Name: Ableitung eines Organoids des menschlichen Gehirns mit Mikroglia-Entwicklung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-17T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 34 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von menschlichen Gehirnorganoiden mit Mikroglia durch Integration hämatopoetischer Vorläuferzellen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung von Mikroglia-Neuron-Interaktionen während der Entwicklung.

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<meta charset="utf8"></head><body>Generierung von Organoiden des menschlichen Gehirns mit residenten Mikroglia unter Verwendung von iPSC-abgeleiteten HPCs

<ol><li>Sabate-Soler, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microglia+integration+into+human+midbrain+organoids+leads+to+increased+neuronal+maturation+and+functionality%5BTitle%5D)+AND+%22Glia%22%5BJournal%5D)">Microglia integration into human midbrain organoids leads to increased neuronal maturation and functionality.</a> Glia. 70 (7), 1267-1288 (2022).</li>
<li>Lazarov, T., Juarez-Carreño, S., Cox, N., Geissmann, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiology+and+diseases+of+tissue-resident+macrophages%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Physiology and diseases of tissue-resident macrophages.</a> Nature. 618 (7966), 698-707 (2023).</li>
<li>Wang, T., Liu, B., Zhang, W., Wilson, B., Hong, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Andrographolide+reduces+inflammation-mediated+dopaminergic+neurodegeneration+in+mesencephalic+neuron-glia+cultures+by+inhibiting+microglial+activation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Exp+Ther%22%5BJournal%5D)">Andrographolide reduces inflammation-mediated dopaminergic neurodegeneration in mesencephalic neuron-glia cultures by inhibiting microglial activation.</a> J Pharmacol Exp Ther. 308 (3), 975-983 (2004).</li>
<li>Qian, L., Flood, P. M., Hong, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroinflammation+is+a+key+player+in+Parkinson%27s+disease+and+a+prime+target+for+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neural+Transm+%28Vienna%29%22%5BJournal%5D)">Neuroinflammation is a key player in Parkinson's disease and a prime target for therapy.</a> J Neural Transm (Vienna). 117 (8), 971-979 (2010).</li>
<li>Clevers, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+development+and+disease+with+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Modeling development and disease with organoids.</a> Cell. 165 (7), 1586-1597 (2016).</li>
<li>Fakıoğlu, D. M., Altun, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+therapeutic+approaches+in+cystic+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Turk+J+Pharm+Sci%22%5BJournal%5D)">New therapeutic approaches in cystic fibrosis.</a> Turk J Pharm Sci. 17 (6), 686-697 (2020).</li>
<li>Mcmillan, R. E., Wang, E., Carlin, A. F., Coufal, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+microglial+models+to+study+host-virus+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Human microglial models to study host-virus interactions.</a> Exp Neurol. 363, 114375(2023).</li>
<li>Scopa, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Jun+upregulation+drives+aberrant+transposable+element+mobilization%2C+associated+innate+immune+response%2C+and+impaired+neurogenesis+in+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Jun upregulation drives aberrant transposable element mobilization, associated innate immune response, and impaired neurogenesis in Alzheimer's disease.</a> Nat Commun. 14 (1), 8021(2023).</li>
<li>Tamaki, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spinal+cord+extracts+of+amyotrophic+lateral+sclerosis+spread+TDP-43+pathology+in+cerebral+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Genet%22%5BJournal%5D)">Spinal cord extracts of amyotrophic lateral sclerosis spread TDP-43 pathology in cerebral organoids.</a> PLoS Genet. 19 (2), e1010606(2023).</li>
<li>Chambers, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+efficient+neural+conversion+of+human+es+and+IPS+cells+by+dual+inhibition+of+smad+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Highly efficient neural conversion of human es and IPS cells by dual inhibition of smad signaling.</a> Nat Biotechnol. 27 (3), 275-280 (2009).</li>
