Transplantation of Stem Cell-Derived Neuronal Progenitors into Human Cortical Slices
JoVE Encyclopedia of Experiments
Neurowetenschap
0 weergaven • 2:58 min • August 29th, 2025
Begin with an adherent culture of stem cell-derived neuronal progenitor cells primed for differentiation into cortical neurons.
Remove the medium, then add an enzyme to disrupt the extracellular matrix and detach the cells.
Use an inhibitor to neutralize the enzyme, then add a fresh medium.
Transfer the suspension into a tube, centrifuge, and discard the supernatant to isolate the cells.
Resuspend the cells in a basement membrane matrix to facilitate transplantation into brain tissue, then load them into a cold capillary tube.
Take a human cortical slice onto a transwell assembly containing a medium.
Remove part of the medium, then inject droplets of the cell suspension into the tissue.
Incubate to allow the matrix to solidify.
Add a medium to immerse the tissue, then incubate to enable progenitor cells to differentiate into neurons, extend their neurites, and form synapses with host cortical neurons.
The cortical slice is now ready for analysis.
Remove the media from the cell culture flask. On day seven of differentiation, detach cortically-primed GFP-lt-NES cells by adding 500 microliters of trypsin and incubate for 5 to 10 minutes at room temperature.
Next, add an equal volume of the trypsin inhibitor followed by five milliliters of DDM medium. Resuspend the cells, gently transfer the cell suspension into a 15-milliliter tube, and centrifuge for five minutes at 300 G. Meanwhile, transfer the plate containing the human tissue from the incubator to the hood, and remove two milliliters of media from the top of the insert. At the end of the centrifugation, remove the supernatant, resuspend the cells in a cold, pure, basement membrane matrix, and transfer the suspension to a smaller tube.
Collect the cell suspension into a cold glass capillary connected to a rubber teat for suction. Inject the cell suspension as tiny drops by stabbing the semi-dry tissue slice at various sites. Allow the gel to solidify at 37 degrees Celsius for 30 minutes.
Then, transfer the plate from the incubator back to the hood and carefully add two milliliters of human adult cortical medium to the top of the insert to completely submerge the tissue.
Overzicht
Dit artikel beschrijft een methode voor het differentiëren van neuronale progenitorcellen afgeleid van stamcellen tot corticale neuronen en hun daaropvolgende transplantatie in menselijk corticaal weefsel. Het proces omvat het losmaken van de cellen, het resuspenderen ervan in een basaalmembraanmatrix en het injecteren ervan in een corticale slice voor analyse.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Celbiologie
- Stamcelonderzoek
Achtergrond
- Uit stamcellen afgeleide neuronale progenitorcellen kunnen worden gedifferentieerd tot functionele neuronen.
- Transplantatie van deze cellen in hersenweefsel kan helpen bij het bestuderen van neuronale integratie.
- Inzicht in het differentiatieproces is cruciaal voor de regeneratieve geneeskunde.
- Humaan corticale coupes bieden een relevant model voor het bestuderen van menselijk neuronaal gedrag.
Doel van de studie
- Om een betrouwbare methode te ontwikkelen voor het differentiëren van neuronale progenitorcellen tot corticale neuronen.
- Om de transplantatie van deze neuronen in menselijk corticaal weefsel te faciliteren.
- Om de integratie en functionaliteit van getransplanteerde neuronen te analyseren.
Gebruikte methoden
- Isolatie van neuronale progenitorcellen uit adherente culturen.
- Gebruik van enzymatische behandeling om cellen los te maken van de extracellulaire matrix.
- Resuspensie van cellen in een basaalmembraanmatrix voor transplantatie.
- Injectie van de celsuspensie in menselijke corticale coupes voor differentiatie en analyse.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle differentiatie van progenitorcellen tot neuronen is bereikt.
- De geïnjecteerde cellen vormden neurieten en vormden synapsen met de neuronen van de gastheer.
- De methode toonde potentieel aan voor het bestuderen van neuronale integratie in menselijk weefsel.
- Analyse van de corticale coupes toonde een effectieve incorporatie van de getransplanteerde cellen aan.
Conclusies
- De beschreven methode is effectief voor het differentiëren en transplanteren van neuronale progenitorcellen.
- Deze aanpak kan ons begrip van de neuronale ontwikkeling en integratie verbeteren.
- Toekomstige studies kunnen voortbouwen op deze methode om therapeutische toepassingen bij neurodegeneratieve ziekten te onderzoeken.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Deze methode maakt mechanische risicoreductie van uit stamcellen afgeleide neuronale therapieën mogelijk door het integratiepotentieel in menselijk corticaal weefsel te valideren. Het ondersteunt targetvalidatie en fenotypische screening in modellen van neurodegeneratieve ziekten met behulp van een ziekterelevant systeem. De aanpak biedt voorspellende zekerheid voor preklinische voortgang door synaptische connectiviteit en neurietuitgroei aan te tonen in een menselijk ex vivo model.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt de therapeutische hypothese van het transplanteren van neuronale progenitorcellen in menselijk corticaal weefsel.
