Name: Una piattaforma di array multi-elettrodo per la modellazione dellepilessia utilizzando assembloidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti umane (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-27T14:57:00.000+00:00
Duration: 6 min 30 s
Description: Scopri la modellazione dell'epilessia con assembloidi cerebrali su array multi-elettrodo. Questo metodo consente registrazioni elettrofisiologiche longitudinali per studiare meccanismi patologici e risposte farmacologiche nelle epilessie genetiche.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<meta charset="utf8"></head><body>Registrazione dell'attività di rete negli assembloidi cerebrali: approccio multi-elettrodo

<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>
<li>Tanaka, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+analyses+of+single-cell+transcriptomes+from+multiple+brain+organoids+and+fetal+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Synthetic analyses of single-cell transcriptomes from multiple brain organoids and fetal brain.</a> Cell Rep. 30 (6), 1682-1689.e3 (2020).</li>
<li>Meng, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assembloid+CRISPR+screens+reveal+impact+of+disease+genes+in+human+neurodevelopment%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Assembloid CRISPR screens reveal impact of disease genes in human neurodevelopment.</a> Nature. 622 (7982), 359-366 (2023).</li>
<li>Samarasinghe, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+neural+oscillations+and+epileptiform+changes+in+human+brain+organoids%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Identification of neural oscillations and epileptiform changes in human brain organoids.</a> Nat Neurosci. 24 (10), 1488-1500 (2021).</li>
<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>
<li>Saberi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-vitro+engineered+human+cerebral+tissues+mimic+pathological+circuit+disturbances+in+3D%5BTitle%5D)+AND+%22Commun+Biol%22%5BJournal%5D)">In-vitro engineered human cerebral tissues mimic pathological circuit disturbances in 3D.</a> Commun Biol. 5 (1), 1-9 (2022).</li>
<li>Bagley, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fused+dorsal-ventral+cerebral+organoids+model+complex+interactions+between+diverse+brain+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Fused dorsal-ventral cerebral organoids model complex interactions between diverse brain regions.</a> Nat Methods. 14 (7), 743-751 (2017).</li>
<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>
<li>Sloan, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+and+assembly+of+human+brain+region-specific+three-dimensional+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Generation and assembly of human brain region-specific three-dimensional cultures.</a> Nat Protoc. 13 (9), 2062-2085 (2018).</li>
<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>
<li>Fair, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+maturation+of+cerebral+organoids+correlates+with+dynamic+morphological+and+cellular+development%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Rep%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological maturation of cerebral organoids correlates with dynamic morphological and cellular development.</a> Stem Cell Rep. 15 (4), 855-868 (2020).</li>
<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>
<li>Fenton, T. A., et al. Hyperexcitability and translational phenotypes in a preclinical model of SYNGAP1 mutations. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFenton%2C+TA+%22bioRxiv%22">bioRxiv</a>. , (2023).</li>
<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>
<li>Nieto-Estevez, V., et al. Dual effects of ARX poly-alanine mutations in human cortical and interneuron development. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNieto-Estevez%2C+V+%22bioRxiv%22">bioRxiv</a>. , (2024).</li>
<li>Ciarpella, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Murine+cerebral+organoids+develop+network+of+functional+neurons+and+hippocampal+brain+region+identity%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">Murine cerebral organoids develop network of functional neurons and hippocampal brain region identity.</a> iScience. 24 (12), 103438(2021).</li>