<li>Kim, S. H., Chang, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+human+brain+organoids-opportunities+and+challenges+in+modeling+human+brain+development+and+neurodevelopmental+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Application of human brain organoids-opportunities and challenges in modeling human brain development and neurodevelopmental diseases.</a> Int J Mol Sci. 24 (15), 12528(2023).</li>
<li>Ginhoux, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+mapping+analysis+reveals+that+adult+microglia+derive+from+primitive+macrophages%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophages.</a> Science. 330 (6005), 841-845 (2010).</li>
<li>Ormel, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microglia+innately+develop+within+cerebral+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Microglia innately develop within cerebral organoids.</a> Nat Commun. 9 (1), 4167(2018).</li>
<li>Abdelmalek, C. M., et al. Building a growing genomic data repository for maternal and fetal health through the ping consortium. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAbdelmalek%2C+CM+%22medRxiv%22">medRxiv</a>. , (2024).</li>
<li>Wei, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+IPSC-derived+brain+organoids%3A+A+3D+mini-brain+model+for+studying+HIV+infection%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Human IPSC-derived brain organoids: A 3D mini-brain model for studying HIV infection.</a> Exp Neurol. 364, 114386(2023).</li>
<li>Wang, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+stem+cell+function+and+neuronal+differentiation+by+HERV-K+via+mTOR+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Regulation of stem cell function and neuronal differentiation by HERV-K via mTOR pathway.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 117 (30), 17842-17853 (2020).</li>
<li>Mcquade, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+validation+of+a+simplified+method+to+generate+human+microglia+from+pluripotent+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Neurodegener%22%5BJournal%5D)">Development and validation of a simplified method to generate human microglia from pluripotent stem cells.</a> Mol Neurodegener. 13 (1), 67(2018).</li>
<li>Lancaster, M. A., Knoblich, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+cerebral+organoids+from+human+pluripotent+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Generation of cerebral organoids from human pluripotent stem cells.</a> Nat Protoc. 9 (10), 2329-2340 (2014).</li>
<li>Fiorenzano, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-cell+transcriptomics+captures+features+of+human+midbrain+development+and+dopamine+neuron+diversity+in+brain+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Single-cell transcriptomics captures features of human midbrain development and dopamine neuron diversity in brain organoids.</a> Nat Commun. 12 (1), 7302(2021).</li>
<li>Qian, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain-region-specific+organoids+using+mini-bioreactors+for+modeling+ZIKV+exposure%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Brain-region-specific organoids using mini-bioreactors for modeling ZIKV exposure.</a> Cell. 165 (5), 1238-1254 (2016).</li>
<li>Park, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((IPS-cell-derived+microglia+promote+brain+organoid+maturation+via+cholesterol+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">IPS-cell-derived microglia promote brain organoid maturation via cholesterol transfer.</a> Nature. 623 (7986), 397-405 (2023).</li>
<li>Schafer, S. T., et al. An in vivo neuroimmune organoid model to study human microglia phenotypes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchafer%2C+ST+%22Cell%22">Cell</a>. 186 (10), 2111-2126.e20 (2023).