Name: Eine Multi-Elektroden-Array-Plattform zur Modellierung von Epilepsie unter Verwendung von humanen pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Gehirnassembloiden (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-27T14:57:00.000+00:00
Duration: 6 min 30 s
Description: Erfahren Sie die Modellierung von Epilepsie mit Multi-Elektroden-Arrays und humanen pluripotenten Stammzellen. Diese Methode ermöglicht Langzeit-Aufnahmen der Netzwerkaktivität in Gehirnassembloiden.

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<meta charset="utf8"></head><body>Aufzeichnung der Netzwerkaktivität in Gehirnassembloiden: Multi-Elektroden-Array-Ansatz

<ol><li>Lancaster, M. A., Knoblich, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organogenesis+in+a+dish%3A+Modeling+development+and+disease+using+organoid+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Organogenesis in a dish: Modeling development and disease using organoid technologies.</a> Science. 345 (6194), 1247125(2014).</li>
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<li>Saleem, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+hyperexcitability+in+human+cerebral+cortical+organoids%3A+Oxygen%2Fglucose+deprivation+most+effective+stimulant%5BTitle%5D)+AND+%22Heliyon%22%5BJournal%5D)">Modelling hyperexcitability in human cerebral cortical organoids: Oxygen/glucose deprivation most effective stimulant.</a> Heliyon. 9 (4), e14999(2023).</li>
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<li>Birey, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assembly+of+functionally+integrated+human+forebrain+spheroids%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids.</a> Nature. 545 (7652), 54-59 (2017).</li>
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<li>Xiang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fusion+of+regionally-specified+hPSC-derived+organoids+models+human+brain+development+and+interneuron+migration%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Stem+Cell%22%5BJournal%5D)">Fusion of regionally-specified hPSC-derived organoids models human brain development and interneuron migration.</a> Cell Stem Cell. 21 (3), 383-398.e7 (2017).</li>
<li>VanDersarl, J. J., Renaud, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomimetic+surface+patterning+for+long-term+transmembrane+access%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Biomimetic surface patterning for long-term transmembrane access.</a> Sci Rep. 6 (1), 32485(2016).</li>
<li>Sandoval, S. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rigor+and+reproducibility+in+human+brain+organoid+research%3A+Where+we+are+and+where+we+need+to+go%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Rigor and reproducibility in human brain organoid research: Where we are and where we need to go.</a> Stem Cell Rep. 19 (6), 796-816 (2024).</li>
<li>Hartmann, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+and+functional+characterization+of+different+brainsphere+models+for+use+in+neurotoxicity+testing+on+microelectrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Cells%22%5BJournal%5D)">Molecular and functional characterization of different brainsphere models for use in neurotoxicity testing on microelectrode arrays.</a> Cells. 12 (9), 1270(2023).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+advanced+cerebellar+organoids+for+neurogenesis+and+neuronal+network+development%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Mol+Genet%22%5BJournal%5D)">Generation of advanced cerebellar organoids for neurogenesis and neuronal network development.</a> Hum Mol Genet. 32 (18), 2832-2841 (2023).</li>
