Name: 인간 만능 줄기 세포 유래 뇌 조립체를 사용하여 간질을 모델링하기 위한 다중 전극 어레이 플랫폼 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-27T14:57:00.000+00:00
Duration: 6 min 30 s
Description: 학습하세요 인간 만능 줄기 세포 유래 뇌 조립체를 다중 전극 어레이에 안정적으로 배양하여 간질을 생체 외에서 모델링하는 방법을. 이 기술은 유전성 간질의 병리 기전과 약물 반응을 연구하는 데 활용됩니다.

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<meta charset="utf8"></head><body>뇌 집합체에서 네트워크 활동 기록: 다중 전극 어레이 접근법

<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>
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<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>
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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>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 코닝 비 TC 처리 배양 접시</td><td>Corning</td><td>08-772-32</td><td>셰이커</td></tr><tr><td>100 mL 비커&nbsp</td>의 현탁 배양용<td>피셔 사이언티픽</td><td>FB100100</td><td></td></tr><tr><td>100% 에탄올</td><td>피셔 사이언티픽</td><td>BP28184-4L</td><td></td></tr><tr><td>2-메르캅토에탄올(&베타;-ME)</td><td>Thermo Fisher</td><td>21985023</td><td>작동 농도 100 &mu; M</td></tr><tr><td>48웰 세포 배양 플레이트</td><td>Fisher Scientific</td><td>50-202-140</td><td></td></tr><tr><td>6웰 세포 배양 플레이트</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 냉장 원심분리기</td><td>Beckman Coulter&nbsp;</td><td>BE-AX14R</td><td></td></tr><tr><td>Allopregnanolone</td><td>Cayman</td><td>16930</td><td>1mM 원액을 얻기 위해 DMSO에 5mg을 현탁시킵니다. 분취량 및 &-minus에서 동결; 80°C. 1:10,000으로 희석하여 사용하십시오. 작동 농도 100 nM.</td></tr><tr><td>자동 세포 계수기</td><td>Thermo Fisher</td><td>AMQAX2000</td><td></td></tr><tr><td>Axion CytoView MEA 6웰 플레이트&nbsp;</td><td>Axion Biosystems</td><td>M384-tMEA-6B</td><td></td></tr><tr><td>Axion Maestro MEA 플랫폼</td><td>Axion Biosystems</td><td>Maestro</td><td>온도 환경 제어 포함</td></tr><tr><td>B-27 보충제(일반, 비타민 A 포함)</td><td>Thermo Fisher</td><td>21985023</td><td></td></tr><tr><td>B-27 보충제(비타민 A 없음)</td><td>Thermo Fisher</td><td>12587010</td><td></td></tr><tr><td>기저막 매트릭스- Geltrex</td><td>Thermo Fisher</td><td>A1569601</td><td></td></tr><tr><td>구슬 목욕</td><td>Fisher Scientific</td><td>10-876-001</td><td>Isotemp</td></tr><tr><td>벤치탑 도립 현미경</td><td>Olympus</td><td>CKX53</td><td>층류 클린 