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>12-Well-Zellkulturplatten</td><td>Corning&nbsp;</td><td>#3512</td><td></td></tr><tr><td>24-Well-Zellkulturplatte</td><td>SARSTEDT</td><td>#83.3922</td><td></td></tr><tr><td>Accutase</td><td>Thermo</td><td>A1110501</td><td></td></tr><tr><td>Aggrewell 400</td><td>Platte Stammzellentechnologien</td><td>#34411</td><td>Bezeichnet als Mikrotiterplatten&nbsp;</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 Ziegen-Anti-Maus-Antikörper</td><td>Lebenstechnologien</td><td>A11001</td><td>1:400 Verdünnung</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 594 Ziegen-Anti-Kaninchen-Antikörper</td><td>Lebenstechnologien</td><td>A11012</td><td>1:400 Verdünnung</td></tr><tr><td>Allegra X-30R Zentrifuge mit Rotor S6069</td><td>Beckman Couler</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Anti-Adhärenz&nbsp; Spüllösung</td><td>Stem Cell Technologies</td><td>#07010</td><td></td></tr><tr><td>Anti-CD34-Antikörper</td><td>Stem Cell Technologies</td><td>#60013</td><td>1:100 Verdünnung</td></tr><tr><td>Anti-Humaner CD43-Antikörper</td><td>Stem Cell Technologies</td><td>#60085</td><td>1:100 Verdünnung</td></tr><tr><td>Anti-IBA1 Rabbbit-Antikörper</td><td>Fujifilm</td><td>019-19741</td><td>2,5 &Mikro; g/mL</td></tr><tr><td>anti-TREM2&nbsp; Ratte pAb</td><td>RD Systems</td><td>mab17291</td><td>2.5 &micro; g/mL</td></tr><tr><td>Antibiotikum-Antimykotikum</td><td>Gibco</td><td>15240-062</td><td>1x</td></tr><tr><td>B27 Supplement</td><td>Life Technologies</td><td>17504-044</td><td>1x</td></tr><tr><td>bFGF</td><td>Peprotech</td><td>100-18B</td><td>20 ng/mL</td></tr><tr><td>CD200</td><td>Novoprotein</td><td>C311</td><td>&nbsp; 100 ng/mL</td></tr><tr><td>CryoTube Fläschchen</td><td>Thermo</td><td>#368632</td><td></td></tr><tr><td>CX3CL1</td><td>Peprotech</td><td>300-31</td><td>&nbsp; 100 ng/mL</td></tr><tr><td>DAPI</td><td>Sigma</td><td>D9542</td><td>1 &Mikro; g/mL</td></tr><tr><td>DMEM/F12</td><td>Life technologies</td><td>12400-024</td><td>1x</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>DPBS</td><td>Gibco</td><td>#4190136</td><td>1x</td></tr><tr><td>E8 Flex Medium Kit</td><td>Thermo</td><td>A2858501</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Mediatech</td><td>46-034-Cl&nbsp;</td><td>0,5 mM</td></tr><tr><td>EGF</td><td>Peprotech</td><td>AF-100-15</td><td>20 ng/mL</td></tr><tr><td>EVOS FL Automikroskop</td><td>Thermofluoreszenzmikroskop</td><td></td>&<td>nbsp;</td></tr><tr><td>FastStart Universal SYBR Green PCR Mastermix</td><td>Roche</td><td>#4913850001</td><td></td></tr><tr><td>Glutamax</td><td>Gibco</td><td>#35050079</td><td></td></tr><tr><td>Ziegenserum</td><td>Sigma</td><td>G9023</td><td>4%</td></tr><tr><td>IL-34</td><td>Peprotech</td><td>200-34</td><td>&nbsp; 100 ng/ml</td></tr><tr><td>ImageXpress Mikrokonfokale</td><td>molekulare Bauelemente</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Knockout DMEM/F12</td><td>Gibco</td><td>#10829018</td><td></td></tr><tr><td>M-CSF</td><td>Peprotech</td><td>300-25</td><td>&nbsp; 25 ng/mL</td></tr><tr><td>Matrigel</td><td>Corning</td><td>#354277</td><td>Basalmembran-Matrix (BMM)</td></tr><tr><td>Maus anti-&beta; III-Tubulin Antikörper</td><td>Promega</td><td>G712A</td><td>1:1000 Verdünnung</td></tr><tr><td>Mr. Frosty Behälter</td><td>Thermo</td><td>5100-0001</td><td></td></tr><tr><td>N2 Ergänzung</td><td>Life Technologies</td><td>17502-048</td><td>1x</td></tr><tr><td>Paraformadehyde</td><td>Sigma</td><td>P6148</td><td>4%</td></tr><tr><td>PSC Neuronales Induktionsmedium</td><td>Gibco</td><td>A1647801</td><td></td></tr><tr><td>Gesteinsinhibitor Y27632</td><td>Stammzelle technologies</td><td>#72304</td><td>1 mM Lager</td></tr><tr><td>RT LTS 1000 ul Pipettenspitzen</td><td>RAININ</td><td>#30389218</td><td>&nbsp; zur Übertragung von Organoiden</td></tr><tr><td>STEMdiff Cerebral Organoid Kit</td><td>Stem Cell Technologies</td><td>#08570</td><td></td></tr><tr><td>STEMdiff Hämatopoetisches Kit</td><td>StemCell Technologies</td><td>#5310</td><td>Bezeichnet als hämatopoetisches Kit</td></tr><tr><td>StemPro Neural Supplement</td><td>Gibco</td><td>A1050801</td><td>Bezeichnet als neuronales Supplement</td></tr><tr><td>TGF-&beta; 1</td><td>Peprotech</td><td>100-21</td><td>50 ng/mL</td></tr><tr><td>Total RNA Purification Plus Kit</td><td>Norgen</td><td>#48400</td><td></td></tr><tr><td>TritonX-100</td><td>Sigma</td><td>T9284</td><td>0,10%</td></tr> <tr><td>Visikol Histo-Starter Kit</td><td>Visikol</td><td>HSK-1</td><td>Enthält Organoid-Clearing-Lösung HISTO-M, Waschpuffer</td></tr><tr><td>Zeiss LSM 510-META Konfokales Mikroskop</td><td>Zeiss</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ableitung eines organoids des menschlichen gehirns mit mikroglia-entwicklung

