De hersenen behoren tot de meest complexe organen in het lichaam, waardoor neurowetenschappers vaak een eenvoudiger systeem nodig hebben voor experimentele manipulaties en observaties. Celkweek is een dergelijk systeem dat gemakkelijke toegang tot levende neuronen mogelijk maakt. In het algemeen houdt het kweken van cellen in dat ze worden gegroeid in speciale oplossingen, genaamd kweekmedia, binnen een steriele, controleerbare omgeving – gewoonlijk een warme incubator. Een primaire cultuur is een cultuur die wordt geproduceerd uit weefsel dat is gedisseceerd uit een organisme. Verschillende typen primaire neuronale culturen kunnen worden gemaakt van diverse dieren, ontwikkelingsstadia en weefsels van het zenuwstelsel.
Deze video geeft een inleiding tot de methode voor het produceren van primaire neuronale culturen en enkele van de experimenten waarbij deze cellen veelvuldig worden gebruikt.
Veel van de diermodellen die belangrijk zijn voor neurowetenschappelijk onderzoek kunnen worden gebruikt voor het prepareren van primaire neuronale culturen. Bij muizen en ratten – twee van de meest gebruikte zoogdieren in biomedisch onderzoek – kan neuronaal weefsel van embryo's, pasgeboren jongen en volwassenen worden gedisseceerd voor cultivering. Embryo's en perinatale jongen hebben doorgaans de voorkeur, aangezien de hersencellen onrijp zijn en minder vatbaar voor beschadiging.
Verschillende weefsels van het zenuwstelsel kunnen worden geïsoleerd en gebruikt om verschillende typen primaire neuronale culturen te produceren. Zo kunnen specifieke delen van de hersenen worden gedisseceerd, zoals het cerebellum, de cortex en de hippocampus. Het ruggenmerg of componenten van het perifere zenuwstelsel, zoals de dorsale wortelganglia, kunnen ebenfalls worden gedisseceerd en gecultiveerd om specifieke typen neuronen te kweken.
Ongeacht de weefselbron kan de algemene methode voor het produceren van primaire neuronale culturen worden samengevat in enkele hoofdfasen: dissectie, dissociatie, uitplaten en onderhoud.
Laten we beginnen met een grondige review van deze stappen, startend met de eerste: de dissectie. Bij de voorbereiding op de dissectie- en kweekstappen is steriliteit cruciaal om te voorkomen dat culturen besmet raken. Instrumenten moeten worden gesteriliseerd met alcohol en er wordt vaak gebruikgemaakt van een laminaire flowkast om luchtgedragen verontreinigingen te verwijderen.
Voor het kweken van neuronen van knaagdieren moet het weefsel van vers geëuthanaseerde dieren worden verwijderd in een koude, gebufferde zoutoplossing. Met behulp van een dissectiemicroscoop kunnen kleinere delen van het weefsel – zoals de hippocampi – zorgvuldig worden geïsoleerd voor verdere verwerking.
Vervolgens is het noodzakelijk om het monster op te splitsen in cellulaire componenten via een proces dat dissociatie wordt genoemd. Het gedisseceerde weefsel wordt eerst fijngemaakt met een scalpel of schaar. De resulterende weefselstukjes worden daarna overgebracht naar een nieuwe container. Vervolgens wordt een proteolytisch enzym, zoals trypsine of papaïne, toegevoegd om de eiwitten van de extracellulaire matrix die de cellen aan elkaar binden, af te breken. Na een korte incubatie in een warme incubator of waterbad worden de weefselstukjes voorzichtig gewassen met buffer om de enzymen te verwijderen.
De verzachte weefselstukjes kunnen nu worden gedissocieerd door trituratie, waarbij het weefsel meerdere keren door een pipet wordt gehaald zodat de cellen vrijkomen in een enkelcellige suspensie. Op dit punt kunnen de cellen worden geteld om de concentratie te bepalen en kan de levensvatbaarheid worden gecontroleerd met kleurstoffen zoals Trypan blue, wat helpt bepalen in hoeverre de suspensie moet worden verdund voor een succesvolle kweek.
