Name: 軸索損傷モデル用マイクロ流体チップの構築とマルチオミクス解析の実現 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-14T12:30:00.000+00:00
Duration: 11 min
Description: 学ぶ 軸索損傷後の神経細胞代謝機構を解明するため、大規模マイクロ流体チップとマルチオミクス解析を用いる手法。若い神経細胞の代謝リモデリングと再生メカニズムの理解に貢献する。

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<ol><li>Namba, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pioneering+axons+regulate+neuronal+polarization+in+the+developing+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Pioneering axons regulate neuronal polarization in the developing cerebral cortex.</a> Neuron. 81 (4), 814-829 (2014).</li>
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<li>Taylor, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+culture+platform+for+CNS+axonal+injury%2C+regeneration+and+transport%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">A microfluidic culture platform for CNS axonal injury, regeneration and transport.</a> Nat Methods. 2 (8), 599-605 (2005).</li>
<li>Liu, R., Zhou, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harmine+promotes+axon+regeneration+through+enhancing+glucose+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Harmine promotes axon regeneration through enhancing glucose metabolism.</a> J Biol Chem. 301 (3), 108254(2025).</li>
<li>Shrirao, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+platforms+for+the+study+of+neuronal+injury+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Microfluidic platforms for the study of neuronal injury in vitro.</a> Biotechnol. Bioeng. 115 (4), 815-830 (2018).</li>
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<li>Huang, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reprogramming+an+energetic+AKT-PAK5+axis+boosts+axon+energy+supply+and+facilitates+neuron+survival+and+regeneration+after+injury+and+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Reprogramming an energetic AKT-PAK5 axis boosts axon energy supply and facilitates neuron survival and regeneration after injury and ischemia.</a> Curr Biol. 31 (14), 3098-3114 (2021).</li>
<li>Zhou, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facilitation+of+axon+regeneration+by+enhancing+mitochondrial+transport+and+rescuing+energy+deficits%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Facilitation of axon regeneration by enhancing mitochondrial transport and rescuing energy deficits.</a> J Cell Biol. 214 (1), 103-119 (2016).</li>
<li>Cartoni, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mammalian-specific+protein+armcx1+regulates+mitochondrial+transport+during+axon+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">The mammalian-specific protein armcx1 regulates mitochondrial transport during axon regeneration.</a> Neuron. 92 (6), 1294-1307 (2016).</li>
<li>Han, S. M., Baig, H. S., Hammarlund, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondria+localize+to+injured+axons+to+support+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Mitochondria localize to injured axons to support regeneration.</a> Neuron. 92 (6), 1308-1323 (2016).</li>
<li>Yang, L. Q., Chen, M., Ren, D. L., Hu, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual+oxidase+mutant+retards+mauthner-cell+axon+regeneration+at+an+early+stage+via+modulating+mitochondrial+dynamics+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Bull%22%5BJournal%5D)">Dual oxidase mutant retards mauthner-cell axon regeneration at an early stage via modulating mitochondrial dynamics in zebrafish.</a> Neurosci Bull. 36, 1500-1512 (2020).</li>