<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>
<li>Andersen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+functional+human+3D+cortico-motor+assembloids%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Generation of functional human 3D cortico-motor assembloids.</a> Cell. 183 (7), 1913-1929.e26 (2020).</li>
<li>Atamian, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+cerebellar+organoids+with+functional+Purkinje+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Stem+Cell%22%5BJournal%5D)">Human cerebellar organoids with functional Purkinje cells.</a> Cell Stem Cell. 31 (1), 39-51.e6 (2024).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>10 cm Corning Piastre di coltura non trattate con TC</td><td>Corning</td><td>08-772-32</td><td>Per la coltura in sospensione sull'agitatore</td></tr><tr><td>100 mL Beaker&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>FB100100</td><td></td></tr><tr><td>100% Etanolo</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP28184-4L</td><td></td></tr><tr><td>2-Mercaptoetanolo (&beta;-ME)</td><td>Thermo Fisher</td><td>21985023</td><td>Concentrazione di lavoro 100 &mu; Piastra</td></tr> per <tr><td>coltura cellulare M a 48 pozzetti</td><td>Fisher Scientific</td><td>50-202-140</td><td></td></tr><tr><td>Piastra per coltura cellulare a 6 pozzetti</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>Centrifuga refrigerata Allegra X-14R</td><td>Beckman Coulter&nbsp;</td><td>BE-AX14R</td><td></td></tr><tr><td>Allopregnanolone</td><td>Cayman</td><td>16930</td><td>sospeso 5 mg in DMSO per ottenere 1 mM di soluzione stock. Aliquotare e congelare a &meno; 80 &deg;C. Diluire a 1:10.000 per l'uso. Concentrazione di lavoro 100 nM.</td></tr><tr><td>Contatore di cellule automatizzato</td><td>Thermo Fisher</td><td>AMQAX2000</td><td></td></tr><tr><td>Axion CytoView MEA piastre a 6 pozzetti&nbsp;</td><td>Axion Biosystems</td><td>M384-tMEA-6B</td><td></td></tr><tr><td>Piattaforma Axion Maestro MEA Axion</td><td>Biosystems</td><td></td><td>Maestro Con controllo ambientale della temperatura</td></tr><tr><td>Integratore di B-27 (regolare, con vitamina A)</td><td>Thermo Fisher</td><td>21985023</td><td></td></tr><tr><td>integratore di B-27 (senza vitamina A)</td><td>Thermo Fisher</td><td>12587010</td><td></td></tr><tr><td>Matrice di membrana basale - Geltrex</td><td>Thermo Fisher</td><td>A1569601</td><td></td></tr><tr><td>Bagno di perline</td><td>Fisher Scientific</td><td>10-876-001</td><td>Isotemp</td></tr><tr><td>Microscopio invertito da banco</td><td>Olympus</td><td>CKX53</td><td>Tenuto in flusso laminare banco pulito</td></tr><tr><td>Bicuculline</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>14340</td><td>Concentrazione di lavoro 10 &mu; M</td></tr><tr><td>Candeggina</td><td>CLOROX</td><td>67619-26</td><td></td></tr><tr><td>Tampone borato 20x</td><td>Thermo Fisher</td><td>28341</td><td>Concentrazione di lavoro a 1x</td></tr><tr><td>terreno BrainPhys StemCell</td><td>Technologies</td><td>5790</td><td></td></tr><tr><td>Reagente di dissociazione cellulare (StemPro Accutase)</td><td>Thermo Fisher</td><td>A1110501</td><td></td></tr><tr><td>Agitatore orbitale Celltron</td><td>HT-Infors</td><td>&nbsp; I69222&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Detergente/enzima (Terg-A-Zyme)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z273287</td><td>Concentrazione di lavoro 1% m/v</td></tr><tr><td>DMEM/F12 + HEPES/L-Glutammina</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>Dorsomorfina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5499</td><td>Sciogliere 5 mg in DMSO per ottenere 10 mM di soluzione stock. Aliquotare e congelare a &meno; 20 &deg;C. Diluire a 1:2000 per l'uso. (concentrazione di lavoro 5 &mu; M)</td></tr><tr><td>D-PBS senza calcio o magnesio</td><td>Thermo Fisher</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>Neurotrofico derivato da linea cellulare gliale (GDNF)</td><td>Peprotech</td><td>450-10</td><td>Dissolve 100 &mu; g in 1mL di PBS a 100 &mu; g/mL. Aliquotare e congelare a &meno; 20 &deg;C. Diluire a 1:5000 per l'uso. (concentrazione di lavoro 20 ng/mL).