【ポイント】

・高度な認知機能を担うヒト大脳皮質^注1）の神経回路^注2）を、ヒトiPS細胞から作った大脳皮質と視床^注3）のオルガノイド^注4）を融合させた「アセンブロイド」を用いて試験管内で再現。

・細胞種特異的なヒト大脳皮質の神経回路が、視床との相互作用により形成されることを初めて発見。

・自閉スペクトラム症など神経発達症^注5）の病態解明や創薬・再生医療への応用に期待。

名古屋大学大学院創薬科学研究科の西村 優利 博士後期課程大学院生、小坂田 文隆 教授らの研究グループは、多能性幹細胞（iPS細胞）からヒト脳の神経回路を試験管内で再構築する系を確立し、ヒト脳における神経回路形成原理の一端を解明しました。　

ヒトで高度に発達した認知などの脳機能を支えるのは、大脳皮質に形成される神経回路です。自閉スペクトラム症に代表される神経発達症では、この神経回路の構造や機能が破綻すると考えられており、ヒト大脳皮質の神経回路の形成過程を研究することは、神経発達症の治療法の開発につながると期待されています。しかし、ヒトの脳で直接研究を進めることには倫理的な障壁が大きく、ヒトを対象とした神経回路研究は困難でした。本研究では、ヒト神経回路を研究するために、ヒトiPS細胞からヒト大脳皮質の神経回路を試験管内で再構築しました。ヒトiPS細胞から大脳皮質オルガノイドと視床オルガノイドを作製し、それらを融合した「アセンブロイド」を作製したところ、大脳皮質と視床の間に神経接続が形成されました。特定の細胞集団に生体大脳皮質に特徴的な神経活動^注6）が観察され、この細胞集団特異的な神経活動は視床との相互作用により形成されることを明らかにしました。本研究成果は、ヒト脳における神経回路形成の理解を深めるだけでなく、神経発達症の病態の解明や創薬・再生医療への貢献が期待されます。

本研究成果は、2025年11月18日（日本時間）付で米国の学術雑誌 『Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America』 に掲載されました。

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【用語説明】

注1）大脳皮質：
脳の表面を覆う層状の組織で、 「考える」「感じる」「動かす」といった高次な機能を担う。
注2）神経回路：
神経細胞同士がシナプスという構造によりつながり、情報をやりとりする“配線”のこと。神経回路で情報が処理・伝達されることで、知覚や運動、認知、記憶などの機能が生まれる。
注3）視床：
脳の中心近くにある中継ハブのような領域。 目や耳などからの感覚情報や、 運動に関わる信号を大脳皮質に送り出す。活動のリズムづくりにも重要な役割を果たす。

注4）オルガノイド：
幹細胞などから作られた立体組織。 生体の組織・臓器の細胞の種類、構造や機能の一部を試験管内で再現できる。
注5）神経発達症：
脳の発生・発達の過程で神経細胞の発生や、神経回路のつながり方や働き方に異常が生じることで、 行動・感覚・学習・コミュニケーションなどに特性があらわれる状態の総称。自閉スペクトラム症（ASD）や注意欠如・多動症（ADHD）、 知的発達症などが含まれる。
注6）神経活動：
神経細胞が情報をやり取りするときに起こる電気的な変化のこと。この活動が同期して起こることで、 複数の細胞が１つのネットワークとしてまとまって働くようになる。

【論文情報】

雑誌名：Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

論文タイトル：Thalamus-cortex interactions drive cell type-specific cortical development in human pluripotent stem cell-derived assembloids

著者：Masatoshi Nishimura、 Shota Adachi、 Tomoki Kodera、 Akinori Y. Sato、 Ryosuke F. Takeuchi、 Fumitaka Osakada （全著者が名古屋大学所属）

DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.2506573122

【研究代表者】

大学院創薬科学研究科 小坂田 文隆 教授
http://www.ps.nagoya-u.ac.jp/lab_pages/Pharmacology/