iPSC由来の神経オルガノイドを使用した神経障害のための創薬の進歩

過去10年間で、学術環境のさまざまな研究グループが誘導された多能性幹細胞ベースのプロトコルを開発し、3次元の多細胞、神経オルガノイドを生成しました。脳の生物学、初期の神経発達、およびヒト疾患をモデル化するための彼らの使用は、微小頭症、自閉症、パーキンソン病、アルツハイマー病などの神経精神障害および神経障害の病態生理学に関する新しい洞察を提供しています。しかし、業界における大規模な薬物スクリーニングのためのオルガノイド技術の採用は、人間の病気の再現性、スケーラビリティ、翻訳性を伴う課題によって妨げられています。創薬パイプラインでの使用を拡大するための潜在的な技術的ソリューションには、等遺伝子モデルを作成するための定期的に散在する短いパリンドロミックリピート（CRISPR）をクラスター化し、セルラーレベルでモデルを特徴付ける単一細胞RNAシーケンス、および複雑なデータセットを分析する機械学習が含まれます。さらに、高コンテンツイメージング、自動液体処理、および標準化されたアッセイは、この目標に向けた他の貴重なツールを表しています。いくつかのオープンな問題はまだ学界以外のオルガノイド技術の完全な実装を妨げていますが、この分野の急速な進歩は、神経障害の大規模な薬物スクリーニングへの翻訳を促すのに役立ちます。

In the last decade, different research groups in the academic setting have developed induced pluripotent stem cell-based protocols to generate three-dimensional, multicellular, neural organoids. Their use to model brain biology, early neural development, and human diseases has provided new insights into the pathophysiology of neuropsychiatric and neurological disorders, including microcephaly, autism, Parkinson's disease, and Alzheimer's disease. However, the adoption of organoid technology for large-scale drug screening in the industry has been hampered by challenges with reproducibility, scalability, and translatability to human disease. Potential technical solutions to expand their use in drug discovery pipelines include Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) to create isogenic models, single-cell RNA sequencing to characterize the model at a cellular level, and machine learning to analyze complex data sets. In addition, high-content imaging, automated liquid handling, and standardized assays represent other valuable tools toward this goal. Though several open issues still hamper the full implementation of the organoid technology outside academia, rapid progress in this field will help to prompt its translation toward large-scale drug screening for neurological disorders.