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<li>Muzzi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human-derived+cortical+neurospheroids+coupled+to+passive%2C+high-density+and+3D+MEAs%3A+A+valid+platform+for+functional+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Bioeng.+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Human-derived cortical neurospheroids coupled to passive, high-density and 3D MEAs: A valid platform for functional tests.</a> Bioeng. (Basel). 10 (4), 449(2023).</li>
<li>Hruska-Plochan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+of+human+neural+networks+reveals+NPTX2+pathology+in+ALS+and+FTLD%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A model of human neural networks reveals NPTX2 pathology in ALS and FTLD.</a> Nature. 626 (8001), 1073-1083 (2024).</li>
<li>Reumann, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+modeling+of+the+human+dopaminergic+system+using+spatially+arranged+ventral+midbrain-striatum-cortex+assembloids%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">In vitro modeling of the human dopaminergic system using spatially arranged ventral midbrain-striatum-cortex assembloids.</a> Nat Methods. 20 (12), 2034-2047 (2023).</li>
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<li>Huang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shell+microelectrode+arrays+%28MEAs%29+for+brain+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">Shell microelectrode arrays (MEAs) for brain organoids.</a> Sci Adv. 8 (33), eabq5031(2022).</li>
<li>Dong, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+cerebral+organoids+establish+subcortical+projections+in+the+mouse+brain+after+transplantation%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Human cerebral organoids establish subcortical projections in the mouse brain after transplantation.</a> Mol Psychiatry. 26 (7), 2964-2976 (2021).</li>
<li>Patton, M. H., et al. Synaptic plasticity in human thalamocortical assembloids. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPatton%2C+MH+%22bioRxiv%22">bioRxiv</a>. , (2024).</li>
<li>Osaki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+activity+and+short-term+plasticity+of+human+cerebral+organoids+reciprocally+connected+with+axons%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Complex activity and short-term plasticity of human cerebral organoids reciprocally connected with axons.</a> Nat Commun. 15 (1), 2945(2024).</li>
<li>Trujillo, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+oscillatory+waves+emerging+from+cortical+organoids+model+early+human+brain+network+development%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Stem+Cell%22%5BJournal%5D)">Complex oscillatory waves emerging from cortical organoids model early human brain network development.</a> Cell Stem Cell. 25 (4), 558-569.e7 (2019).</li>
<li>Schröter, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+imaging+of+brain+organoids+using+high-density+microelectrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bull%22%5BJournal%5D)">Functional imaging of brain organoids using high-density microelectrode arrays.</a> MRS Bull. 47 (6), 530-544 (2022).</li>
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<li>Zhang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+application+of+brain+region-specific+organoids+for+investigating+psychiatric+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Development and application of brain region-specific organoids for investigating psychiatric disorders.</a> Biol Psychiatry. 93 (7), 594-605 (2023).