Derivation of a Human Brain Organoid with Microglia Development

Unser Protokoll folgt einem Schema, um HPCs von iPSCs zu unterscheiden und dann die HPCs mit iPSCs zu mischen, um EBs herzustellen, gefolgt von neuronaler Induktion, Differenzierung und Reifung (Abbildung 1). Eine hohe Qualität der HPC-Differenzierung ist entscheidend für den Erfolg der EB-Bildung und der späteren Organoid-Differenzierung. Eine serielle Verdünnungskulturtechnik wird verwendet, um die entsprechende Anzahl und Größe von iPS-Kolonien zu erzeugen...

Ableitung eines Organoids des menschlichen Gehirns mit Mikroglia-Entwicklung

Three-dimensional (3D) brain organoid cultures derived from induced pluripotent stem cells (iPSC) provide an important alternative in vitro tool&#160;for ...

derivation-of-a-human-brain-organoid-with-microglia-development

Research

Forschung

JoVE Journal

Developmental Biology

Entwicklungsbiologie

Das Video demonstriert eine Methode zur Erzeugung menschlicher Gehirnorganoide aus induzierten pluripotenten Stammzellen. Es wird gezeigt, wie die Neurosphäre eine neuroektodermale Schicht bildet, die die Bildung anderer Keimblätter unterdrückt. Die Neurosphären sind in eine 3D-Gelmatrix eingebettet und bilden neuroepitheliale Knospen. Wenn diese neuroepithelialen Knospen mit Organoidmedien inkubiert werden, differenzieren sie sich in spezifische Hirnregionen, was zur Bildung reifer...

Eine In-vitro-Methode zur Erzeugung von Organoiden des menschlichen Gehirns

Die Modellierung der menschlichen Gehirnentwicklung wurde aufgrund der beispiellosen Komplexität des neuronalen Epithelgewebes behindert. In dieser Arbeit wird eine Methode zur robusten Generierung von Hirnorganoiden beschrieben, um frühe Ereignisse der menschlichen Gehirnentwicklung abzugrenzen und Mikrozephalie in vitro zu modellieren.

Die Erzeugung von iPS-derived Human Brain Organoide auf Modell Frühe Störungen der neurologischen Entwicklung

Dieses Protokoll beschreibt eine Technik verwendet, um Zika-Virus-Infektion für die Entwicklung des menschlichen Gehirns zu modellieren. Mit Wildtyp oder veränderter Zelllinien, können Forscher diese Technik verwenden, um entdecken Sie die verschiedenen Mechanismen oder Behandlungen, die frühe Infektion des Gehirns und resultierende Mikrozephalie bei Zika Virus-infizierten Embryos beeinträchtigen können.

