confirming short neurite outgrowth, a nerve induction medium (DMEM / F12 (1: 1), N2 The medium was changed to 10 μg / ml bFGF). The medium was changed every 3 days. After seeding the neurosphere precursor on the ortinin laminin coat, the culture was carried out for 12 days (the total culture period was 20 days). Cells on the 12th day of culture (20 days in total for the culture period) met all of the following conditions.
(1) The average roundness of the neurosphere precursor is 0.49, (2) The average circumference of the neurosphere precursor is 1551.7 μm, (3) The average total area of the neurosphere precursor is 6654069.2 μm 2 (4) The average number of neurosphere precursors is 84.7, (5) The average diameter of neurosphere precursors is 492.3 μm, and (5) The total number of cells migrating from the neurosphere precursor is 14468. 4. (6) The average total area of MAP2-positive neurosphere precursors is 601939.8 μm 2 , (7) The average total extension of neurites of MAP2-positive neurons migrating from neurosphere precursors is 237214.1 μm, (8) The average total number of intersections of MAP2-positive neurons is 1284.6, (9) The average total number of branch points of MAP2-positive neurons is 4615.6, ( O) Mean total area of GFAP-positive neurospheres precursor is, 719544.9μm 2, (11) average total stretch of cytoplasmic GFAP-positive cells migrating from neurospheres precursor is, 43151.3μm (12) GFAP positive cells The average total number of crossing points was 227.4, and the average total number of branch points of (12) GFAP positive cells was 1079.5.

5.12化学物質での実験結果
マルチチャンネル画像解析装置のIN Cell アナライザー1000により、コントロール群と12種類の選定被験化学物質(それぞれ高用量として、10nMのトリヨードチロキシン、10nMのデキサメタゾン、10nMの17β−エストラジオール、10nMの5α−ジハイドロテストステロン、10nMの2,3,7,8−テトラクロロジベンゾ−パラ−ジオキシン(テトラクロロジベンゾダイオキシン)、100μMのメトプレン酸、10μMのシクロパミン、10μMのサリドマイド、10nMの4(OH)−2’,3,3’,4’,5’−ペンタクロロビフェニル(水酸化ポリクロロビフェニル107)、10μMのペルメトリン、100pMのビスフェノール−A、100μMのビス(2−エチルヘキシル)フタル酸(フタル酸ジエチルヘキシル)の曝露影響の結果を下記に示す。
5. Results of Experiments with 12 Chemical Substances Using the IN Cell Analyzer 1000 of the multi-channel image analyzer, the control group and 12 kinds of selected test chemicals (10 nM triiodothyroxine, 10 nM dexamethasone, 10 nM 17β as high doses, respectively) -Estradiol, 10 nM 5α-dihydrotestosterone, 10 nM 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-para-dioxin (tetrachlorodibenzodioxin), 100 μM methotreic acid, 10 μM cyclopamine, 10 μM thalidomide, 10 nM 4 (OH) -2 ′, 3,3 ′, 4 ′, 5′-pentachlorobiphenyl (polychlorobiphenyl hydroxide 107), 10 μM permethrin, 100 pM bisphenol-A, 100 μM bis (2-ethylhexyl) Le) shows the result of exposure effect of phthalic acid (diethylhexyl phthalate) below.

(1)ニューロスフィア前駆体の真円率は、コントロール群は0.49、10nM Dexは0.54、10μM PMTは、0.56、10nM E2は0.56、10nM TCDDは、0.50、10nM DHTは、0.53、100μM DEHPは0.57、100pM BPAは、0.58、10nM PCBは、0.51、10nMT3は、0.52、10μM TMDは0.51、10μM CPMは、0.52、100μM MPAは0.55であった。 (1) The roundness of the neurosphere precursor is 0.49 for the control group, 0.54 for 10 nM Dex, 0.56 for 10 μM PMT, 0.56 for 10 nM E2, 0.50 for 10 nM TCDD, 10 nM DHT is 0.53, 100 μM DEHP is 0.57, 100 pM BPA is 0.58, 10 nM PCB is 0.51, 10 nMT3 is 0.52, 10 μM TMD is 0.51, 10 μM CPM is 0 .52, 100 μM MPA was 0.55.

(2)ニューロスフィア前躯体の円周は、コントロール群は1551.7μm、10nM Dexは1436.7μm、10μM PMTは、1187.8μm、10nM E2は1250.5μm、10nM TCDDは、1429.9μm、10nM DHTは1393.0μm、100μM DEHPは1207.8μm、100pM BPAは1182.6μm、10nM PCBは、1565.8μm、10nMT3は、1362.5μm、10μM TMDは1317.0μm、10μM CPMは1353.6μm、100μM MPAは1269.2μmであった。 (2) The circumference of the neurosphere precursor is 1551.7 μm for the control group, 1436.7 μm for 10 nM Dex, 10 μM for PMT is 1187.8 μm, 10 nM E2 is 1250.5 μm, 10 nM TCDD is 1429.9 μm, 10 nM DHT is 1393.0 μm, 100 μM DEHP is 1207.8 μm, 100 pM BPA is 1182.6 μm, 10 nM PCB is 1565.8 μm, 10nMT3 is 1362.5 μm, 10 μM TMD is 1317.0 μm, 10 μM CPM is 1353.6 μm, 100 μM MPA was 1269.2 μm.

(3)ニューロスフィア前躯体の面積は、コントロール群は6654069.2μm、10nM Dexは6746902.5μm、10μM PMTは5540044.2μm、10nM E2は4909425.8μm、10nM TCDDは5446502.0μm、10nM DHTは6109497.7μm、100μM DEHPは5031102.7μm、100pM BPAは2756341.9μm、10nM PCBは、4488292.4μm、10nMT3は、6088273.9μm、10μM TMDは4142275.1μm、10μM CPMは4164921.6μm、100μM MPAは4197825.1μmであった。 (3) the area of the neurosphere precursor is control group 6654069.2μm 2, 10nM Dex is 6746902.5μm 2, 10μM PMT is 5540044.2μm 2, 10nM E2 is 4909425.8μm 2, 10nM TCDD is 5446502.0Myuemu 2 , 10nM DHT is 6109497.7μm 2, 100μM DEHP is 5031102.7μm 2, 100pM BPA is 2756341.9μm 2, 10nM PCB is, 4488292.4μm 2, 10nMT3 is, 6088273.9μm 2, 10μM TMD is 4142275.1μm 2, The 10 μM CPM was 41644921.6 μm 2 and the 100 μM MPA was 4197825.1 μm 2 .

(4)ニューロスフィア前躯体の個数は、コントロール群は84.7個、10nM Dexは83.2個、10μM PMTは89.6個、10nM E2は69.5個、10nM TCDDは72.9個、10nM DHTは76.3個、100μM DEHPは73.6個、100pM BPAは42.3個、10nM PCBは、50.1個、10nMT3は、81.7個、10μM TMDは59.2個、10μM CPMは54.6個、100μM MPAは58.8個であった。 (4) The number of neurosphere precursors is 84.7 in the control group, 83.2 in 10 nM Dex, 89.6 in 10 μM PMT, 69.5 in 10 nM E2, and 72.9 in 10 nM TCDD. 10 nM DHT is 76.3, 100 μM DEHP is 73.6, 100 pM BPA is 42.3, 10 nM PCB is 50.1, 10 nMT3 is 81.7, 10 μM TMD is 59.2, There were 54.6 10 μM CPM and 58.8 100 μM MPA.