벤치에서 유지</td></tr><tr><td>Bicuculline</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>14340</td><td>작동 농도 10 & M</td></tr><tr><td>표백제</td><td>CLOROX</td><td>67619-26</td><td></td></tr><tr><td>붕산염 완충액 20x</td><td>Thermo Fisher</td><td>28341</td> 1x BrainPhys 배지<td>에서 작동 농도</td></tr><tr><td></td><td>StemCell Technologies</td><td>5790</td><td></td></tr><tr><td>세포 해리 시약(StemPro Accutase)</td><td>Thermo Fisher</td><td>A1110501</td><td></td></tr><tr><td>Celltron 궤도 셰이커</td><td>HT-Infors</td><td>&nbsp; 나69222&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>세제/효소(Terg-A-Zyme)</td> <td>시그마-알드리치</td><td>Z273287</td><td>작동 농도 1% m/v</td></tr><tr><td>DMEM/F12 + HEPES/L-글루타민</td><td>써모 피셔</td><td>113300</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>시그마-알드리치</td><td>67685</td><td></td></tr><tr><td>도르소모르핀</td><td>시그마-알드리치</td><td>P5499</td><td>DMSO에 5mg을 용해시켜 10mM 원액을 얻습니다. 분취량 및 &-minus에서 동결; 20°C. 1:2000으로 희석하여 사용하십시오. (작업 농도 5 & M)</td></tr> <tr><td>칼슘 또는 마그네슘이 없는 D-PBS Thermo</td><td>Fisher</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>신경교세포주 유래 신경영양(GDNF)</td><td>Peprotech</td><td>450-10</td><td>용해 100 &mu; 1mL의 PBS에서 100 & mu; g/mL입니다. 분취량 및 &-minus에서 동결; 20 &deg;C. 1:5000으로 희석하여 사용하십시오. (작동 농도 20 ng/mL).</td></tr><tr><td>GlutaMAX 보충제</td><td>Thermo Fisher</td><td>35050061</td><td></td></tr><tr><td>혈구계</td><td>선거 현미경 과학</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 클린 벤치</td><td>Thermo Fisher</td><td>51029692</td><td></td></tr><tr><td>습도 제어 세포 배양 인큐베이터</td><td>Thermo Fisher</td><td>370</td><td>37 &deg로 설정; C, 5% CO2</td></tr><tr><td>IWP-2</td><td>Selleckchem</td><td>S7085</td><td>분취량 및 &-minus에서 동결; 80°C. 실온에서 해동하면 침전됩니다. 냉동 분취량은 37 &deg에 직접 넣어야 합니다. C를 사용하십시오.</td></tr><tr><td>녹아웃 혈청 대체 (KOSR)</td><td>Thermo Fisher</td><td>10828010</td><td></td></tr><tr><td>mTeSRplus (배지 + 보충제)</td><td>StemCell Technologies</td><td>100-0276</td><td>cGMP, 인간 iPSC 세포용 안정화 피더 프리 배지</td></tr><tr><td>N2 보충제</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>비필수 아미노산 (NEAA)</td><td>써모 피셔</td><td>11140050</td><td></td></tr><tr><td>NT3</td><td>Peprotech</td><td>450-03</td><td>용해 100 &mu; 1mL의 PBS에서 100 & mu; g/mL입니다. 