Modellierung der Zika-Virus-Infektion des entwickelnden menschlichen Gehirns In Vitro mit Stammzellen abgeleitet zerebrale Organellen

Zerebrale Organellen repräsentieren eine neue Modellsystem, frühe menschliche Gehirn Entwicklung in Vitrozu untersuchen. Dieser Artikel enthält die detaillierte Methodik um homogene dorsalen Vorderhirn-Typ Organellen aus menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen einschließlich kritische Charakterisierung und Validierung Schritte effizient zu generieren.

Generation von standardisierten und reproduzierbaren Vorderhirn-Typ zerebralen Organellen aus menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen

Diese Studie stellt Protokolle vor und beschreibt Protokolle, um zwei spezifische menschliche neurale Organoide als relevantes und genaues Modell für die Untersuchung von 1) der Entwicklung des menschlichen Glioblastoms innerhalb menschlicher neuronaler Organoide ausschließlich beim Menschen und 2) neuronendopaminergen Organoiden abzuleiten. Differenzierung, die ein dreidimensionales Organoid erzeugt.

Human neurale Organoide zur Untersuchung von Hirntumor und neurodegenerativen Erkrankungen

Dieses Protokoll wurde als Mittel zur Herstellung von Gehirnorganoiden in einer vereinfachten, kostengünstigen Weise ohne exogene Wachstumsfaktoren oder Kellermembranmatrix unter Beibehaltung der Vielfalt der Gehirnzelltypen und vieler Merkmale der zellulären Organisation erzeugt.

Eine statische selbstgesteuerte Methode zur Generierung von Hirnorganoiden aus menschlichen embryonalen Stammzellen

Dieses Protokoll ist eine effiziente, kostengünstige und robuste Methode zur Isolierung primärer Mikroglia aus lebendem, erwachsenem, menschlichem Hirngewebe. Isolierte primäre menschliche Mikroglia kann als Werkzeug für die Untersuchung zellulärer Prozesse bei Homöostase und Krankheit dienen.

Gewinnung menschlicher Mikroglia aus erwachsenem menschlichem Hirngewebe

Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Erzeugung von Hirnorganoiden aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen). Um Gehirnorganoide in großen Mengen und von hoher Qualität zu erhalten, verwenden wir hausgemachte Mini-Bioreaktoren.

Gehirnorganoid-Erzeugung aus induzierten pluripotenten Stammzellen in hausgemachten Mini-Bioreaktoren

In dieser Studie stellen wir eine detaillierte Technik für ein einfaches, aber robustes kortikales Organoid-Kultursystem unter Verwendung von standardmäßigen feederfreien hPSC-Kulturen zur Verfügung. Dies ist ein schnelles, effizientes und reproduzierbares Protokoll zur Erzeugung von Organoiden, die Aspekte der Hirnseneszenz in vitro modellieren.

Robuste und hochreproduzierbare Erzeugung kortikaler Hirnorganoide zur Modellierung der neuronalen Seneszenz des Gehirns in vitro

Mikroglia sind einzigartige residente Immunzellen in der Netzhaut, die eine entscheidende Rolle bei verschiedenen degenerativen Erkrankungen der Netzhaut spielen. Die Generierung eines Co-Kulturmodells von retinalen Organoiden mit Mikroglia kann ein besseres Verständnis der Pathogenese und des Entwicklungsfortschritts von Netzhauterkrankungen ermöglichen.

Assemblierung von Netzhaut-Organoiden mit Mikroglia

Erfahren Sie die Herstellung von menschlichen Gehirnorganoiden mit Mikroglia durch Integration hämatopoetischer Vorläuferzellen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung von Mikroglia-Neuron-Interaktionen während der Entwicklung.

Ableitung eines Organoids des menschlichen Gehirns mit Mikroglia-Entwicklung

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