(5)ニューロスフィア前躯体の直径は、コントロール群は492.3μm、10nM Dexは459.4μm、10μM PMTは、374.8μm、10nM E2は400.9m、10nM TCDDは、455.8μm、10nM DHTは447.8μm、100μM DEHPは383.9μm、100pM BPAは365.0μm、10nM PCBは、501.3μm、10nMT3は、431.8μm、10μM TMDは418.1μm、10μM CPMは429.6μm、100μM MPAは402.4μmであった。 (5) The diameter of the neurosphere precursor is 492.3 μm for the control group, 459.4 μm for 10 nM Dex, 10 μM PMT for 374.8 μm, 10 nM E2 for 400.9 m, 10 nM TCDD for 455.8 μm, 10 nM DHT Is 447.8 μm, 100 μM DEHP is 383.9 μm, 100 pM BPA is 365.0 μm, 10 nM PCB is 501.3 μm, 10 nMT3 is 431.8 μm, 10 μM TMD is 418.1 μm, 10 μM CPM is 429.6 μm, 100 μM MPA Was 402.4 μm.

(5)ニューロスフィア前躯体から遊走する細胞の個数は、コントロール群は14468.4個、10nM Dexは35288.1個、10μM PMTは33720個、10nM E2は28912.1個、10nM TCDDは13155.1個、10nM DHTは32571.9個、100μM DEHPは33674.4個、100pM BPAは10271.4個、10nM PCBは、10119.8個、10nMT3は、32269.9個、10μM TMDは22190.1個、10μM CPMは20452.1個、100μM MPAは26177.6個であった。 (5) The number of cells migrating from the neurosphere precursor is 14468.4 in the control group, 35288.1 in the 10 nM Dex, 33720 in the 10 μM PMT, 28912.1 in the 10 nM E2, and 13155 in the 10 nM TCDD. 1, 10 nM DHT 32571.9, 100 μM DEHP 33674.4, 100 pM BPA 10271.4, 10 nM PCB 10319.8, 10 nMT3 32269.9, 10 μM TMD 22190.1 10μM CPM was 20452.1 and 100μM MPA was 26177.6.

(6)MAP2陽性ニューロスフィア前躯体の面積は、コントロール群は601939.8μm、10nM Dexは1077594.6μm、10μM PMTは1049239.8μm、10nM E2は732158.4μm、10nM TCDDは471940.7μm、10nM DHTは254330.6μm、100μM DEHPは570495.2μm、100pM BPAは344525.8μm、10nM PCBは、354876.3μm、10nMT3は、96074.0μm、10μM TMDは76430.1μm、10μM CPMは100555.5μm、100μM MPAは198445.2μmであった。 (6) area of MAP2-positive neurospheres precursor is control group 601939.8μm 2, 10nM Dex is 1077594.6μm 2, 10μM PMT is 1049239.8μm 2, 10nM E2 is 732158.4μm 2, 10nM TCDD is 471,940. 7μm 2, 10nM DHT is 254330.6μm 2, 100μM DEHP is 570495.2μm 2, 100pM BPA is 344525.8μm 2, 10nM PCB is, 354876.3μm 2, 10nMT3 is, 96074.0μm 2, 10μM TMD is 76430.1μm 2 , 10 μM CPM was 100555.5 μm 2 , and 100 μM MPA was 198445.2 μm 2 .

(7)ニューロスフィア前躯体から遊走するMAP2陽性ニューロンの神経突起の総伸張は、コントロール群は237214.1μm、10nM Dexは380272.0μm、10μM PMTは、3629334.0μm、10nM E2は250986.2μm、10nM TCDDは、183235.9μm、10nM DHTは1414267.0μm、100μM DEHPは224278.9μm、100pM BPAは125299.8μm、10nM PCBは、137283.3μm、10nMT3は、80916.1μm、10μM TMDは25101.7μm、10μM CPMは26316.2μm、100μM MPAは42969.9μmであった。 (7) The total extension of neurites of MAP2-positive neurons migrating from neurosphere precursors was 2372.14.1 μm for the control group, 380272.0 μm for 10 nM Dex, 10293344.0 μm for 10 μM PMT, 250986.2 μm for 10 nM E2. 10 nM TCDD is 183235.9 μm, 10 nM DHT is 1414267.0 μm, 100 μM DEHP is 224278.9 μm, 100 pM BPA is 125299.8 μm, 10 nM PCB is 137283.3 μm, 10nMT3 is 80916.1 μm, 10 μM 1017.5 m The 10 μM CPM was 26316.2 μm and the 100 μM MPA was 42969.9 μm.

(8)MAP2陽性ニューロンの交差点の個数は、コントロール群は1284.6個、10nM Dexは1404.3個、10μM PMTは1482.5個、10nM E2は955.6個、10nM TCDDは987.4個、10nM DHTは543.8個、100μM DEHPは869.2個、100pM BPAは664個、10nM PCBは、725.8個、10nMT3は、303.4個、10μM TMDは130.4個、10μM CPMは141.4個、100μM MPAは245.2個であった。 (8) The number of intersections of MAP2-positive neurons is 1284.6 for the control group, 1404.3 for 10 nM Dex, 1482.5 for 10 μM PMT, 955.6 for 10 nM E2, and 987.4 for 10 nM TCDD. 10nM DHT is 543.8, 100μM DEHP is 869.2, 100pM BPA is 664, 10nM PCB is 725.8, 10nMT3 is 303.4, 10μM TMD is 130.4, 10μM CPM was 141.4 and 100 μM MPA was 245.2.

(9)MAP2陽性ニューロンの分岐点の個数は、コントロール群は4615.6個、10nM Dexは6548.9個、10μM PMTは6230.7個、10nM E2は43272.5個、10nM TCDDは3525.6個、10nM DHTは2157.3個、100μM DEHPは3630.8個、100pM BPAは2395.6個、10nM PCBは、2573.7個、10nMT3は、1127個、10μM TMDは448.1個、10μM CPMは481.4個、100μM MPAは806.6個であった。 (9) The number of branch points of MAP2-positive neurons is 4615.6 in the control group, 6548.9 in 10 nM Dex, 6230.7 in 10 μM PMT, 43272.5 in 10 nM E2, and 3525 in 10 nM TCDD. 6, 2157.3 for 10 nM DHT, 3630.8 for 100 μM DEHP, 2395.6 for 100 pM BPA, 2573.7 for 10 nM PCB, 1127 for 10 nMT3, 448.1 for 10 μM TMD, The number of 10 μM CPM was 481.4, and the number of 100 μM MPA was 806.6.

(10)GFAP陽性ニューロスフィア前躯体の面積は、コントロール群は719544.9μm、10nM Dexは2029240μm、10μM PMTは955109.9μm、10nM E2は831347.6μm、10nM TCDDは569219.1μm、10nM DHTは1808531.8μm、100μM DEHPは1086888.7μm、100pM BPAは1100168.1μm、10nM PCBは、1129661.4m、10nMT3は、207471.2μm、10μM TMDは213093.5μm、10μM CPMは109251.6μm、100μM MPAは252321.3μmであった。 (10) the area of the GFAP-positive neurospheres precursor is control group 719544.9μm 2, 10nM Dex is 2029240μm 2, 10μM PMT is 955109.9μm 2, 10nM E2 is 831347.6μm 2, 10nM TCDD is 569219.1Myuemu 2 , 10nM DHT is 1808531.8μm 2, 100μM DEHP is 1086888.7μm 2, 100pM BPA is 1100168.1μm 2, 10nM PCB is, 1129661.4m 2, 10nMT3 is, 207471.2μm 2, 10μM TMD is 213093.5μm 2, The 10 μM CPM was 109251.6 μm 2 and the 100 μM MPA was 252321.3 μm 2 .