<li>Yuan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ex+vivo+and+in+vivo+stable+isotope+labelling+of+central+carbon+metabolism+and+related+pathways+with+analysis+by+LC-MS%2FMS%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Ex vivo and in vivo stable isotope labelling of central carbon metabolism and related pathways with analysis by LC-MS/MS.</a> Nat Protoc. 14 (2), 313-330 (2019).</li>
<li>Mercimek, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+effects+of+3D+printed+mold+material%2C+curing+temperature%2C+and+duration+on+polydimethylsiloxane+%28PDMS%29+curing+characteristics+for+lab-on-a-chip+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">On the effects of 3D printed mold material, curing temperature, and duration on polydimethylsiloxane (PDMS) curing characteristics for lab-on-a-chip applications.</a> Micromachines (Basel). 16 (6), 684(2025).</li>
<li>Derosa, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convergent+pathways+in+idiopathic+autism+revealed+by+time+course+transcriptomic+analysis+of+patient-derived+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Convergent pathways in idiopathic autism revealed by time course transcriptomic analysis of patient-derived neurons.</a> Sci Rep. 8 (1), 8423(2018).</li>
<li>Cheng, X. T., Huang, N., Sheng, Z. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programming+axonal+mitochondrial+maintenance+and+bioenergetics+in+neurodegeneration+and+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Programming axonal mitochondrial maintenance and bioenergetics in neurodegeneration and regeneration.</a> Neuron. 110 (12), 1899-1923 (2022).</li>
<li>Huang, N., Sheng, Z. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+devices+as+model+platforms+of+CNS+injury-ischemia+to+study+axonal+regeneration+by+regulating+mitochondrial+transport+and+bioenergetic+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Regen%22%5BJournal%5D)">Microfluidic devices as model platforms of CNS injury-ischemia to study axonal regeneration by regulating mitochondrial transport and bioenergetic metabolism.</a> Cell Regen. 11 (1), 33(2022).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>ニューロベースアル-A培地</td><td>ギブコ</td><td>10888022</td><td>培地</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 ヤギ抗マウス</td><td>インビトロゲン</td><td>A-21042</td><td>免疫蛍光</td></tr><tr><td>分析天びん</td><td>上海順宇恒平科学機器有限公司</td><td>FA1004</td><td>試薬/サンプルの正確な計量</td></tr><tr><td>B27 (50倍)</td><td>ギブコ</td><td>17504044</td><td>培地</td></tr><tr><td>BCAプロテインアッセイ</td><td>ボスター</td><td>AR1189</td><td>タンパク質濃度</td></tr><tr><td>バイオアナライザー</td><td>アジレント</td><td>https://www.agilent.com/en/product/automated-electrophoresis/bioanalyzer-systems/bioanalyzer-instrument</td><td></td></tr><tr><td>ウシ血清アルブミン</td><td>ジェンビュー</td><td>FA016</td><td>免疫蛍光</td></tr><tr><td>遠心撹拌機ミキサー</td><td>考える</td><td>ARE-310</td><td>PDMSと脱気の混合</td></tr><tr><td>CLARIOstarPlus-ACU分析装置</td><td>BMGラボテック</td><td>クラリオスタープラス</td><td>タンパク質濃度</td></tr><tr><td>CO2インキュベーター</td><td>サーモフィッシャーサイエンティフィック(アッシュビル)LLC</td><td>3111</td><td>37°Cでの細胞培養インキュベーション;C、5%CO?</td></tr><tr><td>耐腐食性ダイヤフラム真空ポンプ</td><td>上海地衣 Bangxi Instrument Technology Co., Ltd.