분취량 및 &-minus에서 동결; 20 &deg;C. 1:5000으로 희석하여 사용하십시오. (작동 농도 20 ng/mL).</td></tr><tr><td>NuFF 인간 신생아 포피 섬유아세포</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>페니셜/스트렙토마이신</td><td>Thermo Fisher</td><td>15140122</td><td></td></tr><tr><td>피펫(P10, P200, P1000)</td><td>Eppendorf</td><td>EP4926000034</td><td>오가노이드 수집용 고압멸균 절단 P1000 팁</td></tr> 폴리<tr><td>(에틸렌이민)(PEI)</td><td>시그마-알드리치</td><td>P3143</td><td>멸균 붕산염 완충액에 원액을 희석하십시오. 작동 농도 0.07%. 원고에서 자세한 내용을 참조하십시오.</td></tr><tr><td>재조합 인간 표피 성장 인자(EGF)</td><td>R& D Systems</td><td>236-EG-200</td><td>PBS에 정지되어 있습니다. 분취하고 -20°C에서 동결합니다.</td></tr><tr><td>재조합 인간 섬유아세포 성장 인자(FGF)-기본&nbsp;</td><td>Peprotech</td><td>100-18B</td><td>는 PBS에서 정지되었습니다. 분취하고 -20°C에서 동결합니다.</td></tr>재<tr><td>조합 인간-뇌 유래 신경영양 인자(BDNF)</td><td>Peprotech</td><td>450-02</td><td>재구성 전에 잠시 원심분리합니다. 100 & mu를 용해; 1mL의 PBS에서 100 & mu까지의 g; g/mL입니다. 분취량 및 &-minus에서 동결; 20 &deg;C. 1:5000으로 희석하여 사용하십시오. (작동 농도 20 ng/mL).</td></tr><tr><td>레티노산(RA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>R2625</td><td>100mg을 3.3mL의 DMSO에 녹여 100mM 원액을 얻습니다. 주식 100 &mu를 분취합니다. L/튜브 및 &-minus에서 동결; 80°C. 200 & mu를 가져가십시오. L of 100 mM 스톡을 10배 희석(DMSO 1.8 mL 추가)하여 10 mM 스톡을 만듭니다. 분취량 50 & L/튜브 및 &-minus에 저장; 80°C. 1:100,000으로 희석하여 사용하십시오. (작동 농도 100 nM).</td></tr><tr><td>ROCK 억제제 Y-27632</td><td>Tocris</td><td>1254</td><td>10 mM 스톡</td></tr><tr><td>SAG(평활 작용제)</td>에서 1:200 <td>Selleckchem</td><td>S7779</td> 분<td>취량 및 &-minus에서 동결; 80 &deg;C. 스톡 농도 1mM. 1:10,000 희석(작동 농도 100 nM)으로 사용하십시오.</td></tr><tr><td>SB-431542</td><td>Tocris</td><td>1614</td><td>5mg을 1.3mL의 DMSO에 용해시켜 10mM 원액을 얻습니다. 분취량 및 &-minus에서 동결; 80 &deg;C. 1:1000으로 희석하여 사용하십시오. (작업 농도 10 & M)</td></tr> <tr><td>혈청학적 피펫 필러</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-387-166</td><td></td></tr><tr><td>Steriflip 진공관 상단 필터</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SE1M179M6</td><td></td></tr><tr><td>멸균 세포 배양 후드</td><td>Baker Company</td><td>SG-600</td><td></td></tr><tr><td>트리판 블루 용액 (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>줌 실체현미경</td><td>Olympus</td><td>SZ61/SZ51</td> 층<td>류 클린 벤치에 보관</td></tr></tbody></table>