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td>10 cm Corning Nicht TC-behandelte Kulturschalen</td><td>Corning</td><td>08-772-32</td><td>Für Suspensionskulturen auf dem Shaker</td></tr><tr><td>100 mL Becherglas&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>FB100100</td><td></td></tr><tr><td>100% Ethanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP28184-4L</td><td></td></tr><tr><td>2-Mercaptoethanol (&beta;-ME)</td><td>Thermo Fisher 21985023</td><td></td><td>Arbeitskonzentration 100 &mu; M</td></tr><tr><td>48-Well-Zellkulturplatte</td><td>Fisher Scientific</td><td>50-202-140</td><td></td></tr><tr><td>6-Well-Zellkulturplatte</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-200-83</td><td></td></tr><tr><td>Aggrewell 800</td><td>Fisher Scientific</td><td>501974754</td><td></td></tr><tr><td>Allegra X-14R Kühlzentrifuge</td><td>Beckman Coulter&nbsp;</td><td>BE-AX14R</td><td></td></tr><tr><td>Allopregnanolon</td><td>Cayman</td><td>16930</td><td>5 mg in DMSO suspendiert, um 1 mM Stammlösung zu erhalten. Aliquotieren und einfrieren bei &minus; 80 °C. Zur Verwendung bei 1:10.000 verdünnen. Arbeitskonzentration 100 nM.</td></tr><tr><td>Automatisierter Zellzähler</td><td>Thermo Fisher</td><td>AMQAX2000</td><td></td></tr><tr><td>Axion CytoView MEA 6-Well-Platten&nbsp;</td><td>Axion Biosystems</td><td>M384-tMEA-6B</td><td></td></tr><tr><td>Axion Maestro MEA-Plattform</td><td>Axion Biosystems</td><td>Maestro</td><td>Mit B-27-Ergänzung zur Temperaturkontrolle</td></tr><tr><td>(normal, mit Vitamin A)</td><td>Thermo Fisher</td><td>21985023</td><td></td></tr><tr><td>B-27-Ergänzung (ohne Vitamin A)</td><td>Thermo Fisher</td><td>12587010</td><td></td></tr><tr><td>Basalmembran-Matrix - Geltrex</td><td>Thermo Fisher</td><td>A1569601</td><td></td></tr><tr><td>Bead bath</td><td>Fisher Scientific</td><td>10-876-001</td><td>Isotemp</td></tr><tr><td>Inverses Tischmikroskop</td><td>Olympus</td><td>CKX53</td><td>In laminarer Strömung gehalten Reinbank</td></tr><tr><td>Bicuculline</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>14340</td><td>Arbeitskonzentration 10 &mu; M</td></tr><tr><td>Bleach</td><td>CLOROX</td><td>67619-26</td><td></td></tr><tr><td>Boratpuffer 20x</td><td>Thermo Fisher</td><td>28341</td><td>Arbeitskonzentration bei 1x</td></tr><tr><td>BrainPhys Medien</td><td>StemCell Technologies</td><td>5790</td><td></td></tr><tr><td>Zelldissoziationsreagenz (StemPro Accutase)</td><td>Thermo Fisher</td><td>A1110501</td><td></td></tr><tr><td>Celltron Orbitalschüttler</td><td>HT-Infors</td><td>&nbsp; I69222&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Detergens/Enzym (Terg-A-Zyme)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z273287</td><td>Arbeitskonzentration 1% m/v</td></tr><tr><td>DMEM/F12 + HEPES/L-Glutamin</td><td>Thermo Fisher</td><td>113300</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>67685</td><td></td></tr><tr><td>Dorsomorphin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5499</td><td>Lösen Sie 5 mg in DMSO auf, um 10 mM Stammlösung zu erhalten. Aliquotieren und einfrieren bei &minus; 20 & °C. Zur Verwendung auf 1:2000 verdünnen. (Arbeitskonzentration 5 &mu; M)</td></tr><tr><td>D-PBS ohne Calcium oder Magnesium</td><td>Thermo Fisher</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>Neurotroph aus Gliazelllinien (GDNF)</td><td>Peprotech</td><td>450-10</td><td>Auflösen 100 μm; g in 1 ml PBS bis 100 μm; g/ml. Aliquotieren und einfrieren bei &minus; 20 & Grad. Zur Verwendung auf 1:5000 verdünnen. (Arbeitskonzentration 20 ng/ml).</td></tr><tr><td>GlutaMAX Ergänzung</td><td>Thermo Fisher</td><td>35050061</td><td></td></tr><tr><td>Hämazytometer</td><td>Wahlmikroskopie Sciences</td><td>63510-20</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Thermo Fisher</td><td>15630080</td><td></td></tr><tr><td>Heraguard ECO Clean Bench</td><td>Thermo Fisher</td><td>51029692</td><td></td></tr><tr><td>Feuchtigkeitskontrollierter Zellkultur-Inkubator</td><td>Thermo Fisher</td><td>370</td><td>eingestellt auf 37 &deg; C, 5% CO2</td></tr><tr><td>IWP-2</td><td>Selleckchem</td><td>S7085</td><td>Aliquot und gefrieren bei &minus; 80 °C. Es fällt aus, wenn es bei Raumtemperatur aufgetaut wird. Gefrorene Aliquots sollten direkt in 37 μg eingelegt werden; C vor Gebrauch.