</td><td>LC-85DLCの</td><td>廃液を吸引し、軸索切開術に吸引を提供する</td></tr><tr><td>D-グルコース (U-13C6、99%)</td><td>ケンブリッジ同位体研究所</td><td>CLM-1396</td><td>代謝フラックス</td></tr><tr><td>DNase I</td><td>ロシュ</td><td>11284932001</td><td>神経細胞培養</td></tr><tr><td>Dr.TOM2プラットフォーム&nbsp;</td><td>BGIゲノミクス</td><td></td><td>RNA-seq&nbspの実行と分析。</td></tr><tr><td>電気熱風乾燥オーブン</td><td>BIOM Huahong Bonn / Huaying Bosi</td><td>DHG-9070A</td><td>PDMSの硬化</td></tr><tr><td>電子天びん</td><td>上海華潮工業有限公司</td><td>HC313</td><td>材料の定期的な計量</td></tr><tr><td>蛍光マウント水性封入剤</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td>F4680</td><td>免疫蛍光</td></tr><tr><td>グルタMAX</td><td>ギブコ</td><td>35050061</td><td>培地</td></tr><tr><td>グリシン</td><td>ソーラービオ</td><td>G8200</td><td>免疫蛍光</td></tr><tr><td>HBSSの</td><td>ギブコ</td><td>14025092</td><td>神経細胞培養</td></tr><tr><td>HBSS、カルシウムなし、マグネシウムなし</td><td>ギブコ</td><td>14175095</td><td>神経細胞培養</td></tr><tr><td>高圧蒸気滅菌器</td><td>STIK Instrument (Shanghai) Co., Ltd.</td><td>HMJ-54A</td><td>実験装置および培地の滅菌</td></tr><tr><td>低酸素チャンバー</td><td>STEMCELLテクノロジー</td><td>27310</td><td>低酸素治療</td></tr><tr><td>イメージJ</td><td>NIHの</td><td></td><td>顕微鏡画像の分析に使用</td></tr><tr><td>ライカ顕微鏡</td><td>ライカマイクロシステムズCMS GmbH</td><td>DMIL LEDフルオ</td><td>ライブおよび蛍光観察</td></tr><tr><td>ライブセルイメージングソリューション</td><td>インビトロゲン</td><td>A14291DJ</td><td>ライブセルイメージング</td></tr><tr><td>医療用低温収納ボックス(-80°C;C)</td><td>青島ハイアール生物医学有限公司</td><td>DW-86L388J</td><td>-80°Cでの長期サンプル保存。C</td></tr><tr><td>ミニ卓上真空ポンプ</td><td>海門麒麟ベル機器製造有限公司</td><td>GL-805</td><td>小規模真空アプリケーション</td></tr><tr><td>MitoTracker オレンジ CMTMRos</td><td>インビトロゲン</td><td>M7510</td><td>ミトコンドリア膜電位染色</td></tr><tr><td>MRMPROBSプログラム</td><td></td><td>バージョン 2.60</td><td>生の質量分析データを抽出するには&nbsp;</td></tr><tr><td>神経基礎培地</td><td>ギブコ</td><td>21103049</td><td>培地</td></tr><tr><td>グルコースを含まないニューロベースA。</td><td>ギブコ</td><td>A2477501</td><td>培地</td></tr><tr><td>パパイン</td><td>ワージントン</td><td>LS003127</td><td>神経細胞培養</td></tr><tr><td>パラホルムアルデヒド</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td>P6148</td><td>細胞固定</td></tr><tr><td>PDMSの</td><td>ダウコーニング</td><td>DC184</td><td>デバイス製造</td></tr><tr><td>PDSキット阻害バイアル</td><td>ワージントン</td><td>LK003182</td><td>神経細胞培養</td></tr><tr><td>ペニシリンストレプトマイシン</td><td>ギブコ</td><td>15140122</td><td>培地</td></tr><tr><td>リン酸緩衝生理食塩水</td><td>バイオシャープ</td><td>BL302A型</td><td>物質を希釈し、細胞容器を洗浄します</td></tr><tr><td>プラズマクリーナー</td><td>ハリックプラズマ</td><td>ODC-32G-2</td><td>アクティベーション</td></tr><tr><td>ポリ-D-リジン</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td>P6407</td><td>神経細胞培養</td></tr><tr><td>プリズム&nbsp;</td><td>グラフパッド</td><td>バージョン 8.4.3</td><td>統計分析</td></tr><tr><td>冷蔵遠心分離機</td><td>Eppendorf AG (ドイツ)</td><td>5430R型</td><td>制御された温度でのサンプル分離</td></tr><tr><td>RNArep Pure Cell/Bacterial Total RNA Extraction Kit</td><td>天根</td><td>DP430</td><td>トランスクリプトミクス</td></tr><tr><td>回転計</td><td>ドワイヤー</td><td>RMA-23-SSV</td><td>低酸素流量を制御</td></tr><tr><td>実体顕微鏡</td><td>オリンパス株式会社</td><td>SZ2-ILST</td><td>サンプルの観察と解剖</td></tr><tr><td>スチュアートオービタルシェーカー</td><td>キリンベル</td><td>TS-200型</td><td>調整可能な速度での細胞培養/溶液の混合</td></tr><tr><td>トリトンX-100</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td>100倍</td><td>免疫蛍光</td></tr><tr><td>アルバックロータリーベーン真空ポンプ</td><td>アルバック(寧波)有限公司</td><td>GLD-N202</td><td>ろ過/乾燥のための真空を作り出す</td></tr><tr><td>&ベータ;III-チューブリン</td><td>プロメガ</td><td>G7121</td><td>免疫蛍光</td></tr></tbody></table>