</td></tr><tr><td>Integratore GlutaMAX</td><td>Thermo Fisher</td><td>35050061</td><td></td></tr><tr><td>Ematocitometro</td><td>Scienze della microscopia elettorale</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>Incubatore per colture cellulari a umidità controllata</td><td>Thermo Fisher</td><td>370</td><td>impostato su 37 &deg; C, 5% CO2</td></tr><tr><td>IWP-2</td><td>Selleckchem</td><td>S7085</td><td>Aliquotare e congelare a &meno; 80 &deg;C. Precipiterà se scongelato a temperatura ambiente. Le aliquote congelate devono essere inserite direttamente in 37 &deg; C prima dell'uso.</td></tr><tr><td>Sostituzione del siero knockout (KOSR)</td><td>Thermo Fisher</td><td>10828010</td><td></td></tr><tr><td>mTeSRplus (terreno + integratori)</td><td>StemCell Technologies</td><td>100-0276</td><td>cGMP, terreno stabilizzato senza alimentatore per cellule iPSC umane</td></tr><tr><td>Integratore di N2</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>Aminoacidi non essenziali (NEAA)</td><td>Thermo Fisher</td><td>11140050</td><td></td></tr><tr><td>NT3</td><td>Peprotech</td><td>450-03</td><td>Dissolve 100 &mu; g in 1mL di PBS a 100 &mu; g/mL. Aliquotare e congelare a &meno; 20 &deg;C. Diluire a 1:5000 per l'uso. (concentrazione di lavoro 20 ng/mL).</td></tr><tr><td>NuFF Fibroblasti del prepuzio neonatale umano</td><td>MTI-GlobalStem</td><td>GSC-3002</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>PARAFILM</td><td>P7793</td><td></td></tr><tr><td>Penicilina/Streptomicina</td><td>Thermo Fisher</td><td>15140122</td><td></td></tr><tr><td>Pipetta (P10, P200, P1000)</td><td>Eppendorf</td><td>EP4926000034</td><td>Puntali P1000 tagliati in autoclave per la raccolta di organoidi</td></tr><tr><td>Poly (Ethyleneimine) (PEI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3143</td><td>Pasta madre diluita in tampone borato sterile. Concentrazione di lavoro 0,07%. Vedi i dettagli nel manoscritto.</td></tr><tr><td>Fattore di crescita epidermico umano ricombinante (EGF)</td><td>R& D Systems</td><td>236-EG-200</td><td>sospeso in PBS. Aliquotare e congelare a -20 °C.</td></tr><tr><td>Fattore di crescita dei fibroblasti umani ricombinanti (FGF)-basic&nbsp;</td><td>Peprotech</td><td>100-18B</td><td>sospeso in PBS. Aliquotare e congelare a -20 °C.</td></tr><tr><td>Fattore neurotrofico ricombinante derivato dal cervello umano (BDNF)</td><td>Peprotech</td><td>450-02</td><td>Centrifuga brevemente prima della ricostituzione. Sciogliere 100 &mu; g in 1 mL di PBS a 100 &mu; g/mL. Aliquotare e congelare a &meno; 20 &deg;C. Diluire a 1:5000 per l'uso. (concentrazione di lavoro 20 ng/mL).</td></tr><tr><td>Acido retinoico (RA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>R2625</td><td>Sciogliere 100 mg in 3,3 mL di DMSO per ottenere 100 mM di soluzione stock. Aliquotare il titolo 100 &mu; L/tubo e congelare a &meno; 80 &deg;C. Prendi 200 &mu; L di 100 mM di stock e diluire 10 volte (aggiungere 1,8 mL di DMSO) per ottenere 10 mM di stock. Aliquot 50 &mu; L/tubo e conservare a &meno; 80 &deg;C. Diluire a 1:100.000 per l'uso. (concentrazione di lavoro 100 nM).</td></tr><tr><td>Inibitore ROCK Y-27632</td><td>Tocris</td><td>1254</td><td>1:200 da 10 mM stock</td></tr><tr><td>SAG (agonista levigato)</td><td>Selleckchem</td><td>S7779</td><td>Aliquotare e congelare a &meno; 80 &deg;C. Concentrazione di riserva 1mM. Utilizzare a diluizione 1:10.000 (concentrazione di lavoro 100 nM).</td></tr><tr><td>SB-431542</td><td>Tocris</td><td>1614</td><td>Sciogliere 5 mg in 1,3 mL di DMSO per ottenere 10 mM di soluzione madre. Aliquotare e congelare a &meno; 80 &deg;C. Diluire a 1:1000 per l'uso. (concentrazione di lavoro 10 &mu; M)</td></tr><tr><td>Riempitrice per pipette sierologiche</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-387-166</td><td></td></tr><tr><td>Filtro superiore per tubi sottovuoto Steriflip</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SE1M179M6</td><td></td></tr><tr><td>Cappe per colture cellulari sterili</td><td>Baker Company</td><td>SG-600</td><td></td></tr><tr><td>Soluzione di tripano blu (0,4%)</td><td>Thermo Fisher</td><td>15250061</td><td></td></tr><tr><td>Tripsina-EDTA (0,25%)</td><td>Thermo Fisher</td><td>25200056</td><td></td></tr><tr><td>Stereomicroscopio zoom</td><td>Olympus</td><td>SZ61/SZ51</td><td>Conservato in banco pulito a flusso laminare</td></tr></tbody></table>