</td></tr><tr><td>Knockout-Serumersatz (KOSR)</td><td>Thermo Fisher</td><td>10828010</td><td></td></tr><tr><td>mTeSRplus (Medium + Nahrungsergänzungsmittel)</td><td>StemCell Technologies</td><td>100-0276</td><td>cGMP, stabilisiertes Feeder-freies Medium für humane iPSC-Zellen</td></tr><tr><td>N2-Ergänzungsmittel</td><td>Thermo Fisher</td><td>17502048</td><td></td></tr><tr><td>Neurobasal A</td><td>Thermo Fisher</td><td>21103049</td><td></td></tr><tr><td>Nicht-essentielle Aminosäuren (NEAA)</td><td>Thermo Fisher</td><td>11140050</td><td></td></tr><tr><td>NT3</td><td>Peprotech</td><td>450-03</td><td>Auflösen 100 &mu; g in 1 ml PBS bis 100 μm; g/ml. Aliquotieren und einfrieren bei &minus; 20 & Grad. Zur Verwendung auf 1:5000 verdünnen. (Arbeitskonzentration 20 ng/ml).</td></tr><tr><td>NuFF Humane neonatale Vorhautfibroblasten</td><td>MTI-GlobalStem</td><td>GSC-3002</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td></td><td>PARAFILM P7793</td><td></td></tr><tr><td>Penicilin/Streptomycin</td><td>Thermo Fisher</td><td>15140122</td><td></td></tr><tr><td>Pipette (P10, P200, P1000)</td><td>Eppendorf</td><td>EP4926000034</td><td>Autoklaviergeschnittene P1000-Spitzen für die Organoidensammlung</td></tr><tr><td>Poly (Ethylenimin) (PEI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3143</td><td>Material in sterilem Boratpuffer verdünnen. Arbeitskonzentration 0,07 %. Siehe Details im Manuskript.</td></tr><tr><td>Rekombinanter humaner epidermaler Wachstumsfaktor (EGF)</td><td>R& D Systems</td><td>236-EG-200</td><td>in PBS hängend. Aliquotieren und bei -20 °C einfrieren.</td></tr><tr><td>Rekombinanter humaner Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF)-basisch</td><td>Peprotech</td><td>100-18B</td><td>in PBS gefedert. Aliquotieren und bei -20 °C einfrieren.</td></tr><tr><td>Rekombinanter human-brain-derived neurotrophic factor (BDNF)</td><td>Peprotech</td><td>450-02</td><td>Zentrifuge kurz vor der Rekonstitution. Auflösen 100 &mu; g in 1 mL PBS bis 100 μm; g/ml. Aliquotieren und einfrieren bei &minus; 20 & Grad. Zur Verwendung auf 1:5000 verdünnen. (Arbeitskonzentration 20 ng/ml).</td></tr><tr><td>Retinsäure (RA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>R2625</td><td>100 mg in 3,3 ml DMSO auflösen, um 100 mM Stammlösung zu erhalten. Aliquotieren Sie den Bestand 100 &mu; L/Tube und frieren bei &minus; 80 °C. Nehmen Sie 200 &mu; L 100 mM Material und 10x verdünnen (1,8 mL DMSO hinzufügen), um 10 mM Material zu erhalten. Aliquot 50 &mu; L/Tube und bei &minus lagern; 80 °C. Zur Verwendung bei 1:100.000 verdünnen. (Arbeitskonzentration 100 nM).</td></tr><tr><td>ROCK-Inhibitor Y-27632</td><td>Tocris</td><td>1254</td><td>1:200 aus 10 mM Stamm</td></tr><tr><td>SAG (geglätteter Agonist)</td><td>Selleckchem</td><td>S7779</td><td>Aliquot und Gefrieren bei &minus; 80 °C. Lagerkonzentration 1 mM. Bei einer Verdünnung von 1:10.000 (Arbeitskonzentration 100 nM) verwenden.</td></tr><tr><td>SB-431542</td><td>Tocris</td><td>1614</td><td>5 mg in 1,3 mL DMSO auflösen, um 10 mM Stammlösung zu erhalten. Aliquotieren und einfrieren bei &minus; 80 °C. Zur Verwendung auf 1:1000 verdünnen. (Arbeitskonzentration 10 &mu; M)</td></tr><tr><td>Serologischer Pipettenfüller</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-387-166</td><td></td></tr><tr><td>Steriflip Vakuumröhren-Oberfilter</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SE1M179M6</td><td></td></tr><tr><td>Sterile Zellkulturhauben</td><td>Baker Company</td><td>SG-600</td><td></td></tr><tr><td>Trypanblaue Lösung (0,4 %)</td><td>Thermo Fisher</td><td>15250061</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA (0,25 %)</td><td>Thermo Fisher</td><td>25200056</td><td></td></tr><tr><td>Zoom Stereomikroskop</td><td>Olympus</td><td>SZ61/SZ51</td><td>Gehalten in laminarer Strömung Reinbank</td></tr></tbody></table>