Ten slotte zijn de neuronen klaar voor cultuur! Laten we enkele belangrijke maatregelen bespreken die moeten worden genomen om ze in leven en gezond te houden. De samenstelling van het kweekmedium dat wordt gebruikt om de neuronen te laten groeien, is van groot belang. Meestal worden speciale supplementen toegevoegd aan het medium om het overleven en de groei van de neuronen te ondersteunen. Andere additieven kunnen geneesmiddelen zijn die de deling van niet-neuronale cellen, zoals gliale cellen, remmen.
Nadat de neuronale cel-suspensie met het medium is gemengd, zijn de cellen klaar om in de gewenste containers te worden geplaatst. Dit kunnen kweekschalen en platen zijn, of glazen dekglasjes die in deze containers zijn geplaatst. Omdat neuronen niet direct op glas kunnen groeien, worden de dekglasjes vooraf behandeld om betere oppervlakken voor celaanhechting en groei te creëren. Deze behandelingen kunnen onder meer het coaten met synthetische extracellulaire matrixeiwitten omvatten, zoals poly-lysine en laminine, of zuuretsing om het oppervlak ruwer te maken.
Eenmaal geplaatst, worden de neuronen gekweekt in een warme, bevochtigde incubator. De groei van neuronale processen kan binnen enkele uren tot dagen worden waargenomen. Om de culturen in stand te houden, wordt ongeveer eens per week een deel van het kweekmedium vervangen door vers medium. Doorgaans worden primaire neuronale culturen gebruikt voor experimenten vanaf enkele dagen tot enkele weken na het plaatsen.
Nu u neuronen in culturen heeft groeien, wat kunt u met deze cellen doen?
Een basismethode die veelvuldig wordt toegepast op neuronale culturen is genetische manipulatie via transfectie of virale transductie. Genetisch materiaal dat bijvoorbeeld codeert voor een mutant eiwit, kan in de gecultiveerde neuronen worden geïntroduceerd om de neuronale functie te wijzigen. Alternatief is transfectie met dubbelstrengs RNA een effectieve techniek om eiwitexpressie te blokkeren. De beschikbaarheid van meerdere methoden en reagentia voor genetische manipulatie maakt dit een bijzonder waardevolle toepassing voor een breed scala aan onderzoeksvragen.
Een voorbeeldvraag die beantwoord kan worden met transfecties in neuronale culturen is: Hoe en waar worden bepaalde eiwitten of eiwitcomplexen getransporteerd naar de verschillende morfologische structuren van het neuron? Om dit antwoord te vinden, worden neuronen getransfecteerd met DNA dat codeert voor het eiwit van belang, dat gefuseerd kan worden met een fluorescent eiwit zoals green fluorescent protein of GFP. De bewegingspatronen en lokalisatie van het fluorescent gelabelde eiwit kunnen vervolgens worden gemonitord met live imaging. Deze methode kan worden gebruikt om bijvoorbeeld het transport van neurotransmitterreceptoren naar het celoppervlak te bestuderen.
Primaire neuronale culturen zijn ook zeer nuttig voor elektrofysiologische studies, waarbij de elektrische activiteit van individuele cellen kan worden gemeten met micro-elektroden. De enkelvoudige laag neuronen in een cultuur betekent dat individuele cellen gemakkelijk te targeten zijn en dat manipulaties, zoals farmacologische behandelingen, snel en gelijkmatig worden toegepast. Zo kan het effect van een testverbinding op de activiteit van een enkel neuron worden gemeten met de patch clamp-techniek in gecultiveerde neuronen.
U heeft zojuist JoVE's introductie tot primaire neuronale culturen bekeken. In deze video hebben we gedemonstreerd hoe deze culturen worden voorbereid en voor welke typen experimenten ze gewoonlijk worden gebruikt. Primaire neuronale culturen kunnen worden gemaakt uit een breed scala aan weefselbronnen, waarbij doorgaans een methode wordt gebruikt die dissectie, dissociatie tot een celsuspensie en kweek in cultuurmedia in incubatoren omvat.
Bedankt voor het kijken!
De complexiteit van het brein vereist vaak dat neurowetenschappers een eenvoudiger systeem gebruiken voor experimentele manipulaties en observaties. E…
Hoofdstukken in deze video
0:00
Overview
1:07
Tissue Sources for Preparing Primary Neuronal Cultures
2:25
Dissection
3:10
Dissociation
4:19
Plating and Maintenance
6:02
Applications
8:06
Summary
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.