una piattaforma di array multi-elettrodo per la modellazione dell'epilessia utilizzando assembloidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti umane

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

Gli assembloidi dorsali-ventrali umani sono stati placcati su una piastra MEA a 6 pozzetti (n = 6 per differenziazione, 3 differenziazioni), con ogni pozzetto contenente 64 elettrodi (Figura 2A). Nove degli assembloidi su dieci previsti per la registrazione longitudinale sono stati saldamente attaccati agli elettrodi per oltre 50 giorni in vitro (Figura 2D). 6 degli 8 assembloidi designati per i saggi farmacologici sono stati risolti con successo attraverso la fase di wash-out con un'attività di rete appropriata allo stadio di sviluppo (Figura 2E). Vengono mostrate immagini di contrasto di fase e fluorescenza da un pozzetto rappresentativo (Figura 2B), in cui si distinguono facilmente gli organoidi dorsali marcati con AAV-CAG-tdTomato e gli organoidi ventrali marcati con AAV-mDLX-GFP 7,9.
L'attività dei neuroni su un MEA può essere analizzata per valutare l'eccitabilità cellulare complessiva e l'attività della rete, attraverso una varietà di parametri. Le percentuali complessive di attivazione in tutta la coltura forniscono informazioni sull'eccitabilità cellulare e di rete, mentre la frequenza delle esplosioni sincronizzate su più elettrodi indica la gamma di reti di neuroni sinapticamente attive. Picchi multipli ripetuti che si verificano su elettrodi spazialmente distinti per un breve periodo di tempo (network bursting) possono fungere da correlati biologici all'attività simile alle convulsioni, sebbene gli assembloidi sui MEA rimangano limitati rispetto a un intero organismo che può avere convulsioni in buona fede . La Figura 2C illustra i modelli di bursting della rete di assembloidi coltivati in terreni basali neurofisiologici disponibili in commercio nei giorni 84 e 91, con un aumento della durata del bursting nel momento successivo, probabilmente dovuto alla maturazione funzionale dei neuroni. In questo caso, l'attività cellulare e della rete aumenta gradualmente dal giorno in cui gli assembloidi vengono placcati, di solito raggiungendo il picco il giorno 92 e quasi svanendo il giorno 125 (Figura 2D). L'aumento della maturazione nella fase successiva probabilmente contribuisce all'estensione della durata del burst sincronizzato nel momento della registrazione successiva.
La bicucullina, un antagonista del recettore GABAA , migliora l'attività di rete sincronizzata degli assembloidi, come dimostrato da tassi di attivazione significativamente più elevati e frequenze di burst (di rete) dopo l'aggiunta del farmaco al giorno 108 (Figura 2E). Questo è simile a ciò che è stato precedentemente dimostrato nelle registrazioni di elettrofisiologia a singola cellula21. Un'analisi di potenza per il test farmacologico è stata condotta utilizzando la base G*Power3 su una dimensione dell'effetto di 0,94 e un alfa di 0,05. Per ottenere una potenza di 0,8 è stato necessario un campione totale di 15 assembloidi con tre gruppi di uguali dimensioni di n = 5 (Figura 2E). È incluso un controllo del veicolo per verificare che la risposta sia un vero evento di segnalazione e non semplicemente una variazione dell'intensità del segnale che può derivare dall'aggiunta di una piccola quantità di media (Figura 2E).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67396/67396fig01.jpg"> Figura 1: Panoramica dello studio. Protocollo per la generazione e la placcatura di assembloidi a doppia marcatura sulla cronologia MEA del protocollo di differenziazione che descrive in dettaglio le fasi critiche e i corrispondenti supplementi di piccole molecole (per ulteriori informazioni sulla composizione, vedere la Tabella 1 e la Tabella dei materiali). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67396/67396fig02.jpg"> Figura 2: Registrazione MEA degli assembloidi. (A) Mappa termica dell'attività media di sparo da una singola piastra MEA (n = 6 pozzetti) al giorno 82, cioè al giorno 10 dopo la placcatura. Tutti i pozzetti rappresentano colture della stessa condizione e genotipo. (B) Immagini rappresentative a contrasto di fase e confocali dell'assembloide, con l'assembloide dorsale marcato in rosso e ventrale in verde. Le punte di freccia bianche indicano la migrazione degli interneuroni GABAergici dal lato ventrale a quello dorsale. Barra di scala = 500 μm. (C) Grafici raster rappresentativi su 120 s di tempo di registrazione da un singolo pozzetto. I burst di rete sono evidenziati con una casella viola. Vengono dimostrati due punti temporali separati, il giorno 78 (1 settimana dopo la placcatura, giorno di inizio della registrazione) e il giorno 92 (3 settimane dopo la placcatura, anche quando l'attività raggiunge il picco). (D) Quantificazione delle velocità medie di sparamento, della frequenza di burst e della frequenza di bursting della rete dal giorno 78 al giorno 127 (n = 3 differenziazioni, 3 assembloidi/differenziazione). Ogni curva indica un singolo assembloide, compilato da 3 differenziazioni (codificate a colori). La curva rossa mostra il valore medio. (E) Quantificazione dei risultati del saggio della bicucullina (n = 6 assembloidi/condizione). Il grafico a barre veniva visualizzato come media ± SEM. Ogni punto rappresenta un assembloide, compilato da 3 lotti di differenziazione (codificati a colori). È stato eseguito un test di Friedman non parametrico. **p &lt; 0,01; ns, non significativo. MEA, array multi-elettrodo. Le mappe di calore e i grafici raster vengono generati utilizzando il software analitico Neural Metric Tool. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Tabella 1: Componenti dei mezzi nelle varie fasi di differenziazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396_Table%201.xlsx" target="_blank">Clicca qui per scaricare questa tabella.</a>