eine multi-elektroden-array-plattform zur modellierung von epilepsie unter verwendung von humanen pluripotenten stammzellen abgeleiteten gehirnassembloiden

A Multi-Electrode Array Platform for Modeling Epilepsy Using Human Pluripotent Stem Cell-Derived Brain Assembloids

Humane dorsal-ventrale Assembloide wurden auf einer 6-Well-MEA-Platte (n = 6 pro Differenzierung, 3 Differenzierungen) plattiert, wobei jede Vertiefung 64 Elektroden enthielt (Abbildung 2A). Neun von zehn Assembloiden, die für die Längsschnittaufzeichnung vorgesehen waren, waren über 50 Tage in vitro fest mit den Elektroden verbunden (Abbildung 2D). 6 von 8 Assembloiden, die für pharmakologische Assays bestimmt waren, wurden erfolgreich durch die Wash-out-Phase mit entwicklungsstadiengerechter Netzwerkaktivität abgesetzt (Abbildung 2E). Es sind Phasenkontrast- und Fluoreszenzbilder aus einem repräsentativen Well zu sehen (Abbildung 2B), in denen die AAV-CAG-tdTomato-markierten dorsalen und AAV-mDLX-GFP-markierten ventralen Organoide leicht zu unterscheidensind 7,9.
Die Aktivität von Neuronen auf einem MEA kann analysiert werden, um die gesamte zelluläre Erregbarkeit und Netzwerkaktivität anhand einer Vielzahl von Parametern zu bewerten. Die Gesamtfeuerungsraten in der gesamten Kultur geben Aufschluss über die Erregbarkeit von Zellen und Netzwerken, während die Häufigkeit synchronisierter Ausbrüche über mehrere Elektroden hinweg die Reichweite synaptisch aktiver Netzwerke von Neuronen anzeigt. Mehrere wiederholte Spikes, die über einen kurzen Zeitraum an räumlich unterschiedlichen Elektroden auftreten (Netzwerk-Bursting), können als biologisches Korrelat für anfallsähnliche Aktivität dienen, obwohl Assembloide auf MEAs im Vergleich zu einem ganzen Organismus, der Bona-fide-Anfälle haben kann, begrenzt bleiben. Abbildung 2C zeigt die Netzwerk-Bursting-Muster von Assembloiden, die an den Tagen 84 und 91 in kommerziell erhältlichen neurophysiologischen Basalmedien kultiviert wurden, wobei eine erhöhte Bursting-Dauer zu einem späteren Zeitpunkt wahrscheinlich auf die funktionelle Reifung der Neuronen zurückzuführen ist. In diesem Fall steigt die Zell- und Netzwerkaktivität ab dem Tag, an dem die Assembloide plattiert werden, allmählich an, erreicht in der Regel am Tag 92 ihren Höhepunkt und verschwindet fast am Tag 125 (Abbildung 2D). Die erhöhte Reifung im späteren Stadium trägt wahrscheinlich zur verlängerten synchronisierten Burst-Dauer zum späteren Aufzeichnungszeitpunkt bei.
Bicucullin, ein GABA-A-Rezeptor-Antagonist, erhöht die synchronisierte Netzwerkaktivität der Assembloide, was sich in signifikant höheren Feuerraten und (Netzwerk-)Burst-Frequenzen nach Zugabe des Medikaments an Tag 108 zeigt (Abbildung 2E). Dies ähnelt dem, was zuvor in Einzelzell-Elektrophysiologie-Aufzeichnungen gezeigt wurde21. Eine Power-Analyse für den pharmakologischen Assay wurde unter Verwendung von G*Power3-Basis bei einer Effektstärke von 0,94 und einem Alpha-Wert von 0,05 durchgeführt. Eine Gesamtstichprobe von 15 Assembloiden mit drei gleich großen Gruppen von n = 5 war erforderlich, um eine Trennschärfe von 0,8 zu erreichen (Abbildung 2E). Eine Fahrzeugsteuerung ist enthalten, um zu überprüfen, ob es sich bei der Reaktion um ein echtes Signalereignis handelt und nicht nur um eine Änderung der Signalintensität, die sich aus der Zugabe einer kleinen Menge an Medien ergeben kann (Abbildung 2E).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67396/67396fig01.jpg"> Abbildung 1: Überblick über die Studie. Protokoll für die Erzeugung und Beschichtung von dual-markierten Assembloiden auf der MEA-Zeitleiste des Differenzierungsprotokolls, in dem die kritischen Stadien und die entsprechenden niedermolekularen Zusätze aufgeführt sind (weitere Informationen zur Zusammensetzung finden Sie in Tabelle 1 und in der Materialtabelle). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67396/67396fig02.jpg"> Abbildung 2: MEA-Aufzeichnung von Assembloiden. (A) Heatmap der mittleren Brennaktivität von einer einzelnen MEA-Platte (n = 6 Wells) an Tag 82, d.h. nach dem Plattieren Tag 10. Alle Vertiefungen repräsentieren Kulturen mit demselben Zustand und Genotyp. (B) Repräsentative Phasenkontrast- und konfokale Bilder des Assembloids, wobei das dorsale Assembloid rot und ventral grün markiert ist. Weiße Pfeilspitzen zeigen migrierte GABAerge Interneurone von der ventralen zur dorsalen Seite. Maßstabsleiste = 500 μm. (C) Repräsentative Rasterdiagramme mit einer Aufzeichnungszeit von mehr als 120 s aus einem einzelnen Well. Netzwerk-Bursts werden mit einem violetten Kästchen hervorgehoben. Es werden zwei separate Zeitpunkte gezeigt, Tag 78 (1 Woche nach der Beschichtung, Starttag der Aufzeichnung) und Tag 92 (3 Wochen nach der Beschichtung, auch wenn die Aktivität ihren Höhepunkt erreicht). (D) Quantifizierung der mittleren Feuerungsraten, der Burst-Frequenz und der Netzwerk-Burst-Häufigkeit von Tag 78 bis Tag 127 (n = 3 Differenzierungen, 3 Assembloide/ Differenzierung). Jede Kurve zeigt ein einzelnes Assembloid, das aus 3 Differenzierungen (farbcodiert) zusammengestellt ist. Die rote Kurve zeigt den Mittelwert. (E) Quantifizierung der bicukullinen Assay-Ergebnisse (n = 6 Assembloide/Zustand). Das Balkendiagramm wurde als Mittelwert ± SEM angezeigt. Jeder Punkt repräsentiert ein Assembloid, das aus 3 Differenzierungschargen (farbcodiert) zusammengestellt wurde. Es wurde ein nichtparametrischer Friedman-Test durchgeführt. **p &lt; 0,01; ns, nicht signifikant. MEA, Multi-Elektroden-Arrays. Heatmaps und Rasterplots werden mit der Analysesoftware Neural Metric Tool erstellt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Tabelle 1: Bestandteile von Medien in verschiedenen Differenzierungsstadien. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396_Table%201.xlsx" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.</a>