인간 만능 줄기 세포 유래 뇌 조립체를 사용하여 간질을 모델링하기 위한 다중 전극 어레이 플랫폼

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

인간 배쪽-복부 아셈블로이드는 6-웰 MEA 플레이트(분화당 n = 6, 3개의 분화)에 도말되었으며, 각 웰에는 64개의 전극이 포함되었습니다(그림 2A). 종방향 기록을 위해 계획된 10개의 아셈블로이드 중 9개는 시험관 내에서 50일 이상 전극에 단단히 부착되었습니다(그림 2D). 약리학적 분석을 위해 지정된 8개의 아셈블로이드 중 6개는 개발 단계에 적합한 네트워크 활성을 통해 세척 단계를 통해 성공적으로 정착되었습니다(그림 2E). 한 대표적인 웰의 위상차 및 형광 이미지가 표시되어 있으며(그림 2B), AAV-CAG-tdTomato-labeled dorsal 및 AAV-mDLX-GFP-labeled ventral organoids는 쉽게 구별됩니다 7,9.
MEA에 대한 뉴런의 활성을 분석하여 다양한 매개변수를 통해 전반적인 세포 흥분성 및 네트워크 활성을 평가할 수 있습니다. 배양 전반의 전반적인 발화율은 세포 및 네트워크 흥분성에 대한 정보를 제공하며, 여러 전극에서 동기화된 파열 빈도는 뉴런의 시냅스 활성 네트워크의 범위를 나타냅니다. 짧은 기간 동안 공간적으로 구별되는 전극에서 발생하는 여러 번의 반복적인 스파이크(네트워크 파열)는 발작과 유사한 활동에 대한 생물학적 상관 관계로 작용할 수 있지만, MEA에 대한 집합체는 실제 발작을 일으킬 수 있는 전체 유기체에 비해 제한적입니다. 그림 2C 는 84일과 91일에 상업적으로 이용 가능한 신경생리학적 기저 배지에서 배양된 아셈블로이드의 네트워크 파열 패턴을 보여주며, 뉴런의 기능적 성숙으로 인해 이후 시점에서 파열 지속 시간이 증가했을 수 있습니다. 이 경우, 셀룰러 및 네트워크 활성은 어셈블로이드가 도금된 날부터 점차 증가하며, 일반적으로 92일째에 최고조에 달하고 125일째에 거의 사라집니다(그림 2D). 나중 단계에서 증가된 성숙도는 후기 기록 시점에서 연장된 동기화된 버스트 지속 시간에 기여할 수 있습니다.
GABAA 수용체 길항제인 Bicuculline은 108일째에 약물을 추가한 후 상당히 높은 발사 속도와 (네트워크) 파열 빈도로 나타난 바와 같이 아셈블로이드의 동기화된 네트워크 활성을 향상시킵니다(그림 2E). 이는 이전에 단일세포 전기생리학 기록(single-cell electrophysiology recordings)21에서 입증된 것과 유사하다. 약리학적 분석을 위한 검정력 분석은 0.94의 효과 크기와 0.05의 알파에 대해 G*Power3 베이스를 사용하여 수행되었습니다. 0.8의 검정력을 달성하기 위해 n = 5인 3개의 동일한 크기의 그룹이 있는 15개의 아셈블로이드로 구성된 총 샘플이 필요했습니다(그림 2E). 응답이 소량의 매체 추가로 인해 발생할 수 있는 신호 강도의 변화뿐만 아니라 실제 신호 이벤트인지 확인하기 위해 차량 제어 장치가 포함되어 있습니다(그림 2E).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67396/67396fig01.jpg"> 그림 1: 연구 개요. 임계 단계 및 해당 소분자 보충제를 자세히 설명하는 차별화 프로토콜의 MEA 타임라인에서 이중 표지된 아셈블로이드의 생성 및 도금을 위한 프로토콜(조성에 대한 추가 정보는 표 1 및 재료 표 참조). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67396/67396fig02.jpg"> 그림 2: assembloids의 MEA 기록. (A) 82일째, 즉 도금 후 10일째에 단일 MEA 플레이트(n = 6웰)의 평균 소성 활동의 히트맵. 모든 우물은 동일한 조건과 유전자형의 배양을 나타냅니다. (B) assembloid의 대표적인 위상차 및 공초점 이미지로, 등쪽 assembloid는 빨간색으로, ventral은 녹색으로 표시됩니다. 흰색 화살촉은 GABAergic interneurons가 복부에서 등쪽으로 이동했음을 나타냅니다. 스케일 바 = 500 μm. (C) 대표 래스터는 단일 웰에서 120초 이상의 기록 시간을 플롯합니다. 네트워크 버스트는 자주색 상자로 강조 표시됩니다. 78일(도금 후 1주일, 기록 시작일)과 92일(도금 후 3주, 활동이 최고조에 달할 때)의 두 가지 별도 시점이 시연됩니다. (D) 78일째부터 127일째까지 평균 발사 속도, 버스트 빈도 및 네트워크 파열 빈도의 정량화(n = 3개의 분화, 3개의 집합체/분화). 각 곡선은 3개의 분화(색상으로 구분)로 컴파일된 하나의 개별 조합을 나타냅니다. 빨간색 곡선은 평균값을 보여줍니다. (E) bicuculline 분석 결과의 정량화(n = 6 assembloids/condition). 막대 그래프는 SEM± 평균으로 표시되었습니다. 각 점은 3개의 미분 배치(색상으로 구분됨)로 컴파일된 하나의 집합체를 나타냅니다. 비모수 Friedman 검정을 수행했습니다. **p &lt; 0.01; ns, 중요하지 않습니다. MEA, 다중 전극 어레이. 히트 맵 및 래스터 플롯은 분석 소프트웨어 Neural Metric Tool을 사용하여 생성됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 1: 다양한 분화 단계의 매체 구성 요소. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67396/67396_Table%201.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