Una piattaforma di array multi-elettrodo per la modellazione dell'epilessia utilizzando assembloidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti umane

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

Research

Ricerca

JoVE Journal

Neuroscience

Neuroscienze

Il video dimostra un metodo per generare neuroni corticali eccitatori da cellule staminali pluripotenti indotte dall'uomo (hiPSC). Dopo l'induzione della doxiciclina, le hiPSC sovraesprimono la neurogenina-2, un fattore di trascrizione neurale-specifico. Utilizzando terreni specifici e co-coltura con gli astrociti, questo processo facilita la differenziazione delle hiPSC in neuroni con connessioni sinaptiche.

Differenziazione di cellule staminali pluripotenti indotte umane in neuroni su array di microelettrodi

Questo video mostra la procedura di utilizzo dell'array multielettrodo (MEA) per misurare la fisiologia sinaptica in sfere di cocoltura 3D. Questo metodo consente di comprendere le dinamiche della rete neurale e l'attività del burst della rete sinaptica all'interno delle sfere 3D.

Utilizzo di array multielettrodo per misurare la fisiologia sinaptica in sfere di cocoltura 3D

Questo protocollo prevede l'utilizzo di un array di microelettrodi (MEA) per registrare l'attività elettrica in una fetta di cervello esposta a un farmaco che induce convulsioni. La procedura include il posizionamento della fetta di cervello in una camera di registrazione MEA, l'applicazione di stimolazione elettrica per indurre convulsioni artificiali e l'analisi dei segnali risultanti.

Monitoraggio dell'attività elettrica neurale indotta da convulsioni in fette di cervello utilizzando array di microelettrodi

Siamo qui descritto come eseguire multi-elettrodo registrazioni matrice di tessuto corticale epilettica umana. Resezione del tessuto epilettico, preparazione e fetta di array multi-elettrodo di registrazioni di eventi interictali e ictali sono dimostrati in dettaglio.

