Generierung und Co-Kultivierung von primären Mikroglia und kortikalen Neuronen von Mäusen
26. Juli 2024
Dieses Protokoll beschreibt eine Mikroglia-neuronale Co-Kultur, die aus primären neuronalen Zellen hergestellt wurde, die an den Embryonaltagen 15-16 aus Mausembryonen isoliert wurden, und aus primären Mikroglia, die aus den Gehirnen von neugeborenen Mäusen an den postnatalen Tagen 1-2 erzeugt wurden.
Unsere Forschung zielt darauf ab, die Wechselwirkungen zwischen Neuronen und Mikroglia bei Krankheitszuständen wie Multipler Sklerose zu untersuchen. Unser Ziel ist es, neuronale Interaktionen von Mikroglia in vitro zu rekapitulieren, um ihre funktionelle Bedeutung im ZNS besser zu verstehen. Wir haben bereits gezeigt, dass die Mikroglia-Phagozytose die Neuronen vor oxidiertem Phosphatidylcholin-vermitteltem Zelltod schützt.
Während auch andere Co-Kultursysteme zum Einsatz kommen, ermöglicht dieses Mischkultursystem einen direkten und engen Kontakt zwischen Mikroglia und Neuronen. Darüber hinaus kann es von 12 Tagen bis möglicherweise drei Wochen gesund bleiben, was Langzeitstudien zu neuronalen Mikroglia-Interaktionen ermöglicht. Unser Protokoll bietet eine einfache und zugängliche Methode zur Co-Kultivierung von Mikroglia-Neuronen, die leicht manipulierbar sind und in nachgeschalteten Assays zur Bestimmung zellulärer Funktionsveränderungen weiter verwendet werden können.
Übersicht
Diese Studie untersucht die Wechselwirkungen zwischen Mikroglia und Neuronen in einem Kokultursystem, um deren funktionelle Bedeutung unter Krankheitsbedingungen wie multipler Sklerose zu verstehen. Mithilfe von primären neuronalen Zellen aus Maus-Embryonen und Mikroglia aus neugeborenen Mäusen ermöglicht dieses Modell einen direkten Kontakt zwischen den Zelltypen und erleichtert langfristige Beobachtungen zellulärer Interaktionen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Zellbiologie
- Neuroinflammation
Hintergrund
- Microglia spielen entscheidende Rollen bei der neuronale Gesundheit und bei Erkrankungen.
- Das Verständnis der Funktionen von Mikroglia kann Einblicke in den neuronalen Schutz und die Degeneration ermöglichen.
- Dieses Ko-Kultursystem erlaubt die gezielte Beeinflussung und Beobachtung von Zellinteraktionen über längere Zeiträume.
Zweck der Studie
- Etablierung eines zuverlässigen In-vitro-Modells zur Untersuchung der Interaktionen zwischen Mikroglia und Neuronen.
- Untersuchung der schützenden Rolle der Mikroglia gegenüber dem neuronalen Zelltod.
- Ermöglichung von nachgeschalteten Assays zur Bestimmung funktioneller zellulärer Veränderungen.
Verwendete Methoden
- Kokultursystem etabliert mit primären Neuronen aus Maus-Embryonen und Mikroglia aus neonatalen Mäusen.
- Das Kokultursystem bleibt bis zu drei Wochen lang vital, was umfassende Untersuchungen ermöglicht.
- Es werden detaillierte Handhabungstechniken für experimentelle Aufbauten bereitgestellt.
Hauptergebnisse
- Die Mikroglia zeigten schützende Wirkungen gegen durch oxidiertes Phosphatidylcholin vermittelten Zelltod in Neuronen.
- Der enge Kontakt im Kokultursystem ist entscheidend für effektive zelluläre Interaktionen und Schutzmechanismen.
- Diese Plattform liefert bedeutende Erkenntnisse über das langfristige zelluläre Verhalten und funktionelle Veränderungen im ZNS.
Schlussfolgerungen
- Die Studie etabliert ein Kokultursystem, das die Untersuchung zellulärer Interaktionen ermöglicht, die für die neuronale Gesundheit von entscheidender Bedeutung sind.
- Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Mikroglia-Aktivität für den Schutz der Neuronen und könnten therapeutische Strategien bei Erkrankungen des zentralen Nervensystems beeinflussen.