Eine Multi-Elektroden-Array-Plattform zur Modellierung von Epilepsie unter Verwendung von humanen pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Gehirnassembloiden

Human brain organoids are three-dimensional (3D) structures derived from human pluripotent stem cells (hPSCs) that recapitulate&#160;aspects of fetal ...

a-multi-electrode-array-platform-for-modeling-epilepsy-using-human

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Neurowissenschaften

Das Video zeigt, wie man ein Mikroelektrodenarray (MEA) verwendet, um die elektrophysiologische Aktivität von Neuronen aufzuzeichnen, die aus menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) stammen. Die elektrophysiologische Aktivität eines Multiwell-MEA, das eine Neuron-Astrozyten-Co-Kultur enthält, wird aufgezeichnet, um Aktionspotentiale von mehreren Neuronen im Netzwerk zu detektieren und die erfolgreiche Differenzierung von hiPSCs in Neuronen zu bestätigen.

Messung der elektrophysiologischen Aktivität neuronaler Netzwerke mit Hilfe von Mikroelektrodenarrays

Dieses Video zeigt das Verfahren zur Verwendung des Multielektroden-Arrays (MEA) zur Messung der synaptischen Physiologie in 3D-Kokultur-Sphären. Diese Methode ermöglicht es, die Dynamik des neuronalen Netzwerks und die Burst-Aktivität des synaptischen Netzwerks in den 3D-Sphären zu verstehen.

Verwendung von Multielektroden-Arrays zur Messung der synaptischen Physiologie in 3D-Kokulturkugeln

Dieses Protokoll beinhaltet die Verwendung eines Mikroelektrodenarrays (MEA), um die elektrische Aktivität in einem Gehirnschnitt aufzuzeichnen, der einem anfallsauslösenden Medikament ausgesetzt war. Das Verfahren umfasst die Positionierung des Gehirnschnitts in einer MEA-Aufnahmekammer, die Anwendung elektrischer Stimulation zur Induktion künstlicher Anfälle und die Analyse der resultierenden Signale.

Überwachung der anfallsinduzierten neuronalen elektrischen Aktivität in Hirnschnitten mit Mikroelektrodenarrays

Wir beschreiben, wie man Multi-Elektroden-Array-Aufnahmen des menschlichen epileptischen Rindengewebe durchzuführen. Epileptische Geweberesektion, Scheibe Vorbereitung und Multi-Elektroden-Array-Aufnahmen interiktaler und iktale Ereignisse detailliert gezeigt.

