如何获得成熟的神经元培养体系?

神经元培养是进行神经科学研究时最常用的体外模型,包括原代神经元培养和多能干细胞(hPSC)来源的神经元培养,无论使用何种体系,一个健康且成熟的神经元培养体系对后期得到实验结果至关重要,主要可从以下几个方面进行评价。

评价指标神经元形态

如上图所示,神经元包括细胞体、轴突(axon)、树突(dendrite)几个部分,树突短而分枝多,直接由细胞体扩张突出,形成树枝状,这些分支被称为dendritic spine,其作用是接受其他神经元轴突传来的冲动并传给细胞体。而轴突长而分枝少,为粗细均匀的细长突起,常起于轴丘,其作用是接受外来刺激,再由细胞体传出。而早在2009年,一众神经科学家联合在Nature上发表声明,发现在很多神经培养体系中,不同批次的神经元添加物B27对培养的神经元的形态,尤其是dendritic spine的数量具有明显的负面影响。

Adapted from: Cressey D. (2009) Neuroscientists claim growing pains. Nature 459: 19标志物表达除了直观可见的细胞形态,科学家也比较了在不同培养体系中神经标志物的表达水平。如下图所示,作者比较了在Neurobasal®/B27和BrainPhys®/SM1两种培养体系中DIV10皮层神经元在不同神经标志物的表达差异,包括神经传导、轴突发育及常规神经标志物等,可见在各组神经标志物上BrainPhys®/SM1都显著优于Neurobasal®/B27组。

Adapted from: BrainPhys® increases neurofilament levels in CNS cultures, and facilitates investigation of axonal damage after a mechanical stretch-injury in vitroTau蛋白表达众所周知,Tau蛋白的高磷酸化水平是阿尔兹海默症(AD)的典型病理性变化,而针对Tau蛋白的研究也一直都是研究AD的热点之一,使用iPS诱导分化的神经元也是常用的建模系统。而人体神经系统内的Tau蛋白具有多种不同的亚型,因此对应的体外培养的神经体系也应表达相应的6种主要亚型。下图中作者比较了在Neurobasal®(D/N组)和BrainPhys®两种培养体系中6种Tau蛋白亚型的表达情况,可见神经干细胞(NSC)并不具有多种不同亚型的表达,而当神经分化至25周时,BrainPhys®组具有明显的6种亚型的表达,更接近于体内Tau蛋白亚型的表达水平。

Adapted from: Detection of all adult Tau isoforms in a 3D culture model of iPSC-derived neurons电生理电生理实验可直接研究神经元在不同刺激下神经元的放电活动,可直接反应神经元的功能性。而大量研究均证实在BrainPhys®中培养的神经元具有更好的电生理活性。在CRISPR/Cas9-Correctable mutation-related molecular and physiological phenotypes in iPSC-derived Alzheimer's PSEN2 N141I neurons一文中作者提到使用Neurobasal®培养的Basal forebrain cholinergic neurons(BFCN)无法检测到电生理信号,而将BFCN转移至BrainPhys®中培养恢复了神经元的电生理活性。

原代小鼠神经元在不同培养体系下的电生理水平。A/C组使用BrainPhys™ Primary Neuron Kit,B/D组使用Neurobasal®。

hPSC来源的神经元在不同培养体系下的电生理水平。A/C组使用BrainPhys™ hPSC Neuron Kit,B/D组使用DMEM/F12。BrainPhys®神经元培养基和基于B27培养优化开发的NeuroCult™ SM1 Neuronal Supplement均为STEMCELL出品,旨在为广大神经研究工作者提供高品质的神经细胞培养产品,点击这里查看更多信息。

相关产品产品名称产品号 #培养神经元类型BrainPhys™ Primary Neuron Kit05794原代BrainPhys™ hPSC Neuron Kit05795hPSC来源BrainPhys™ Neuronal Medium05790原代/hPSC来源NeuroCult™ SM1 Neuronal Supplement05711原代/hPSC来源NeuroCult™ Neuronal Plating Medium05713原代神经元接种培养基N2 Supplement-A07152hPSC来源抗体列表/点击查看

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