(11)ニューロスフィア前躯体から遊走するGFAP陽性細胞の細胞質突起の総伸張は、コントロール群は43151.3μm、10nM Dexは125382.9μm、10μM PMTは、44386.0μm、10nM E2は38771.9μm、10nM TCDDは、34419.4μm、10nM DHTは129023.1μm、100μM DEHPは57664.5μm、100pM BPAは61513.8μm、10nM PCBは、65410.1μm、10nMT3は、40538.4μm、10μM TMDは8267.9μm、10μM CPMは57194.8μm、100μM MPAは49229.4μmであった。 (11) The total elongation of cytoplasmic processes of GFAP positive cells migrating from neurosphere precursors is 43151.3 μm in the control group, 125382.9 μm in 10 nM Dex, 1038 μm in PMT, 43876.0 μm in 10 nM E2, 38771.9 μm in E2 10 nM TCDD is 34419.4 μm, 10 nM DHT is 19023.13.1 μm, 100 μM DEHP is 57664.5 μm, 100 pM BPA is 61513.8 μm, 10 nM PCB is 65410.1 μm, 10nMT3 is 40538.4 μm, 10 μM TMD is 82679.9 μm. The 10 μM CPM was 57194.8 μm, and the 100 μM MPA was 49229.4 μm.

(12)GFAP陽性細胞の交差点の個数は、コントロール群は227.4個、10nM Dexは407.9個、10μM PMTは136個、10nM E2は116.1個、10nM TCDDは184.3個、10nM DHTは404.7個、100μM DEHPは169.1個、100pM BPAは302.7個、10nM PCBは、322.6個、10nMT3は、123.2個、10μM TMDは24.8個、10μM CPMは256.1個、100μM MPAは247.4個であった。 (12) The number of intersections of GFAP positive cells is 227.4 in the control group, 407.9 in 10 nM Dex, 136 in 10 μM PMT, 116.1 in 10 nM E2, 184.3 in 10 nM TCDD, 10 nM DHT is 404.7, 100 μM DEHP is 169.1, 100 pM BPA is 302.7, 10 nM PCB is 322.6, 10 nMT3 is 123.2, 10 μM TMD is 24.8, 10 μM CPM was 256.1 and 100 μM MPA was 247.4.

(13)GFAP陽性細胞の分岐点の個数は、コントロール群は1079.5個、10nM Dexは2616.5個、10μM PMTは886個、10nM E2は774.1個、10nM TCDDは868.2個、10nM DHTは2600.1個、100μM DEHPは1149.7個、100pM BPAは1514.1個、10nM PCBは、1607個、10nMT3は、816.4個、10μM TMDは160.3個、10μM CPMは1365.2個、100μM MPAは1211.2個であった。 (13) The number of branch points of GFAP positive cells is 1079.5 for the control group, 2616.5 for 10 nM Dex, 886 for 10 μM PMT, 774.1 for 10 nM E2, and 868.2 for 10 nM TCDD. 100.1M DHT is 2600.1, 100μM DEHP is 1149.7, 100pM BPA is 1514.1, 10nM PCB is 1607, 10nMT3 is 816.4, 10μM TMD is 160.3, 10μM CPM 1365.2 and 100μM MPA were 1211.2.

Figure 0005783504
Figure 0005783504

コントロール群(237214.07μm)と比較してMAP2陽性ニューロンの神経突起の長さ(1視野における総伸張の平均値)を促進する化学物質は、10nM Dex (380272μm)、10μM PMT(362934μm)、10nM E2(250986.2)、100μM DEHP(224279μm)、10nM T3(80916.1μm)、10μM TMD(25101.7μm)、10μM CPM(26316.2μm)、100μM MPA(42969.9μm)であった。   Chemicals that promote neurite length (average total extension in one field) of MAP2-positive neurons compared to the control group (237214.07 μm) are 10 nM Dex (380272 μm), 10 μM PMT (362934 μm), 10 nM E2 (250986.2), 100 μM DEHP (224279 μm), 10 nM T3 (809916.1 μm), 10 μM TMD (251101.7 μm), 10 μM CPM (26316.2 μm), 100 μM MPA (4296.99.9 μm).

一方で、GFAPグリア陽性細胞の突起の1視野における総伸長の平均値がControl群(43151.3μm)と比して促進するものは、10μMPMT(44386.1μm)、10nM DHT(129023.1μm)、100μM DEHP(57664.5μm)、100pM BPA(61513.8μm)、10nM PCB(65410.1μm)、100nM CPM(597194.8μm)、10μM CPM(57194.8μm)、100μM MPA(49229.4μm)であった。   On the other hand, the average value of the total elongation in one visual field of the GFAP glial-positive cell projection is promoted as compared with the Control group (43151.3 μm), 10 μMPMT (44386.1 μm), 10 nM DHT (1299023.1 μm), 100 μM DEHP (57664.5 μm), 100 pM BPA (61513.8 μm), 10 nM PCB (65410.1 μm), 100 nM CPM (597194.8 μm), 10 μM CPM (57194.8 μm), 100 μM MPA (4929.24 μm). .

MAP2陽性ニューロンの交差点の1視野における総数は、Control群(1284.6個)と比して多いものは、10nM Dex(1404.3個)、10μM PMT(1404.3個)であった。MAP2陽性ニューロンの分岐点の1視野における総数の平均値に関しては、Control群(4615.6個)、10nM Dex(6548.9個)、10μM PMT(6230.7個)であった。   The total number of intersections of MAP2 positive neurons in one visual field was 10 nM Dex (1404.3) and 10 μM PMT (1404.3), which was larger than that in the Control group (1284.6). The average value of the total number of branch points of MAP2-positive neurons in one visual field was Control group (4615.6), 10 nM Dex (6548.9), 10 μM PMT (6230.7).

同様にGFAP陽性グリア細胞の細胞質突起の交差点の1視野における総数の平均値はControl群(227.4個)に対して、10nM Dex(407.9個)、10nM DHT (404.7個)、100pM BPA(302.7個)、10nM PCB(322.6個)、10μM CPM(256.1個)、100μM MPA(247.4個)、そして、分岐点の1視野における総数の平均値は、コントロール群(1079.5個)に対して10nM Dex(2616.5個)、10nM DHT (2600.1個)、100μM DEHP(1149.7)、100pM BPA(1514.1個)、10nM PCB(1607個)、10μM CPM(1365.2個)、100μM MPA(1211.2個)であった。   Similarly, the average value of the total number of GFAP-positive glial cell cytoplasmic process intersections in one visual field is 10 nM Dex (407.9), 10 nM DHT (404.7) for the Control group (227.4). 100 pM BPA (302.7), 10 nM PCB (322.6), 10 μM CPM (256.1), 100 μM MPA (247.4), and the average value of the total number of branches in one field of view is 10 nM Dex (2616.5), 10 nM DHT (2600.1), 100 μM DEHP (1149.7), 100 pM BPA (1514.1), 10 nM PCB (1607) versus control group (1079.5) And 10 μM CPM (1365.2) and 100 μM MPA (1211.2).

さらに、MAP2陽性ニューロンの1視野における総面積の平均値を検討したところ、コントロール群(601940.8μm)と比較して、10nM E2(732158.4μm)であった。GFAP陽性グリア細胞の1視野における総面積の平均値は、Control群(719544.9μm)と比較して、10μM PMT(955110μm)、10nM E2(831347.6μm)であった。 Furthermore, when the average value of the total area in one visual field of the MAP2 positive neuron was examined, it was 10 nM E2 (732158.4 μm 2 ) compared with the control group (601940.8 μm 2 ). The average value of the total area in one field of view of the GFAP-positive glial cells, as compared to the Control group (719544.9μm 2), 10μM PMT ( 955110μm 2), was 10nM E2 (831347.6μm 2).