- Wetenschappelijke waarde: Verduidelijkt de biologische mechanismen van neurietuitgroei en synapsvorming met gastneuronen.
- Operationele waarde: Maakt functionele doelvalidatie mogelijk via kwantitatieve beoordeling van de neuronale integratie.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde menselijke corticale coupes voor voor een gestandaardiseerde beoordeling van het gedrag van getransplanteerde cellen.
- Operationele waarde: Ondersteunt de reproduceerbaarheid van de assay via gecontroleerde stolling van de matrix en gedefinieerde differentiatie-tijdlijnen.
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve metingen van afhankelijke variabelen, zoals neurietenlengte en expressie van synaptische markers.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Handhaaft de relevantie voor de ziekte door het gebruik van corticaal weefsel van volwassen mensen als translationeel model.
- Operationele waarde: Garandeert translationele continuïteit van stamceldifferentiatie tot functionele neuronale integratie.
- Strategische waarde: Informeert risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling door synaptische connectiviteit te evalueren als preklinische biomarker.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode slaat een brug tussen stamceldifferentiatie en preklinische validatie, waarbij de beoordeling van neurale progenitorcellen wordt gepositioneerd tussen de identificatie van lead-verbindingen en preklinische efficiëntietests in programma's voor neurodegeneratieve ziekten.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van neuronale integratiemechanismen en pathway-verduidelijking in menselijk weefsel.
- Screening: Maakt assay-gereedheid mogelijk via gestandaardiseerde transplantatie- en incubatieprotocollen.
- Analytics: Biedt kwantitatieve read-outs, waaronder neurietuitgroei en synaptische vorming, voor comparatieve analyse van condities.
- Translationeel onderzoek: Verbindt discovery met preklinische validatie via een model van menselijke corticale coupes dat in vivo gedrag voorspelt.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar platform voor het evalueren van meerdere stamcellijnen of genetische modificaties in een consistente context van menselijk weefsel.
Operationele impact & impact op de onderneming
- Wetenschappelijke waarde: Biedt voorspellende zekerheid door mechanistische ambiguïteit bij neuronale implantatie en circuitvorming te verminderen.
- Operationele waarde: Garandeert standaardisatie en reproduceerbaarheid door gedefinieerde celpreparatie, matrixresuspensie en incubatieparameters.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroege integratiedata te leveren, waardoor biologische risico's in een laat stadium van neurodegeneratieve programma's worden verminderd.
- Impact op portfolio: Maakt risicogebaseerde prioritering mogelijk op basis van kwantitatieve integratiemetrieken in een menselijk relevant systeem.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in stamcelkweek, neuronale differentiatie en de omgang met menselijk weefsel.
- Afhankelijk van de toegang tot levensvatbare corticale coupes van volwassen mensen en basaalmembraanmatrix.
- Necessiteert gestandaardiseerde protocollen voor celkwantificatie, injectieprecisie en incubatietijden tussen teams.
- Houdt rekening met aanpassingen bij toepassing op weefsel van ziektemodellen of genetische varianten van progenitorcellen.
- Beperkt door de duur van de weefsellevensvatbaarheid en batch-to-batch variabiliteit in de kwaliteit van menselijke corticale coupes.
Biopharma Veelgestelde Vragen
Gecontroleerde corticale impact model van muis hersenletsel met therapeutische transplantatie van menselijk geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide neurale cellen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Transplantatie van Chemogenetisch gemanipuleerde corticale Interneuron progenitors in vroege postnatale Muizenhersenen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Organotypische plakcultuur van het ruggenmerg van muizen als platform voor het valideren van celtransplantatie bij ruggenmergletsel
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Transplantation of Human Neural Progenitor Cells in the Mouse Brain
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Injection of Fluorescent Neural Progenitor Cells into Human Cerebral Organoids for Transplantation Modeling
Gerelateerde video's
0 Bekeken
A Co-culture Technique for Differentiating Human Neural Progenitor Cells into Neurons
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Generating Cortical Pyramidal Neurons from Human Neural Stem Cells
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Afleiding van volwassen menselijke fibroblasten en hun directe omzetting in Expandable Neural Progenitor Cellen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Organotypische culturen van volwassen menselijke cortex als een ex vivo model voor menselijke stamceltransplantatie en validatie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Transplantatie van menselijke stamcel-afgeleide GABAerge neuronen in de vroege postnatale muis hippocampus om neurologische ontwikkelingsstoornissen te verminderen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026