来自成体小鼠脑室下区的神经干细胞的分离、扩增和成核转染
2024年6月14日
在这里，我们描述了一种核转染系统，旨在提高从成体小鼠脑室下区分离的扩增神经干细胞 （NSC） 的基因递送效率。研究结果表明，该方法显著改善了 NSCs 中的基因扰动，超越了传统转染方案的有效性，提高了细胞存活率。
我们的研究重点是研究神经干细胞群在成年哺乳动物大脑中是如何被调节的。了解在神经源性生态位内调节神经干细胞的内在和外在分子机制对于理解生物学和开发未来潜在的治疗应用非常重要。为了研究神经干细胞的行为，体内和体外方法都被广泛使用。
体外神经干细胞培养提供了受控环境，并且可以轻松操作和监测该细胞群。体外基因表达保存技术是研究控制细胞生物学的分子机制的通用方法。然而，在神经干细胞中过表达和敲低候选基因的有效且可重复的方法在该领域仍然具有挑战性。
传统的基因递送转染方法已被证明对中枢神经系统细胞有效。此外，这些方法会影响细胞活力和功能。因此，改进替代方法对于操纵神经干细胞中的基因表达至关重要。
通过该协议，我们提出了一种改进的核转染系统，该系统在来自成体小鼠脑室下区的神经干细胞培养物中实现了基因递送的高效率，存活率高于 80%
概述
本研究介绍了一种新型的核转染系统，旨在提高从成年小鼠室下区分离的神经干细胞（NSCs）中基因递送的效率。研究结果表明，与传统转染方法相比，该系统在基因干扰效率和细胞存活率方面均有显著提升。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 基因递送
- 干细胞生物学
背景
- 成年大脑中的神经干细胞（NSCs）对神经发生至关重要。
- 现有的转染方法可能影响细胞活力和功能。
- 需要高效的方法来调控神经干细胞中的基因表达。
- 本研究探讨了一种新方案，以提高神经干细胞中的基因递送效率。
研究目的
- 建立一种优化的神经干细胞基因递送方法。
- 提高神经干细胞在基因干预过程中的存活率。
- 为未来的研究和治疗应用提供可重复的技术方案。
使用的方法
- 采用从鼠脑室下区分离的神经干细胞（NSCs）进行细胞培养技术。
- 应用核转染系统进行基因递送。
- 将传统基因干扰方法与新的核转染方案进行比较。
- 关键步骤包括鼠脑的制备以及从室下区分离神经干细胞（NSCs）。
- 核转染后评估细胞存活率和基因递送效率。
主要结果
- 核转染系统在神经干细胞（NSCs）中实现了更高的基因递送效率。
- 神经干细胞在核转染后的存活率超过80%。
- 这些改进超过了传统转染方法所达到的效果。
- 在基因扰动有效性方面展示了显著的进展。
结论
- 本研究建立了一种改进的神经干细胞（NSCs）基因递送方案。
- 该发现对推进神经干细胞生物学研究及潜在的治疗应用具有重要意义。
- 提高的细胞存活率和干扰效率有助于未来对神经干细胞动态行为及其在神经发生中作用的研究。
常见问题
行业重要性概述
成年神经干细胞（NSCs）中的高效基因递送与操控是神经生物学相关药物发现和靶点验证的关键瓶颈。针对成年小鼠脑室下区来源的神经干细胞所优化的核转染方案，能够实现高效的基因干扰并保持高细胞存活率，从而直接支持早期发现阶段的机制性风险降低与预测可靠性。该技术能力加强了中枢神经系统靶点探索及临床前研究流程中的功能基因组学研究的转化连续性。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可在成体神经干细胞中精确探究基因功能，有助于阐明相关信号通路。
- 通过在与疾病相关的神经系统中实现可控的基因敲低或过表达，支持生物学风险评估。
- 通过可重复的基因扰动，提高对中枢神经系统靶点验证的预测可信度。
筛选与检测方法开发
- 为下游化合物筛选和机制分析制备经过验证的神经球培养物。
- 通过维持核转染后高神经干细胞活力，提高实验的可重复性和标准化水平。
- 实现对神经模型中基因表达变化及功能输出的定量评估。
转化与临床前研究
- 将体外神经干细胞模型与疾病相关的神经发生微环境相匹配，用于转化生物标志物研究。
- 通过在原代神经干细胞中开展基因功能研究，支持从发现到临床前验证的连续性研究。
- 在相关细胞系统中提供可靠的的功能基因组学数据，降低中枢神经系统靶点推进过程中的风险。
流程与工作流整合
该核转染方案可融入从发现到临床前研究的连续流程中，支持在中枢神经系统研究中从早期靶点验证到先导化合物鉴定的基因功能研究。
- 发现生物学：支持神经干细胞通路中的假设验证和机制性风险排除。
- 筛选：提供可重复且具有活力的神经干细胞培养体系，用于定量基因扰动检测。
- 分析：提供可量化的基因表达和细胞活力输出结果，用于比较分析。
- 转化研究：将体外研究结果与体内神经发生模型衔接，实现生物标志物的一致性比对。
- 企业级复用：建立标准化、可扩展的成年神经干细胞基因递送方案，适用于中枢神经系统各类项目。
运营与企业影响
- 科学价值：提高中枢神经系统靶点验证的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：增强神经干细胞基因扰动工作流程的标准化、可重复性和可扩展性。
- 战略价值：提升神经生物学项目组合中“推进/终止”决策的质量与资本使用效率。
- 项目组合影响：基于可靠的基因功能数据，实现对中枢神经系统靶点的风险校准优先排序。
实施注意事项
- 需要具备从小鼠成年脑组织中分离和培养神经干细胞的专业技术。
- 需要具备核转染仪器设备以及经过验证的高效基因递送试剂。
- 要求跨团队统一细胞操作和细胞活力评估的标准化流程。
- 在应用于其他神经或非神经原代细胞系统时，可能需要进行相应调整。
- 依赖于精确的操作流程，以维持文中所示的高细胞活力和实验可重复性。
生物制药常见问题
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:35
Murine Brain Extraction and Subventricular Zone (SVZ) Dissection for Isolation of Neural Stem Cells
3:42
Isolation and Seeding of Murine Subventricular Zone‐Derived Neural Stem Cells (NSCs) for Neurosphere Formation
5:54
Expansion of Neurospheres Obtained from Murine Subventricular Zone‐Derived Neural Stem Cells
7:33
Nucleofection of Neurosphere Cultures Obtained from Murine Subventricular Zone‐Derived Neural Stem Cells