Multi-elettrodi array registrazioni di umano Epileptic postoperatoria corticale del tessuto

La caratterizzazione elettrofisiologica dei cardiomiociti derivata da cellule staminali pluripotenti umane (hPSC-CM) è fondamentale per la modellizzazione delle malattie cardiache e per la determinazione delle risposte di farmaco. Questo protocollo fornisce le informazioni necessarie per dissociare e piastrare hPSC-CM su matrici multi-elettrodi, misurare il loro potenziale di campo e un metodo per analizzare gli intervalli QT e RR.

Analisi elettrofisiologica dei cardiomiociti derivanti da cellule staminali pluripotenti umane (hPSC-CMs) Utilizzando matrici multi-elettrodo (MEAs)

Abbiamo progettato una procedura in cui viene utilizzato un cadavere umano formaldeide-fisso per assistere i neurochirurghi in formazione per l'impianto di microelettrodi nella neocorteccia del cervello umano.

Training chirurgico per l'impianto di microelettrodi Neocortical utilizzando un modello di cadavere umano formaldeide-fisso

In questo protocollo, ci proponiamo di descrivere un metodo riproducibile per combinare dissociato pluripotenti umane su cellule staminali neuroni e astrociti insieme in 3D sfera cocultures, mantenendo queste sfere in condizioni galleggiante libera e successivamente misurazione dell'attività sinaptica circuito delle sfere con immunoanalysis e registrazioni di matrice multielettrodo.

Microcircuito sinaptica modellazione con 3D Cocultures di astrociti e neuroni da cellule staminali pluripotenti umane

Qui descriviamo la preparazione di fette organotipiche della corteccia renale-ippocampo. Sotto una graduale e controllata privazione del siero, queste fette raffigurano eventi epilettici in evoluzione e possono essere considerate un modello ex vivo di epileptogenesi. Questo sistema rappresenta un ottimo strumento per monitorare la dinamica dell'attività spontanea, nonché per valutare la progressione delle caratteristiche neuroinfiammatorie durante tutto il corso dell'epileptogenesi.

Un modello di epileptogenesi nelle culture delle fette organotipiche della corteccia rinale-ippocampo

Descriviamo un metodo per differenziare astrociti e neuroni di derivazione pluripotente indotta dal midollo spinale e la loro co-coltura per la registrazione elettrofisiologica.

Creazione di una piattaforma elettrofisiologica per la modellazione della SLA con astrociti e neuroni derivati da cellule staminali pluripotenti umane specifiche a livello regionale

L'amigdala svolge un ruolo chiave nell'epilessia del lobo temporale, che ha origine e si propaga da questa struttura. Questo articolo fornisce una descrizione dettagliata della fabbricazione di elettrodi cerebrali profondi con funzioni sia di registrazione che di stimolazione. Introduce un modello di epilessia del lobo temporale mediale originato dall'amigdala.

Utilizzo di un elettrodo bipolare per creare un modello murino per l'epilessia del lobo temporale mediante accensione elettrica dell'amigdala

Qui, impieghiamo l'HD-MEA per approfondire le dinamiche computazionali di insiemi neuronali su larga scala, in particolare nell'ippocampo, nei circuiti del bulbo olfattivo e nelle reti neuronali umane. L'acquisizione dell'attività spazio-temporale, combinata con strumenti computazionali, fornisce informazioni sulla complessità dell'insieme neuronale. Il metodo migliora la comprensione delle funzioni cerebrali, identificando potenzialmente biomarcatori e trattamenti per i disturbi neurologici.

Registrazione e analisi della dinamica di ensemble neuronali multimodali su larga scala su array di microelettrodi ad alta densità integrati in CMOS

Scopri la modellazione dell'epilessia con assembloidi cerebrali su array multi-elettrodo. Questo metodo consente registrazioni elettrofisiologiche longitudinali per studiare meccanismi patologici e risposte farmacologiche nelle epilessie genetiche.

Una piattaforma di array multi-elettrodo per la modellazione dellepilessia utilizzando assembloidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti umane (Video) | JoVE Journal

Una piattaforma di array multi-elettrodo per la modellazione dell'epilessia utilizzando assembloidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti umane

Esplora altri video