軸索損傷モデル用マイクロ流体チップの構築とマルチオミクス解析の実現

Microfluidic Chip for Axonal Injury Models Construction and Enabling Multi-Omics Analysis

皮質ニューロンの代謝調節機構を研究するための包括的な研究プラットフォームを確立するために、まず皮質ニューロンを従来のマイクロ流体デバイスで培養し、マイクロチャネルに沿った軸索の成長を正確に制御しました(図2A)。適切な設計により、マイクロチャネルは高さが低く(5 μm)、幅が広く(10 μm)構築され、各チャネルが細胞体に入ることなくより多くの軸索をホストできるようにしました。βIII-チューブリンの免疫蛍光染色により、マイクロチャネルを介して軸索末端チャンバーへの軸索成長が確認されました(図2B)。軸索損傷が神経細胞の生存に影響を与えるかどうかをさらに判断するために、軸索損傷の前後の神経密度を定量的に分析しました。その結果、軸索損傷後の神経密度に有意差はなく、軸索損傷が顕著な神経死に至らなかったことが示されました(図2C)。マルチオミクス分析のサンプルサイズ要件(通常、サンプルあたり約3×10...

Neurons polarize to form dendrites and axons, enabling intercellular communication. Axonal injury disrupts these connections and transmits damage signals ...

microfluidic-chip-for-axonal-injury-models-construction-enabling

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

このビデオでは、我々は、培養神経細胞のためのマイクロ流体デバイスをfarbricateするために使用するポリジメチルシロキサン（PDMS）とソフトリソグラフィーの手法を示しています。...

ニューロン相馬と軸索のコンパートメントのためのマイクロ流体デバイスの作製

バイオMEMS：生物学者とエンジニアの間の新しいコラボレーションを鍛造

マルチコンパートメントのCNSニューロングリア共培養マイクロ流体プラットフォーム

この研究では、神経細胞の軸索と小説（ASTRO）グリア共培養プラットフォームをセットアップする手順について説明します。この共培養系では、単一の軸索（と単一神経膠細胞）との間の直接的な相互作用の操作は、グリアシグナリング相互ニューロンのメカニズム解析を可能にすることが可能となる。...

マイクロ流体文化·プラットフォーム（MCP）ベースの神経軸索とグリア共培養系におけるグリア相互作用へのニューロンのイメージング解析

生体材料コーティングのチップ内のプラズマパターニングのための単一ニューロンマイクロ流体アレイ化と水のマスキングのためのプロトコルが記載されている。高度に相互接続された共培養細胞は、最小限の入力を用いて調製することができる。...

単セルの精度で神経共培養の調製

この原稿では、微細組織工学ニューラルネットワークの作成について詳しく述べる。三次元のミクロンサイズの構造物は、管状ヒドロゲルに包まれた凝集ニューロン集団にまたがる長い整列した軸索路からなる。これらの生存足場は、神経回路を再構成または調節するための機能的中継として、または灰白色物質の神経解剖学を模倣するバイオフィリックテストベッドとして役立ち得る。...

神経系の再構築、変調、モデリングのための解剖学的にインスパイアされた3次元マイクロ組織工学ニューラルネットワーク

このプロトコルでは、文化し、一次マウス...

プライマリ マウス神経細胞も見逃せません組み立て済みプラスチック製マイクロ流体チップの使用

このプロトコルを目指す活動電位神経文化伝達を研究するためのマイクロ流体デバイスと体外電極アレイを結合する方法を示します。データ分析、すなわち検出と、活動電位伝搬の特性は新しい高度なを使用して実行されるまだユーザーフレンドリーおよび自由に利用できる計算ツール。...

神経細胞のコミュニケーションと軸索の信号伝搬特性を研究するためマイクロ電極アレイとのインタ フェース

このプロトコルは、コンパートメント化されたマイクロ流体チップの使用を示し、環状オレフィン共重合体で成形された注射をヒト幹細胞から分化した培養ニューロンに対して行う。これらのチップは、従来のコンパートメント化ポリ(ジメチルシロキサン)デバイスよりも組み立て済みで使いやすいです。ウイルス標識、流体単離、軸除染、免疫染色など、複数の一般的な実験パラダイムがここに記載されています。...

組み立て済みプラスチックマイクロ流体チップ内のヒト幹細胞由来ニューロンの区分化

ここでは、血液脳関門転移性腫瘍微小環境を調製し培養し、共焦点イメージングと人工知能(機械学習)を用いてその状態を定量化するためのプロトコルを提示する。...

臓器オンAチップ3Dモデル、機械学習、共焦点断層法による脳転移性腫瘍微小環境の定量化

マイクロ流体チップ上のマウス胚組織の培養および操作のためのプロトコールが提供される。経路変調器のパルスを印加することにより、このシステムは、マウスのソミトジェネシスの機能的調査のためのシグナル伝達振動を外部的に制御するために使用することができる。...

ソミトジェネシスを支配するシグナル伝達振動の機能的調査のためのマイクロフルイディクスアプローチ

学ぶ 軸索損傷後の神経細胞代謝機構を解明するため、大規模マイクロ流体チップとマルチオミクス解析を用いる手法。若い神経細胞の代謝リモデリングと再生メカニズムの理解に貢献する。

軸索損傷モデル用マイクロ流体チップの構築とマルチオミクス解析の実現

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