Multi-Elektroden-Array Recordings of Human Epileptische Postoperative Rindengewebe

Die elektrophysiologische Charakterisierung von Kardiomyozyten, die aus menschlichen Pluripotenten Stammzellen (hPSC-CMs) stammen, ist entscheidend für die Modellierung von Herzkrankheiten und für die Bestimmung von Arzneimittelwirkungen. Dieses Protokoll liefert die notwendigen Informationen, um hPSC-CMs auf Multi-Elektroden-Arrays zu dissoziieren und zu plattieren, ihr Feldpotential zu messen und ein Verfahren zur Analyse von QT- und RR-Intervallen zu verwenden.

Elektrophysiologische Analyse von humanen Pluripotenten Stammzellen-abgeleiteten Kardiomyozyten (hPSC-CMs) unter Verwendung von Multi-Elektroden-Arrays (MEAs)

Wir entwarfen ein Verfahren, in dem eine Formaldehyd-feste menschliche Kadaver ist, Neurochirurgen in der Ausbildung für die Implantation der Mikroelektrode Arrays in der Großhirnrinde des menschlichen Gehirns zu unterstützen.

Chirurgische Ausbildung für die Implantation der neokortikalen Mikroelektrode Arrays mit einem Formaldehyd-feste menschliche Kadaver-Modell

In diesem Protokoll wollen wir beschreiben eine reproduzierbare Methode für Kombination dissoziiert menschlicher pluripotenter Stammzellen abgeleitet Neuronen und Astrozyten gemeinsam in 3D Kugel Kokulturen, pflegen diese Kugeln in den frei schwimmenden Bedingungen und anschließend Messung der synaptischen Schaltung Aktivität der Kugeln mit Immunoanalysis und multielectrode Array-Aufnahmen.

Synaptische batteriegestützte Modellierung mit 3D Kokulturen von Astrozyten und Neuronen aus menschlicher pluripotenter Stammzellen

Hier beschreiben wir die Herstellung von rhinalen Kortex-Hippocampus organotypischen Scheiben. Unter einem allmählichen und kontrollierten Serumentzug zeigen diese Scheiben sich entwickelnde epileptische Ereignisse und können als Ex-vivo-Modell der Epileptogenese angesehen werden. Dieses System stellt ein hervorragendes Werkzeug zur Überwachung der Dynamik spontaner Aktivität sowie zur Beurteilung des Fortschreitens neuroinflammatoratorischer Merkmale im Verlauf der Epileptogenese dar.

Ein Modell der Epileptogenese in rhinalen Kortex-Hippocampus Organotypischen Schnittkulturen

Wir beschreiben eine Methode zur Differenzierung von vom Menschen induzierten pluripotenten Astrozyten und Neuronen des Rückenmarks und deren Kokultur für die elektrophysiologische Aufzeichnung.

Etablierung einer elektrophysiologischen Plattform zur Modellierung von ALS mit regionalspezifischen humanen pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Astrozyten und Neuronen

Hier verwenden wir HD-MEA, um in die Computerdynamik großer neuronaler Ensembles einzutauchen, insbesondere in Hippocampus-, Riechkolbenschaltkreisen und menschlichen neuronalen Netzwerken. Die Erfassung der raumzeitlichen Aktivität in Kombination mit Computerwerkzeugen bietet Einblicke in die Komplexität neuronaler Ensembles. Die Methode verbessert das Verständnis der Gehirnfunktionen und identifiziert möglicherweise Biomarker und Behandlungen für neurologische Störungen.

Aufzeichnung und Analyse der multimodalen Dynamik großskaliger neuronaler Ensembles auf einem CMOS-integrierten Mikroelektrodenarray mit hoher Dichte

Erfahren Sie die Modellierung von Epilepsie mit Multi-Elektroden-Arrays und humanen pluripotenten Stammzellen. Diese Methode ermöglicht Langzeit-Aufnahmen der Netzwerkaktivität in Gehirnassembloiden.

Eine Multi-Elektroden-Array-Plattform zur Modellierung von Epilepsie unter Verwendung von humanen pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Gehirnassembloiden (Video) | JoVE Journal

Eine Multi-Elektroden-Array-Plattform zur Modellierung von Epilepsie unter Verwendung von humanen pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Gehirnassembloiden

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