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利用侧向柔光照射优化脑类器官培养的技术

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2025年7月8日

本文内容

摘要

来源:Chen, B. 通过侧向柔光照射促进脑类器官培养J. Vis. Exp. (2022)。

本视频展示了利用侧向柔光照明技术增强类胚体的肉眼可视性,从而促进其在脑类器官培养过程中的操作与转移。视频详细说明了柔光照明系统的搭建、培养基更换和类胚体转移的方法,以及诱导类胚体神经分化的步骤,以实现脑类器官的发育。

方案

所有涉及样本采集的操作均按照本机构的IRB指南进行。

1. 柔性光源灯的准备(第1天)

  1. 使用厚度为 0.3–0.5 cm、尺寸为 A5 纸大小的透明亚克力板。在亚克力板的正反两面粘贴白色垫片。
  2. 在板的边缘安装一排 LED 白光灯,使光线从亚克力板的侧面进入,然后平行射出(图 1A–F,图 2B)。
    注意: 由于早期 EBs 的直径约为 200 µm 至 300 µm,在超净台的荧光灯下肉眼难以清晰观察。相比之下,由于漫反射增强,使用侧向照射的柔光可清晰检测到 EBs(图 2B,C)。后续实验中建议使用 6 孔板进行 EB 培养。但为了更好地展示柔光的视觉效果,本研究中有时采用培养皿而非培养板来拍摄图片和视频,请勿误解。侧向照射的柔光灯同样适用于 6 孔板。

2. 胚胎团转移与培养基更换(第2-5天)

  1. 准备一个新的6孔低吸附培养板,每孔加入2 mL拟胚体(embryoid body, EB)形成培养基。
  2. 使用1000 µL宽口吸头(见材料表)将EBs连同培养基一同吸出,转移至6孔低吸附培养板中(约100个EBs/孔)。
    注意: 操作过程中采用步骤1中提到的柔光灯以更便于观察EBs。关闭其他室内光源,以提升柔光的视觉效果。
  3. 每天更换等体积的新鲜EB形成培养基。利用二次流将EBs聚集至孔中央,然后更换培养基。
    1. 用移液器缓慢吸取靠近孔边缘的旧培养基,避免用力过猛,否则会将EBs一并吸出。随后加入新鲜培养基重悬EBs。
      注意: 二次流原理(图2D)。通过沿圆形轨道旋转培养皿诱导产生涡旋流,由于涡旋流的存在,进而诱导产生指向孔中心的二次流。EBs或类器官在旋转产生的二次流作用下向孔中央聚集,之后可方便地进行换液或EBs转移操作。

3. 神经诱导(第5-7天)

  1. 准备一个新的低黏附6孔板,并向每孔加入3 mL神经诱导培养基(表1)。
  2. 打开侧向柔光灯(步骤1中提及),并关闭其他室内光源。
  3. 将拟胚体转移至已加入神经诱导培养基的6孔板中(约100个拟胚体/孔)。转移时尽量减少原始培养基带入新孔中。
    注意:介绍拟胚体转移的基本操作技巧。由于重力作用以及拟胚体密度相对培养基较高,重悬后的拟胚体会逐渐沉降,通过如图2E所示的操作即可方便地完成转移。由于游离细胞和死亡细胞碎片的沉降速度较拟胚体更慢,因此可通过此沉降方法去除大部分游离细胞和死亡细胞碎片(图2F)。
  4. 将样品置于37 °C、5% CO2条件下培养24小时。
    注意:在显微镜下观察,拟胚体直径约为500 µm,边缘呈半透明状,提示已形成神经上皮层。

表1. 神经诱导培养基的成分

组分体积
DMEM-F1297 mL
N2 supplement1 mL
Glutamax supplement1 mL
MEM-NEAA1 mL
Heparin终浓度 1 μg/mL

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结果

光学测量装置、LED面板照明、用于照片记录中比例尺的尺子
图1:柔光灯的制备。A)将电源和LED灯安装在亚克力板的一侧(如红虚线框所示)。LED柔光灯的散射波长为450–470 nm,光通量为1300–1800 lm,显色指数为75–85 Ra。(B)检查LED灯珠是否能正常点亮(如红虚线框所示)。(C)在亚克力板的前后两面粘贴白色垫片(如红色箭头所示)。(D)柔光灯的整体外观。(E)也可用市售无框LED绘图灯板替代该柔光灯,后者通常用于临摹草图时的描图。需在LED绘图灯板正上方直接粘贴一层白色薄膜。(F)柔...

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
0.2 μm 滤膜NEST Biotechnology, China331001
1000 μL 宽口吸头Thermo Fisher Scientific, USA9405163
6 孔低吸附培养板NEST Biotechnology, China703011用于拟胚体悬浮培养
离心机Eppendorf, Germany5810 R可用于各种类型的离心管、试剂瓶和工作板的离心。
DMEM-F12Thermo Fisher Scientific, USA11330032
肝素Merck, GermanyH3149
Glutamax 添加剂Thermo Fisher Scientific, USA35050061
Glutamax 添加剂Thermo Fisher Scientific, USA17504044
MEM-NEAAThermo Fisher Scientific, USA11140050
N2 添加剂Thermo Fisher Scientific, USA17502048
柔光灯NUTNUT一种简易自制装置,制备方法参见补充图 2。

标签

LED