次に、ニューロスフィアの形態に影響を及ぼす化学物質は、(1)ニューロスフィアの1視野における総面積の平均値がコントロール群(601939.769μm)と比較して大きい化学物質は、10nM E2(732158.4356μm)であった。(2)ニューロスフィアの1視野における総数の平均値がコントロール群(84.6666667個)と比較して多い化学物資は、10μM PMT(89.55555556個)、100nM TMD(86.0555556個)、(3)ニューロスフィアの真円率の平均値は、いずれも化学物質に暴露されるとコントロール群(0.4865)と比較して全て真円に近い値を示した(0.50〜0.57)。 Next, a chemical substance that affects the morphology of the neurosphere is (1) a chemical substance whose average value of the total area in one field of neurosphere is larger than that of the control group (601939.769 μm 2 ) is 10 nM E2 ( 7321588.4356 μm 2 ). (2) The chemicals with a larger average value of the total number of neurospheres in one field of view than the control group (84.666667667) are 10 μM PMT (89.55555556), 100 nM TMD (86.0555556), ( 3) The average value of the roundness of the neurosphere was all close to a perfect circle (0.50 to 0.57) compared to the control group (0.4865) when exposed to chemical substances. ).

(4)ニューロスフィアから遊走する細胞総数(核の総数)の1視野における平均値をコントロール群(14468.3889個)と比較して促進する化学物質は、10nM Dex(35288.11111個)、10μM PMT(33720個)、10nM E2(28912.11111個)、10nM DHT(32571.8889個)、100μM DEHP(33674.44444個)、10nM T3 (32269.8889個)、10μM TMD(22190.0556個)、10μM CPM(20452.1111個)、100μM MAP(26177.55556個)であった。   (4) The chemical substance that promotes the average value of the total number of cells migrating from the neurosphere (total number of nuclei) in one visual field compared with the control group (14468.3889) is 10 nM Dex (35288.11111), 10 μM PMT (33720 pieces), 10 nM E2 (28991.11111 pieces), 10 nM DHT (32571.88889 pieces), 100 μM DEHP (333674.4444 pieces), 10 nM T3 (32269.8889 pieces), 10 μM TMD (22190.0556 pieces) They were 10 μM CPM (20452.1111) and 100 μM MAP (261777.5556).

(5)ニューロスフィアの1視野における円周の平均値がコントロール群(1551.69333μm)と比較して大きい化学物資は、10nM PCB(1565.81417μm)のみであった。   (5) Only 10 nM PCB (1565.881417 μm) was a chemical substance having a larger average circle circumference in one field of view compared to the control group (1551.69333 μm).

(6)ニューロスフィアから遊走する1視野における細胞群の総核面積の平均値がコントロール群(2129473.99μm)と比較して大きい化学物資は、
10nM Dex (4171362.276μm)、10μM PMT(5146900.196μm)、10nM E2(3973015.467μm)、10nM DHT (4485423.64μm)、100μM DEHP(4591409.92μm)、10nM T3 (4895906.56μm)、10μM TMD(3360761.74μm)、10μM CPM(3104536.89μm)、10μM MPA(3872487.964μm)であった。
(6) The chemical substance in which the average value of the total nuclear area of the cell group in one visual field migrating from the neurosphere is larger than that of the control group (21294473.99 μm 2 )
10 nM Dex (417172.276 μm 2 ), 10 μM PMT (5146900.196 μm 2 ), 10 nM E2 (3973015.467 μm 2 ), 10 nM DHT (44848523.64 μm 2 ), 100 μM DEHP (4591409.92 μm 2 ), 10 nM 903 56 μm 2 ), 10 μM TMD (3360761.74 μm 2 ), 10 μM CPM (3104536.89 μm 2 ), 10 μM MPA (38772487.964 μm 2 ).

このように、マルチチャンネル画像解析装置によって得られた数値情報を元にグラフ化は可能であるため、それぞれの化学物質暴露群における比較は可能であるが、形態情報と化学物質の相関性について簡便に明確に示す事は出来ない。そこで、これらの形態情報と神経分化に関連する上記遺伝子セット(集団)の変動情報を類型化するための指標として、一元配置し、各指標間の依存関係を確率的に推定する手法TAO−Genアルゴリズムを用いて、化学物質ごとの指標間ネットワークをマトリックスに表現した。このマトリックスは、化学物質によって、異なる得意な特徴をもつものが得られた(分類ができた)。   In this way, graphing is possible based on the numerical information obtained by the multichannel image analyzer, so comparisons can be made for each chemical exposure group, but the correlation between morphological information and chemical substances is simple. It cannot be shown clearly. Therefore, TAO-Gen is a method for centrally arranging the morphological information and the variation information of the gene set (population) related to neuronal differentiation, and probabilistically estimating the dependency between the indices. The network between indicators for each chemical substance was expressed in a matrix using an algorithm. This matrix was obtained with different characteristics (classified) depending on the chemical substance.

TAO−Gen(Theoretical Algorithm for Optimal Gene interaction networks)は、最適遺伝子相互ネットワークを作成するための数理アルゴリズムである。この手法は、ベイズの定理に基づいたもので既知であるが、形態情報と遺伝子変動情報との融合による多次元化情報を用いた相互関係への応用は、本発明が初めてである。   TAO-Gen (Theoretical Algorithm for Optimal Gene Interaction Networks) is a mathematical algorithm for creating an optimal gene interaction network. This technique is based on Bayes' theorem and is known. However, the present invention is the first application to the interrelation using multidimensional information by fusing morphological information and gene variation information.

6.実験結果の評価(対比方法、判断基準、分類方法等)
マルチ情報のネットワーク図として得られた個々の化学物質の特徴は、図2−図14に示すとおり、左端列の各指標が最上行頭の各指標に関係性があるとの関係である。黒セルが正の制御関係、網セルが負の制御関係で示している。例えば、DMSO群の1行目に着目すると、AR遺伝子がEsr2と正の制御関係にあることを示し、ARがNetrin1と負の制御関係にあることを示している。このように、20遺伝子と10形態パラメーターを統合した30の指標に基づいて、30×30のマトリックスで表現されるネットワーク図に、化学物質の初期曝露から晩発影響を網羅することが可能となった。このネットワーク図をさらに、サブカテゴリー(遺伝子に関する3種のカテゴリーセットと形態で合計4サブ分類)にわけて、そのなかに配置される関係の類似度の基準を90%においた場合、12種の化学物質に分けることができた。
6). Evaluation of experimental results (contrast method, judgment criteria, classification method, etc.)
The characteristic of each chemical substance obtained as a multi-information network diagram is that each index in the leftmost column is related to each index in the top row, as shown in FIGS. Black cells are shown as positive control relationships, and halftone cells are shown as negative control relationships. For example, focusing on the first line of the DMSO group, it shows that the AR gene has a positive control relationship with Esr2, and AR has a negative control relationship with Netrin1. In this way, it is possible to cover late effects from the initial exposure of chemical substances to a network diagram expressed by a 30 × 30 matrix based on 30 indices integrating 20 genes and 10 morphological parameters. It was. This network diagram is further divided into sub-categories (3 categories set and 3 categories related to genes and 4 sub-classes in total). Could be divided into chemicals.