이 비디오는 미세 전극 어레이(MEA)를 사용하여 인간 유도 만능 줄기 세포(hiPSC)에서 유래한 뉴런의 전기생리학적 활성을 기록하는 방법을 보여줍니다. 뉴런-성상세포 공동 배양을 포함하는 멀티웰 MEA의 전기생리학적 활성을 기록하여 네트워크 내 여러 뉴런의 활동 전위를 감지하여 hiPSC가 뉴런으로 성공적으로 분화되는 것을 확인합니다.

마이크로 전극 어레이를 사용한 뉴런 네트워크의 전기생리학적 활성 측정

이 비디오는 MEA(Multielectrode Array)를 사용하여 3D 공동 배양 구에서 시냅스 생리를 측정하는 절차를 보여줍니다. 이 방법을 사용하면 3D 구 내에서 신경망 역학 및 시냅스 네트워크 버스트 활동을 이해할 수 있습니다.

Multielectrode Arrays를 활용하여 3D 공동 배양 구에서 시냅스 생리학을 측정합니다.

이 프로토콜은 미세 전극 어레이(MEA)를 사용하여 발작 유도 약물에 노출된 뇌 절편의 전기 활동을 기록하는 것을 포함합니다. 이 절차에는 MEA 기록 챔버에 뇌 절편을 배치하고, 인공 발작을 유도하기 위해 전기 자극을 가하고, 결과 신호를 분석하는 것이 포함됩니다.

Monitoring Seizure-Induced Neural Electrical Activity in Brain Slices Using Microelectrode Arrays(미세 전극 어레이를 사용한 뇌 절편에서 발작 유도 신경 전기 활동 모니터링)

우리는 여기서 인간의 간질 대뇌 피질 조직의 다중 전극 배열 녹음을 수행하는 방법에 대해 설명합니다. 간기 및 발작 사건의 간질 조직 절제술, 슬라이스 준비 및 다중 전극 배열 기록은 구체적으로 입증된다.

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다중 전극 배열 (MEAs)을 이용한 인간 다 능성 줄기 세포 유래 심근 세포 (hPSC-CMs)의 전기 생리 학적 분석

우리는 포름알데히드 고정 인간의 시체 신경외과 인간의 뇌의 피 질에 microelectrode 배열에의 이식에 대 한 교육을 지원 하기 위해 사용 되는 절차를 설계.

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이 프로토콜에서 결합 해리 인간의 pluripotent 줄기 세포 파생 뉴런에 대 한 재현 방법에 설명 하 고 이다 3D에 범위 cocultures, 무료 부동 조건, 그리고 이후 이러한 분야를 유지 하 immunoanalysis와 multielectrode 배열 녹음 분야의 측정 시 냅 스 회로 활동.

3D Cocultures 이다 인간 만능 줄기 세포에서 신경 세포의 시 냅 스 마이크로 회로 모델링

여기에서, 우리는 라인 피질-해마 organotypic 조각의 준비를 설명합니다. 혈청의 점진적이고 통제된 박탈에서, 이 조각은 진화하는 간질 같이 사건을 묘사하고 간질 발생의 전 생체 권 모형으로 간주될 수 있습니다. 이 시스템은 자발적인 활동의 역학을 모니터링뿐만 아니라 간질 발생 과정을 통해 신경 염증 기능의 진행을 평가하기위한 훌륭한 도구를 나타냅니다.

라인 피질-해마 오르가노티픽 슬라이스 배양에서 간질 발생의 모델

우리는 척수 인간 유도 만능 유래 성상 세포와 뉴런을 구별하는 방법과 전기 생리 학적 기록을위한 이들의 공동 배양을 설명합니다.

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