使用微流控芯片开发人类 iPSC 衍生的运动神经类器官

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将人诱导多能干细胞或iPSCs放入含有Rho激酶抑制剂的营养丰富的干细胞培养基中。

抑制

剂进入细胞并阻断Rho激酶,防止凋亡细胞死亡。

细胞利用营养物质增殖并自发聚集形成称为球体的三维细胞簇。

逐渐,用神经诱导培养基代替培养基。来自培养基的信号调节剂驱动干细胞分化为神经细胞。

富含生长因子的神经培养基代替,将球状细胞分化为运动神经元,形成运动神经元球状体或MNS。

将这些 MNS 转移到含有成熟培养基的聚合物涂层微流控芯片中。

培养基中的神经生长因子刺激轴突或神经元的更长投射从球体生长并通过芯片的微通道延伸。

这形成了运动神经类器官,即运动神经组织的三维模型。

为了诱导 3D iPS 细胞分化为运动神经元,将每孔 4 x 104 iPS 细胞接种到 100 微升饲养层和补充有 10 微摩尔 Y27632 的无血清细胞培养基中的 96 孔 U 底板的适当数量的孔中。

第二天,用补充有10微摩尔SB-431542和100纳摩尔LDN-193189的100微升KSR培养基替换每个孔中的上清液。在第2天和第3天,用100微升KSR培养基替换上清液,补充有10微摩尔SB-431542,100纳摩尔LDN-193189,5微摩尔DAPT,5微摩尔SU-5402,1微摩尔视黄酸和1微摩尔平滑激动剂。在第4天和第5天,用75%的KSR培养基和25%的N2培养基的混合物替换上清液,补充10微摩尔SP-431542,100纳摩尔LDN-193189,5微摩尔DAPT,5微摩尔SU-5402,1微摩尔视黄酸和1微摩尔平滑激动剂。

在第 6 天和第 7 天,用 50% 的 KSR 培养基和 50% 的 N2 培养基的混合物替换上清液,并补充 5 微摩尔 DAPT、5 微摩尔 SU-5402、1 微摩尔视黄酸和 1 微摩尔平滑激动剂。在第 8 天和第 9 天,用 25% 的 KSR 培养基和 75% 的 N2 培养基的混合物替换上清液,并补充 5 微摩尔 DAPT、5 微摩尔 SU-5402、1 微摩尔视黄酸和 1 微摩尔平滑激动剂。在第 10 天和第 11 天,用补充有 5 微摩尔 DAPT、5 微摩尔 SU-5402、1 微摩尔视黄酸和 1 微摩尔平滑激动剂的 N2 培养基替换上清液。在第12天,用100微升成熟培养基替换每个孔中的上清液,每孔补充20纳克每毫升脑源性神经营养因子。

为了诱导运动神经类器官的形成,用150微升成熟培养基替换PDMS芯片中的包被溶液,并补充每毫升20纳克脑源性神经营养因子,并使用宽口径微量移液器吸头轻轻地将运动神经元球体从96孔板的一个孔添加到芯片微通道的入口中。在培养皿中的组织培养芯片附近放置一个小的无菌水储罐,以防止培养基蒸发,并将培养皿放入37摄氏度和5%二氧化碳的培养箱中。

每两到三天,用补充每毫升20纳克脑源性神经营养因子的新鲜成熟培养基替换培养基储液中心一半用尽的培养基。轴突将从运动神经元球体生长到通道中,在两到三周的时间内自发组装成一个束,形成运动神经类器官。

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Last updated: 18 July 2026