- Die Ergebnisse vertiefen das Verständnis der Rolle der Mikroglia bei neuroinflammatorischen Erkrankungen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die direkte Kokultur von primären Mikrogliazellen der Maus und kortikalen Neuronen ermöglicht die mechanistische Untersuchung neuroimmuner Wechselwirkungen, die für die Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen relevant sind. Dieses System bietet eine kontrollierbare und modifizierbare Plattform zur Beurteilung des Einflusses von Mikroglia auf die neuronale Gesundheit und unterstützt eine vorhersagbare Aussagekraft bei der frühen Validierung zentralnervöser Zielstrukturen. Der Ansatz fördert die translationale Kontinuität von der Entdeckung biologischer Mechanismen bis hin zur präklinischen Modellentwicklung in Programmen zur Neuroinflammation.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die funktionelle Beurteilung von Mikroglia-Neuron-Interaktionen unter krankheitsrelevanten Bedingungen.
- Unterstützt die mechanistische Risikominimierung durch die Isolierung zellulärer Beiträge zur neuronalen Schädigung oder Schutzfunktion.
- Erleichtert die hypothesengeleitete Evaluierung neuroimmunologischer Zielstrukturen für Erkrankungen des zentralen Nervensystems.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet ein validiertes, reproduzierbares Kokultursystem für die nachgeschaltete phänotypische Bildschirmanalyse.
- Ermöglicht quantitative Auswertungen mittels Immunfluoreszenz, Live-Bildgebung und molekularen Assays.
- Unterstützt die Standardisierung und Skalierbarkeit von Assays zur Verbindungsbewertung in neuroinflammatorischen Kontexten.
Translationale und präklinische Forschung
- Modelliert translationsrelevante Interaktionen zwischen Mikroglia und Neuronen zur Erforschung von Biomarkern.
- Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von in-vitro-Untersuchungen der Wirkmechanismen zur in-vivo-präklinischen Validierung.
- Unterstützt die risikoadjustierte Weiterentwicklung neuroimmunologischer Therapiekandidaten.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Kokultursystem verbindet die frühe Entdeckung mit der präklinischen Forschung, indem es eine kontrollierte, quantitative Analyse der Dynamik zwischen Mikroglia und Neuronen ermöglicht.
- Entdeckungsbiochemie Unterstützt die Hypothesenprüfung zur Rolle von Mikroglia beim neuronalen Überleben und bei Verletzungen.
- Screening: Liefert reproduzierbare, quantitative Ergebnisse für Studien zu chemischen Substanzen oder genetischen Störungen.
- Analytik: Ermöglicht multimodale Auswertungen, einschließlich Bildgebung und molekularen Assays, für vergleichende Analysen.
- Translationale Forschung Stimmt in vitro-Befunde mit krankheitsrelevanten Mechanismen für die Auswahl präklinischer Modelle ab.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine flexible Plattform, die an unterschiedliche Anforderungen der neuroinflammatorischen Forschung anpassbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Validierung neuroimmunologischer Zielstrukturen und der mechanistischen Entlastung von Risiken.
- Operationaler Wert: Standardisiert Co-Kultur-Arbeitsabläufe hinsichtlich Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit.
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch von Projekten, indem zelluläre Mechanismen in Modellen zentralnervöser Erkrankungen geklärt werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht die risikoadjustierte Priorisierung neuroinflammatorischer therapeutischer Programme.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Isolation primärer Zellen und in Ko-Kultur-Techniken.
- Benötigt Zugang zu Einrichtungen für Bildgebung, molekulare Analysen und lebende Zellanalysen.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über Teamgrenzen hinweg, um reproduzierbare Assayergebnisse zu erzielen.
- Anpassbar an verschiedene Modelle zentralnervöser Erkrankungen durch Modifikationen des Protokolls.
- Eingeschränkt durch die Fähigkeit des In-vitro-Systems, die in-vivo-Komplexität des zentralen Nervensystems vollständig nachzubilden.
Biopharma-Häufig gestellte Fragen
Chapters in this video
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Introduction
1:15
Brain Isolation from Neonatal Mice for Primary Microglia Culture
2:19
Preparing and Maintaining Mixed Glia Culture Derived from Neonatal Mice Brains
3:45
Isolating Brains from E16‐E18 Mouse Embryos for Primary Neuron Culture
4:57
Brain Dissociation and Seeding of Cortical Neurons in Cell Culture
6:53
Co‐Culture of Primary Neurons and Microglia for Studying Microglia‐Neuron Interactions
