Fundamental Toxicological Sciences

An in vitro microfluidic culture device for peripheral neurotoxicity prediction at low concentrations based on deep learning

Xiaobo Han ¹, Naoki Matsuda ¹, Kazuki Matsuda ¹, Makoto Yamanaka ², Ikuro Suzuki ¹

¹Tohoku Institute of Technology (Japan)
²Ushio Inc. (Japan)

　本研究では、抗がん剤による末梢神経障害の迅速な評価プラットフォームを構築するため、マイクロ流体培養デバイスとDeep Leaningを用いた評価方法を開発した。初めに、ラットの脊髄後根神経節をマイクロ流体培養デバイスで細胞体と神経突起に分離して培養した。次に、免疫蛍光イメージングを用いて神経突起の形態変化を分析した。マイクロ流体デバイスで神経突起を分離した培養は1か月以上続けられ、培養、薬物刺激、蛍光観察を含む一連の評価プロセスが可能なことを示した。

　薬剤刺激のモデル試験は末梢神経毒性をもつ抗がん剤（ビンクリスチン、オキサリプラチン、パクリタキセル）を用いて行った。その結果、学習済みAIは各化合物による神経突起の形態変化を識別し、低濃度でも毒性を正確に予測できた。また、未学習の化合物に対しても、AIは神経突起の画像に基づいて低濃度でも神経毒性を正確に検出することができた。これらの結果から、このマイクロ流体培養システムと評価手法はin vitroの毒性評価に有用であることが示唆される。

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掲載誌：ライトエッジ2023

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（2023年01月）

An in vitro microfluidic culture device for peripheral neurotoxicity prediction at low concentrations based on deep learning

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