下記のブロックについて、ブロックごとに、各セルを1とした類似頻度を算出し、0.1%DMSOを基準に90%以下を異なるブロックとして識別した(表3参照)。
(AR、Esr1、Esr2、RARa、RARb、RARg)×(AR、Esr1、Esr2、RARa、RARb、RARg)のマトリックスからなるブロック1、
(Cxcl12、Cxcr4、Itgb1、NGL1、NetrinG、Sema7A、Netrin1)×(AR、Esr1、Esr2、RARa、RARb、RARg)のマトリックスからなるブロック2、
(EphB、EphrinB、PlexinA、Robo2、Sema3A、Slit1、Unc5)×(AR、Esr1、Esr2、RARa、RARb、RARg)のマトリックスからなるブロック3、
(EB_Area、EB_FormFactor、EB_Perimeter、EB_count、Nuc_Area、Nuc_count、Posi_Area、Branch_Point、Crossing_Point、Neurite_Length)×(AR、Esr1、Esr2、RARa、RARb、RARg)のマトリックスからなるブロック4、
(AR、Esr1、Esr2、RARa、RARb、RARg)×(Cxcl12、Cxcr4、Itgb1、NGL1、NetrinG、Sema7A、Netrin1)のマトリックスからなるブロック5、
(Cxcl12、Cxcr4、Itgb1、NGL1、NetrinG、Sema7A、Netrin1)×(Cxcl12、Cxcr4、Itgb1、NGL1、NetrinG、Sema7A、Netrin1)のマトリックスからなるブロック6、
(EphB、EphrinB、PlexinA、Robo2、Sema3A、Slit1、Unc5)×(Cxcl12、Cxcr4、Itgb1、NGL1、NetrinG、Sema7A、Netrin1)のマトリックスからなるブロック7、
(EB_Area、EB_FormFactor、EB_Perimeter、EB_count、Nuc_Area、Nuc_count、Posi_Area、Branch_Point、Crossing_Point、Neurite_Length)×(Cxcl12、Cxcr4、Itgb1、NGL1、NetrinG、Sema7A、Netrin1)のマトリックスからなるブロック8、
(AR、Esr1、Esr2、RARa、RARb、RARg)×(EphB、EphrinB、PlexinA、Robo2、Sema3A、Slit1、Unc5)のマトリックスからなるブロック9、
(Cxcl12、Cxcr4、Itgb1、NGL1、NetrinG、Sema7A、Netrin1)×(EphB、EphrinB、PlexinA、Robo2、Sema3A、Slit1、Unc5)のマトリックスからなるブロック10、
(EphB、EphrinB、PlexinA、Robo2、Sema3A、Slit1、Unc5)×(EphB、EphrinB、PlexinA、Robo2、Sema3A、Slit1、Unc5)のマトリックスからなるブロック11、
(EB_Area、EB_FormFactor、EB_Perimeter、EB_count、Nuc_Area、Nuc_count、Posi_Area、Branch_Point、Crossing_Point、Neurite_Length)×(EphB、EphrinB、PlexinA、Robo2、Sema3A、Slit1、Unc5)のマトリックスからなるブロック12、
(AR、Esr1、Esr2、RARa、RARb、RARg)×(EB_Area、EB_FormFactor、EB_Perimeter、EB_count、Nuc_Area、Nuc_count、Posi_Area、Branch_Point、Crossing_Point、Neurite_Length)のマトリックスからなるブロック13、
(Cxcl12、Cxcr4、Itgb1、NGL1、NetrinG、Sema7A、Netrin1)×(EB_Area、EB_FormFactor、EB_Perimeter、EB_count、Nuc_Area、Nuc_count、Posi_Area、Branch_Point、Crossing_Point、Neurite_Length)のマトリックスからなるブロック14、
(EphB、EphrinB、PlexinA、Robo2、Sema3A、Slit1、Unc5)×(EB_Area、EB_FormFactor、EB_Perimeter、EB_count、Nuc_Area、Nuc_count、Posi_Area、Branch_Point、Crossing_Point、Neurite_Length)のマトリックスからなるブロック15、
(EB_Area、EB_FormFactor、EB_Perimeter、EB_count、Nuc_Area、Nuc_count、Posi_Area、Branch_Point、Crossing_Point、Neurite_Length)×(EB_Area、EB_FormFactor、EB_Perimeter、EB_count、Nuc_Area、Nuc_count、Posi_Area、Branch_Point、Crossing_Point、Neurite_Length)のマトリックスからなるブロック16
With respect to the following blocks, the similarity frequency was calculated for each block with each cell being 1, and 90% or less was identified as different blocks based on 0.1% DMSO (see Table 3).
(AR, Esr1, Esr2, RARa, RARb, RARg) × Block 1 consisting of a matrix of (AR, Esr1, Esr2, RARa, RARb, RARg),
Block 2 comprising a matrix of (Cxcl12, Cxcr4, Itgb1, NGL1, NetrinG, Sema7A, Netrin1) × (AR, Esr1, Esr2, RARa, RARb, RARg),
(EphB, EphrinB, PlexinA, Robo2, Sema3A, Slit1, Unc5) × Block 3 consisting of a matrix of (AR, Esr1, Esr2, RARa, RARb, RARg),
(From EB_Area, EB_FormFactor, EB_Perimeter, EB_count, Nuc_Area, Nuc_count, Posi_Area, Branch_Point, Crossing_Point, Neut_Length, RA4, R1, RA, sr, RA1, sr, RA1, sr, RA1, sr
Block 5 comprising a matrix of (AR, Esr1, Esr2, RARa, RARb, RARg) × (Cxcl12, Cxcr4, Itgb1, NGL1, NetrinG, Sema7A, Netrin1),
(Cxcl12, Cxcr4, Itgb1, NGL1, NetrinG, Sema7A, Netrin1) × (Cxcl12, Cxcr4, Itgb1, NGL1, NetrinG, Sema7A, Netrin1) block 6,
(EphB, EphrinB, PlexinA, Robo2, Sema3A, Slit1, Unc5) × (Cxcl12, Cxcr4, Itgb1, NGL1, NetrinG, Sema7A, Netrin1) block 7,
(From EB_Area, EB_FormFactor, EB_Perimeter, EB_count, Nuc_Area, Nuc_count, Posi_Area, Branch_Point, Crossing_Point, Neut_Length, CNc4, CNc4, Nc_L, Nr_Count
A block 9 comprising a matrix of (AR, Esr1, Esr2, RARa, RARb, RARg) × (EphB, EphrinB, PlexinA, Robo2, Sema3A, Slit1, Unc5),
(Cxcl12, Cxcr4, Itgb1, NGL1, NetrinG, Sema7A, Netrin1) × (EphB, EphrinB, PlexinA, Robo2, Sema3A, Slit1, Unc5) block 10,
(EphB, EphrinB, PlexinA, Robo2, Sema3A, Slit1, Unc5) × (EphB, EphrinB, PlexinA, Robo2, Sema3A, Slit1, Unc5) block 11,
(From EB_Area, EB_FormFactor, EB_Perimeter, EB_count, Nuc_Area, Nuc_count, Posi_Area, Branch_Point, Crossing_Point, ph3, p2
(AR, Esr1, Esr2, RARa, RARb, RARg) × (EB_Area, EB_FormFactor, EB_Perimeter, EB_count, Nuc_Area, Nuc_count, Posi_Area, Branch_Point, Crow_Point, Crow_PointP
(Cxcl12, Cxcr4, Itgb1, NGL1, NetrinG, Sema7A, Netrin1) × (EB_Area, EB_FormFactor, EB_Perimeter, EB_count, Nuc_Area, Nuc_count, Nuc_count, P
(EphB, EphrinB, PlexinA, Robo2, Sema3A, Slit1, Unc5) x (from EB_Area, EB_FormFactor, EB_Perimeter, EB_count, Nuc_Area, Nuc_count, Poc_Count, Pos_P
Comprising (EB_Area, EB_FormFactor, EB_Perimeter, EB_count, Nuc_Area, Nuc_count, Posi_Area, Branch_Point, Crossing_Point, Neurite_Length) × (EB_Area, EB_FormFactor, EB_Perimeter, EB_count, Nuc_Area, Nuc_count, Posi_Area, Branch_Point, Crossing_Point, Neurite_Length) from the matrix of the block 16

表3 ネットワーク判別手法におけるDMSO群を基準とした場合のネットワークブロックの類似度   Table 3 Network block similarity based on DMSO group in network discrimination method

