R&Dサイエンティストの視点から
神経毒性を研究するうえで、生存率は重要なエンドポイントです。しかし、それだけで十分とは限りません。従来の細胞毒性指標では健全に見える神経細胞培養でも、その背後ですでに生物学的な変化が始まっている可能性があります。発火パターンが変化し、シナプス伝達が低下し、興奮性が高まり、神経突起が退縮し始めることがあります。こうした変化は、神経細胞への直接的な有害作用による場合もあれば、グリアシグナルへの影響を介して生じる場合もあります。
この科学的課題が、Cellectriconの神経毒性評価サービス（Neurotoxicity Testing Services）の中心にあります。このプラットフォームは、関連する神経系モデルにおいて、機能、構造、炎症反応、細胞の健全性を多面的に評価するよう設計されています。神経毒性を単一のエンドポイントに還元するのではなく、「何が変化したのか」「いつ変化したのか」「系のどの部分が関与しているのか」を検討できる点が特徴です。
光学的電気生理は、早期の機能変化を捉える手段となります。Cellectriconでは、シナプス接続した神経ネットワークの自発活動と誘発活動を測定し、明確な構造障害が現れる前に、活動抑制、過興奮性、その他の機能異常を検出できます。創薬研究チームにとっては、より多くの化合物系列を扱えるフォーマットで、神経機能への影響を比較できる機会になります。
さらに、high-density multi-electrode array（HD-MEA）とハイコンテントイメージングを用いることで、時間軸を日単位、週単位へ延長できます。HD-MEAでは神経活動をラベルフリーで長期間追跡でき、イメージングでは神経突起長、分岐、形態、グリア形態などの情報を得られます。この組み合わせは、早期の機能表現型に続いて後期の構造障害が現れる場合に特に有用です。これにより、一過性の機能変化と、時間とともに進行する表現型を区別する手掛かりが得られます。これは、オリゴヌクレオチドを用いるプログラムでは特に重要となる場合があります。
Cellectriconでは、オリゴヌクレオチドモデルで得られた急性の機能所見を、公表されているin vivo発作試験と比較しています。より長期の培養では、遅発性の神経突起変化や炎症性変化を追跡でき、ヒトiPSC由来神経系では、特定の所見をヒト細胞生物学の文脈で検討できます。研究チームにとっては、早期の機能シグナル、後期の構造変化、その後in vivoで解釈する必要が生じる生物学をつなぐ、実験的な橋渡しとなります。
神経炎症には、異なる実験設計が必要です。ミクログリアの応答は重要な情報ですが、それだけでは神経系全体に何が起きているかは分かりません。Cellectriconでは、ニューロン、アストロサイト、ミクログリアからなる複雑な共培養系を用いています。同一の生物学的システム内で、サイトカインおよびケモカインの放出、細胞表現型、神経機能を評価できるため、有害作用が神経細胞への直接作用として現れているのか、あるいはアストロサイトやミクログリアの活性化と、それに続く局所細胞環境の変化を介して生じているのかを検討する助けになります。また、モデルの複雑性が臨床的関連性に影響し得ることを示すデータもあります。たとえば、米国のバイオテクノロジー企業およびJohns HopkinsのWilmer Eye Instituteとの共同による進行性緑内障研究では、Cellectriconの三者共培養系で得られた炎症プロファイルは、対応するミクログリア単独培養よりも、患者の房水サンプルと高い一致を示しました。
急性および遅発性の機能アッセイとエンドポイントアッセイを、複雑なin vitro共培養系と組み合わせることで、単純な合否判定よりも、配列選択、化学修飾、フォローアップ試験の設計に役立つ情報を得ることができます。
研究者の視点では、ここがこのサービスを考えるうえで重要なポイントです。優れた神経毒性試験は、強い有害作用を示す化合物を見つけるだけでなく、中程度の有害影響についても情報を与える必要があります。また、「何か問題が起きた」と示すだけでは十分ではありません。次に何を調べるべきか、どの候補にさらに検討する価値があるか、生物学のどの部分をより詳しく見るべきか、その判断につながる情報であることが重要です。
こうした課題が現在の研究に関係している場合には、必要に応じて追加の技術情報をご案内いたします。また、具体的な実験上の課題についてご希望があれば、Cellectriconのサイエンティストとの非公式な情報交換の機会を設けることも可能です。
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