Figure 0005783504
Figure 0005783504

12種類の化学物質(2,3,7,8−四塩素化−パラ−ダイオキシン、4(OH)−2’,3,3’,4’,5’−ペンタ−クロロビフェニル、トリヨードチロニン、デキサメサゾン、5α−ジハイドロテストステロン、17β−エストラジオール、サリドマイド、ビス(2−エチルエキシル)、フタル酸、ペルメスリン、シクロパミン、ビスフェノールA、メソプレン酸)について、本発明の方法を適用し、12種の異なるネットワークに分類することができた。このことにより、作用機序が未知の化学物質を試験する場合、未知化学物質について、同様な曝露実験を行い、遺伝子発現データ及び細胞形態データを用いて、今回分類した既存の化学物質のネットワーク鋳型にあてはめて影響を予測することが可能となった。具体的には、未知物質のネットワークマトリックスを作成し、表3に示したネットワークブロックの類似性と同様な判別を行うことによって、未知物質の影響を予測することができる。   12 chemical substances (2,3,7,8-tetrachlorinated-para-dioxin, 4 (OH) -2 ', 3,3', 4 ', 5'-penta-chlorobiphenyl, triiodothyronine Dexamethasone, 5α-dihydrotestosterone, 17β-estradiol, thalidomide, bis (2-ethylexyl), phthalic acid, permethrin, cyclopamine, bisphenol A, mesoprenic acid) and 12 different networks Could be classified. As a result, when testing chemical substances with unknown mechanism of action, similar exposure experiments were conducted on unknown chemical substances, and gene templates and cell morphology data were used to classify the network templates of existing chemical substances classified this time. It became possible to predict the impact by applying it. Specifically, the influence of the unknown substance can be predicted by creating a network matrix of the unknown substance and performing the same discrimination as the similarity of the network blocks shown in Table 3.

本発明の方法を用いることによって、胎生プログラミングに対する影響を評価することができる。また、本発明の方法を用いて胎児期曝露による晩発影響のハイスループット解析を実施したならば、多種多様な化学物質についての生体(健康)影響を予見する情報の利用が可能となる。このことによって、生体(健康)影響予測が可能となり、化学物質曝露の被害を未然に防ぐことも可能となる。   By using the method of the present invention, the impact on embryonic programming can be evaluated. In addition, if a high-throughput analysis of late effects due to fetal exposure is performed using the method of the present invention, it is possible to use information for predicting biological (health) effects on a wide variety of chemical substances. This makes it possible to predict the impact on the living body (health) and to prevent damage from exposure to chemical substances.

Claims (13)

下記工程:
ウェルの直径が300μmであり、ウェル間の距離(ピッチ)が330μmであり、ウェルの深さが270μmである、1020個の均一なウェルを枠内(10×10mm)に有する取り外し可能な枠を有する24×24mm角の枠分離型マイクロスフィアアレイを用いて、マイクロスフィアアレイ当たりES細胞懸濁液を1×10cells/250μlずつ加え、ES細胞からなるマイクロスフィアを神経誘導因子に暴露させ、ニューロスフィア前駆体を形成させること、
得られたニューロスフィア前駆体を、神経細胞培養用容器を用いて神経誘導培地中で培養することによってニューロスフィアを構成する細胞を成熟神経細胞に分化させること
を含む、神経細胞系モデルの作成方法。
The following process:
A removable frame having 1020 uniform wells within a frame (10 × 10 mm) having a well diameter of 300 μm, a distance between wells (pitch) of 330 μm, and a well depth of 270 μm. 1 × 10 5 cells / 250 μl of ES cell suspension per microsphere array was added using a 24 × 24 mm square frame-separated microsphere array, and the microspheres composed of ES cells were exposed to a nerve inducer, Forming a neurosphere precursor,
A method for creating a neuronal cell model, comprising differentiating cells constituting neurospheres into mature neurons by culturing the obtained neurosphere precursor in a nerve induction medium using a container for neuronal cell culture .
上記神経細胞培養用容器が、オルニチン・ラミニンコートプレートである、請求項1に記載の神経細胞系モデルの作成方法。   The method for creating a nerve cell system model according to claim 1, wherein the nerve cell culture container is an ornithine / laminin coated plate. 全工程が、20日間で終了する、請求項2に記載の神経細胞系モデルの作成方法。   The method for creating a neuronal cell model according to claim 2, wherein all steps are completed in 20 days. 下記工程:
ウェルの直径が300μmであり、ウェル間の距離(ピッチ)が330μmであり、ウェルの深さが270μmである、1020個の均一なウェルを枠内(10×10mm)に有する取り外し可能な枠を有する24×24mm角の枠分離型マイクロスフィアアレイを用いて、マイクロスフィアアレイ当たりES細胞懸濁液を1×10cells/250μlずつ加え、ES細胞からなるマイクロスフィアとサンプルとを接触させること、
上記マイクロスフィアからサンプルを分離すること、
上記マイクロスフィアの一部を神経誘導因子に暴露し、ニューロスフィア前駆体を形成させるとともに、残りの一部からトータルRNAを回収し、遺伝子の発現量を測定すること、
得られたニューロスフィア前駆体を、神経細胞培養用容器を用いて神経誘導培地中で培養することによってニューロスフィアを構成する細胞を成熟神経細胞に分化させる、神経細胞系モデルを作成すること、
得られた神経細胞系モデルの細胞形態を測定すること
を含む、胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。
The following process:
A removable frame having 1020 uniform wells within a frame (10 × 10 mm) having a well diameter of 300 μm, a distance between wells (pitch) of 330 μm, and a well depth of 270 μm. 1 × 10 5 cells / 250 μl of ES cell suspension is added per microsphere array using a 24 × 24 mm square frame-separated microsphere array, and the microspheres composed of ES cells are brought into contact with the sample.
Separating a sample from the microsphere;
Exposing a part of the microsphere to a nerve inducer to form a neurosphere precursor, collecting total RNA from the remaining part, and measuring the expression level of the gene;
Creating a neuronal cell system model for differentiating the neurosphere-forming cells into mature neurons by culturing the obtained neurosphere precursor in a nerve induction medium using a neuron culture vessel,
A method for measuring the effect on embryonic programming comprising measuring the cell morphology of the resulting neural cell lineage model.
上記神経細胞培養用容器が、オルニチン・ラミニンコートプレートである、請求項に記載の胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。 The method for measuring the influence with respect to embryonic programming of Claim 4 whose said container for nerve cell cultures is an ornithine laminin coat plate. 上記遺伝子が、下記:
ERα、ERβ、AR、RARα及びRARβからなる群より選択される1以上の核内レセプター遺伝子と、
DTNBP1、NRG1、DAO、DAOA、RGS4、CAPON、PPP3CC、TRAR4、VCFS、COMT、PRODH、DHHC、ZDHHC8、DISC1及びGRM5からなる群より選択される1以上の統合失調症の感受性遺伝子、
Tsc1、Tsc2、Fmr1、Ube3a、Reln、Nlgn3、Foxp2、Cntnap2、Slc6a4、Gabrb3、Mecp2及びEn2からなる群より選択される1以上の自閉症関連遺伝子、
EphrinB、EphB、Sema3A、PlexinA、Sema7A、Itgb1、Netrin1、Slit1、Robo2、Cxcl12、Cxcr4、NetrinG、NGL1及びUnc5からなる群より選択される1以上の軸索ガイダンス関連遺伝子、
Foxg1、Emx1、Emx2、Nkx2.1、Otx1、Otx2、En1、Gbx2、Hoxb1及びHoxa2からなる群より選択される1以上の脳セグメンテーション関連遺伝子、
Snca、Uchl1、Apoe、Park7、Apbb1、Bcl2、Ube2l1、Ubqln1、Bax、Cdk5、Ubb、Als2、Gtf2a1、Bace1、App、Psen1、Ide、Ccs、Sod1及びGpx1からなる群より選択される1以上の神経疾患関連遺伝子、
Nanog、Klf4、Zfp42、Pou5f1、Fgfr1、Nestin、Tuj1、Map2、Olig2、Gfap、Raf1、Atbf1、Pla2g6、Cdyl、Mapk3、Shc1、Hras1、Rps6ka1、Mapk1、Smarcad1、Gbx2、Sall1、Map2k1、Fos及びRif1からなる群より選択される1以上の神経発達関連遺伝子、
Th、Slc6a3、Snca、Ube1、Ubch7、Park2、Uch1、Park7、Casp9、Casp3及びCasp7からなる群より選択される1以上のパーキンソン病関連遺伝子、及び/又は
App、Bace、Psen、ApoE、Ide、Mme、Il1r1、Tnfrsf1a、Casp3及びCasp7からなる群より選択される1以上のアルツハイマー病関連遺伝子との組合わせである、請求項に記載の胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。
The above genes are:
One or more nuclear receptor genes selected from the group consisting of ERα, ERβ, AR, RARα and RARβ;
One or more susceptibility genes for schizophrenia selected from the group consisting of DTNBP1, NRG1, DAO, DAOA, RGS4, CAPON, PPP3CC, TRAR4, VCFS, COMT, PRODH, DHHC, ZDHHC8, DISC1 and GRM5,
One or more autism-related genes selected from the group consisting of Tsc1, Tsc2, Fmr1, Ube3a, Reln, Nlg3, Foxp2, Cntnap2, Slc6a4, Gabrb3, Mecp2 and En2,
One or more axon guidance related genes selected from the group consisting of EphrinB, EphB, Sema3A, PlexinA, Sema7A, Itgb1, Netrin1, Slit1, Robo2, Cxcl12, Cxcr4, NetrinG, NGL1 and Unc5,
One or more brain segmentation-related genes selected from the group consisting of Foxg1, Emx1, Emx2, Nkx2.1, Otx1, Otx2, En1, Gbx2, Hoxb1 and Hoxa2;
Snca, Uchl1, Apoe, Park7, Apbb1, Bcl2, Bcl2, Ube2l1, Ubqln1, Bax, Cdk5, Ubb, Als2, Gtf2a1, a group consisting of Base1, App, Psen1, Ide, Ccs, and Sod1Gp, and Sod1Gp, Sod1Gp Disease-related genes,
Nanog, Klf4, Zfp42, Pou5f1, Fgfr1, Nestin, Tuj1, Map2, Olig2, Gfap, Raf1, Atbf1, Pla2g6, Cdyl, Mapk3, Shc1, Hras1, Rps6k1, Hps1, Rps6k One or more neurodevelopmental genes selected from the group consisting of:
One or more Parkinson's disease-related genes selected from the group consisting of Th, Slc6a3, Snca, Ube1, Ubch7, Park2, Uch1, Park7, Casp9, Casp3 and Casp7, and / or App, Bace, Psen, ApoE, Ide, Mme 6. The method for measuring the effect on embryonic programming according to claim 5 , which is a combination with one or more Alzheimer's disease-related genes selected from the group consisting of Il1r1, Tnfrsf1a, Casp3 and Casp7.
上記細胞形態が、ニューロスフィアの面積、ニューロスフィアの真円率、ニューロスフィアの個数、細胞数、核の面積、ニューロスフィアの円周、神経突起の長さ、神経突起の交差点の個数及び神経突起の分岐点の個数である、請求項に記載の胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。 The cell morphology is neurosphere area, neurosphere roundness, neurosphere count, cell count, nucleus area, neurosphere circumference, neurite length, neurite intersection number, and neurite 6. The method for measuring the effect on embryonic programming according to claim 5 , which is the number of branch points. 上記細胞形態の測定を、マルチチャンネル細胞画像解析装置によって行う、請求項に記載の胎生プログラミングに対する影響を測定するための方法。 The method for measuring influence on embryonic programming according to claim 7 , wherein the measurement of the cell morphology is performed by a multi-channel cell image analyzer. 下記工程:
ウェルの直径が300μmであり、ウェル間の距離(ピッチ)が330μmであり、ウェルの深さが270μmである、1020個の均一なウェルを枠内(10×10mm)に有する取り外し可能な枠を有する24×24mm角の枠分離型マイクロスフィアアレイを用いて、マイクロスフィアアレイ当たりES細胞懸濁液を1×10cells/250μlずつ加え、ES細胞からなるマイクロスフィアとサンプルとを接触させること、
上記マイクロスフィアからサンプルを分離すること、
上記マイクロスフィアの一部を神経誘導因子に暴露し、ニューロスフィア前駆体を形成させるとともに、残りの一部からトータルRNAを回収し、遺伝子の発現量を測定すること、
得られたニューロスフィア前駆体を、神経細胞培養用容器を用いて神経誘導培地中で培養することによってニューロスフィアを構成する細胞を成熟神経細胞に分化させる、神経細胞系モデルを作成すること、
得られた神経細胞系モデルの細胞形態を測定すること
得られた上記遺伝子発現量及び上記細胞形態の測定値を、サンプルで処理しない場合か又は胎生プログラミングに対する影響が知られている物質についての測定値と対比すること、
を含む胎生プログラミングに対する影響を評価するための方法。
The following process:
A removable frame having 1020 uniform wells within a frame (10 × 10 mm) having a well diameter of 300 μm, a distance between wells (pitch) of 330 μm, and a well depth of 270 μm. 1 × 10 5 cells / 250 μl of ES cell suspension is added per microsphere array using a 24 × 24 mm square frame-separated microsphere array, and the microspheres composed of ES cells are brought into contact with the sample.
Separating a sample from the microsphere;
Exposing a part of the microsphere to a nerve inducer to form a neurosphere precursor, collecting total RNA from the remaining part, and measuring the expression level of the gene;
Creating a neuronal cell system model for differentiating the neurosphere-forming cells into mature neurons by culturing the obtained neurosphere precursor in a nerve induction medium using a neuron culture vessel,
Measurement of the cell morphology of the obtained neural cell system model Measurement of the obtained gene expression level and the measurement value of the cell morphology for a substance that is not treated with a sample or has a known effect on embryonic programming Contrast with value,
A method for assessing the impact on embryonic programming including:
上記胎生プログラミングに対する影響を、ベジアンネットワークシステムを用いて評価する、請求項に記載の胎生プログラミングに対する影響を評価するための方法。 10. The method for assessing impact on embryonic programming according to claim 9 , wherein the impact on embryonic programming is assessed using a Vegian network system. 下記工程:
ウェルの直径が300μmであり、ウェル間の距離(ピッチ)が330μmであり、ウェルの深さが270μmである、1020個の均一なウェルを枠内(10×10mm)に有する取り外し可能な枠を有する24×24mm角の枠分離型マイクロスフィアアレイを用いて、マイクロスフィアアレイ当たりES細胞懸濁液を1×10cells/250μlずつ加え、ES細胞からなるマイクロスフィアとサンプルとを接触させること、
上記マイクロスフィアからサンプルを分離すること、
上記マイクロスフィアの一部を神経誘導因子に暴露し、ニューロスフィア前駆体を形成させるとともに、残りの一部からトータルRNAを回収し、遺伝子の発現量を測定すること、
得られたニューロスフィア前駆体を、神経細胞培養用容器を用いて神経誘導培地中で培養することによってニューロスフィアを構成する細胞を成熟神経細胞に分化させる、神経細胞系モデルを作成すること、
得られた神経細胞系モデルの細胞形態を測定すること
遺伝子発現量及び上記細胞形態の測定値を、胎生プログラミングに対する影響が知られている物質についての測定値と対比すること
を含む、病変リスクを予測するためのデータを提供する方法。
The following process:
A removable frame having 1020 uniform wells within a frame (10 × 10 mm) having a well diameter of 300 μm, a distance between wells (pitch) of 330 μm, and a well depth of 270 μm. 1 × 10 5 cells / 250 μl of ES cell suspension is added per microsphere array using a 24 × 24 mm square frame-separated microsphere array, and the microspheres composed of ES cells are brought into contact with the sample.
Separating a sample from the microsphere;
Exposing a part of the microsphere to a nerve inducer to form a neurosphere precursor, collecting total RNA from the remaining part, and measuring the expression level of the gene;
Creating a neuronal cell system model for differentiating the neurosphere-forming cells into mature neurons by culturing the obtained neurosphere precursor in a nerve induction medium using a neuron culture vessel,
Measuring the cell morphology of the resulting neuronal cell line model, comparing the expression level of the gene and the measured value of the cell morphology with the measured value of a substance known to have an effect on embryonic programming, to determine the risk of lesions. A method of providing data for prediction.
下記工程:
ウェルの直径が300μmであり、ウェル間の距離(ピッチ)が330μmであり、ウェルの深さが270μmである、1020個の均一なウェルを枠内(10×10mm)に有する取り外し可能な枠を有する24×24mm角の枠分離型マイクロスフィアアレイを用いて、マイクロスフィアアレイ当たりES細胞懸濁液を1×10 cells/250μlずつ加え、ES細胞からなるマイクロスフィアとサンプルとを接触させること、
上記マイクロスフィアからサンプルを分離すること、
上記マイクロスフィアの一部を神経誘導因子に暴露し、ニューロスフィア前駆体を形成させるとともに、残りの一部からトータルRNAを回収し、遺伝子の発現量を測定すること、
得られたニューロスフィア前駆体を、神経細胞培養用容器を用いて神経誘導培地中で培養することによってニューロスフィアを構成する細胞を成熟神経細胞に分化させる、神経細胞系モデルを作成すること、
得られた神経細胞系モデルの細胞形態を測定すること
を含む、上記遺伝子発現量及び上記細胞形態の測定値を、サンプルで処理しない場合の測定値と対比する、胎生プログラミングに対する影響を有する物質をスクリーニングするための方法。
The following process:
A removable frame having 1020 uniform wells within a frame (10 × 10 mm) having a well diameter of 300 μm, a distance between wells (pitch) of 330 μm, and a well depth of 270 μm. 1 × 10 5 cells / 250 μl of ES cell suspension is added per microsphere array using a 24 × 24 mm square frame-separated microsphere array, and the microsphere consisting of ES cells is brought into contact with the sample.
Separating a sample from the microsphere;
Exposing a part of the microsphere to a nerve inducer to form a neurosphere precursor, collecting total RNA from the remaining part, and measuring the expression level of the gene;
Creating a neuronal cell system model for differentiating the neurosphere-forming cells into mature neurons by culturing the obtained neurosphere precursor in a nerve induction medium using a neuron culture vessel,
A substance having an influence on embryonic programming, wherein the gene expression level and the measurement value of the cell morphology including the measurement of the cell morphology of the obtained neural cell model are compared with the measurement value when not treated with a sample. Method for screening.
上記胎生プログラミングに対する影響を有する物質が、環境化学物質、医薬品又は農薬である、請求項12に記載のスクリーニングするための方法。 The method for screening according to claim 12 , wherein the substance having an influence on embryonic programming is an environmental chemical substance, a pharmaceutical product, or an agricultural chemical.
JP2009081497A 2009-03-30 2009-03-30 Methods for assessing impact on embryonic programming Active JP5783504B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009081497A JP5783504B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Methods for assessing impact on embryonic programming

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009081497A JP5783504B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Methods for assessing impact on embryonic programming

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010227079A JP2010227079A (en) 2010-10-14
JP5783504B2 true JP5783504B2 (en) 2015-09-24

Family

ID=43043626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009081497A Active JP5783504B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Methods for assessing impact on embryonic programming

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5783504B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105494263B (en) * 2015-12-25 2018-11-30 哈尔滨医科大学 A method of generating tri- transgenosis Alzheimer disease mouse model of HO-1/APP/PSEN1
EP3450540A4 (en) * 2016-04-28 2020-04-08 The Foundation for the Promotion of Industrial Science Device for culturing nerve cell, method for culturing nerve cell, cultured nerve cell, method for analyzing and identifying protein in axon bundle, and method for using nerve cell
JP7090881B2 (en) * 2018-03-08 2022-06-27 国立大学法人東海国立大学機構 Intracellular calcium dynamics evaluation system
CN111180012A (en) * 2019-12-27 2020-05-19 哈尔滨工业大学 Gene identification method based on empirical Bayes and Mendelian randomized fusion

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5968829A (en) * 1997-09-05 1999-10-19 Cytotherapeutics, Inc. Human CNS neural stem cells
DE19756864C5 (en) * 1997-12-19 2014-07-10 Oliver Brüstle Neural precursor cells, methods for their production and their use for the therapy of neural defects
WO2001068815A1 (en) * 2000-03-14 2001-09-20 Es Cell International Pte Ltd Embryonic stem cells and neural progenitor cells derived therefrom
US7011828B2 (en) * 2000-03-14 2006-03-14 Es Cell International Pte. Ltd. Implanting neural progenitor cells derived for human embryonic stem cells
JP2009500043A (en) * 2005-07-08 2009-01-08 ブレインセルス,インコーポレイティド Methods for identifying agents and conditions that modulate neurogenesis
KR100838013B1 (en) * 2006-06-07 2008-06-12 제일약품주식회사 Efficient Generation of Neural Progenitors, Neurons and Dopaminergic Neurons from Human Embryonic Stem Cells
CN101815782B (en) * 2007-09-12 2014-02-05 公益财团法人北九州产业学术推进机构 Cell culture instrument and cell culture method using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010227079A (en) 2010-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhaduri et al. Cell stress in cortical organoids impairs molecular subtype specification
Zhou et al. Molecular landscapes of human hippocampal immature neurons across lifespan
Kang et al. Characteristic analyses of a neural differentiation model from iPSC-derived neuron according to morphology, physiology, and global gene expression pattern
Birey et al. Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids
Hodge et al. Transcriptomic evidence that von Economo neurons are regionally specialized extratelencephalic-projecting excitatory neurons
Kirkeby et al. Predictive markers guide differentiation to improve graft outcome in clinical translation of hESC-based therapy for Parkinson’s disease
Lee et al. A rapid and reproducible assay for modeling myelination by oligodendrocytes using engineered nanofibers
Agoglia et al. Primate cell fusion disentangles gene regulatory divergence in neurodevelopment
Zhang Defining glial cells during CNS development
Reimer et al. Scalable topographies to support proliferation and Oct4 expression by human induced pluripotent stem cells
US20220017873A1 (en) Human Pluripotent Stem Cell-Based Models for Predictive Developmental Neural Toxicity
Belenguer et al. Isolation, culture and analysis of adult subependymal neural stem cells
Murphy et al. Light-focusing human micro-lenses generated from pluripotent stem cells model lens development and drug-induced cataract in vitro
US20220169983A1 (en) Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids and methods of use thereof
Wang et al. CD133/CD140a-based isolation of distinct human multipotent neural progenitor cells and oligodendrocyte progenitor cells
JP5783504B2 (en) Methods for assessing impact on embryonic programming
Akanuma et al. Identification of stage-specific gene expression signatures in response to retinoic acid during the neural differentiation of mouse embryonic stem cells
Nayler et al. Human iPSC-derived cerebellar neurons from a patient with ataxia-telangiectasia reveal disrupted gene regulatory networks
EP3841198A1 (en) Reagents and methods for autism and comorbidities thereof
Mohamed et al. Microfabricated disk technology: Rapid scale up in midbrain organoid generation
Lu et al. Depressive patient‐derived GABA interneurons reveal abnormal neural activity associated with HTR2C
WO2020227084A2 (en) Reagents and methods for alzheimer&#39;s disease and comorbidities thereof
Tavassoli et al. Label‐free isolation and single cell biophysical phenotyping analysis of primary cardiomyocytes using inertial microfluidics
Lickfett et al. High-content analysis of neuronal morphology in human iPSC-derived neurons
Avior et al. Depression patient-derived cortical neurons reveal potential biomarkers for antidepressant response

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120321

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140219

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140812

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141111

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20150302

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150414

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150707

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150713

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5783504

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250