Mózg jest jednym z najbardziej złożonych organów w organizmie, dlatego neuronaukowcy często potrzebują prostszego systemu do manipulacji eksperymentalnych i obserwacji. Hodowla komórkowa jest właśnie takim systemem, który umożliwia łatwy dostęp do żywych neuronów. Ogólnie rzecz biorąc, hodowla komórek polega na ich namnażaniu w specjalnych roztworach zwanych pożywkami hodowlanymi w sterylnym, kontrolowanym środowisku – zazwyczaj w ciepłym inkubatorze. Hodowla pierwotna to taka, która jest wytwarzana z tkanki pobranej z organizmu. Różne rodzaje pierwotnych hodowli neuronalnych można przygotować z różnych zwierząt, etapów rozwoju i tkanek układu nerwowego.
Niniejszy film stanowi wprowadzenie do metody wytwarzania pierwotnych hodowli neuronalnych oraz do niektórych eksperymentów, w których powszechnie wykorzystuje się te komórki.
Wiele modeli zwierzęcych istotnych dla badań w dziedzinie neuronauki może być wykorzystanych do przygotowania pierwotnych kultur neuronalnych. W przypadku myszy i szczurów – dwóch najczęściej stosowanych ssaków w badaniach biomedycznych – do hodowli można pobrać tkankę neuronalną z embrionów, noworodków oraz osobników dorosłych. Zazwyczaj preferuje się embriony i noworodki, ponieważ komórki mózgu są niedojrzałe i mniej podatne na uszkodzenia.
Różne tkanki układu nerwowego mogą być izolowane i wykorzystywane do wytwarzania różnych typów pierwotnych kultur neuronalnych. Na przykład można wypreparować konkretne części mózgu, takie jak móżdżek, kora mózgowa i hipokamp. Można również wypreparować i hodować rdzeń kręgowy lub elementy obwodowego układu nerwowego, takie jak zwoje korzeni grzbietowych, w celu wzrostu konkretnych typów neuronów.
Niezależnie od źródła tkanki, ogólną metodę wytwarzania pierwotnych kultur neuronalnych można streścić w kilku głównych etapach: preparowanie tkanki, dysocjacja, wysiewanie oraz utrzymywanie kultur.
Przejdźmy do szczegółowego omówienia tych etapów, zaczynając od pierwszego: sekcji. Podczas przygotowań do sekcji i hodowli kluczowe jest zachowanie sterylności, aby zapobiec kontaminacji kultur. Narzędzia należy wysterylizować alkoholem, a w celu usunięcia zanieczyszczeń przenoszonych drogą powietrzną często stosuje się komorę z laminarnym przepływem powietrza.
W przypadku hodowli neuronów gryzoni tkankę należy pobrać od świeżo uśpionych zwierząt do zimnego, buforowanego roztworu soli. Za pomocą mikroskopu sekcyjnego można ostrożnie wyizolować mniejsze fragmenty tkanki – takie jak hipokampy – w celu ich dalszej obróbki.
Następnie konieczne jest rozbicie próbki na komponenty komórkowe w procesie zwanym dysocjacją. Wypreparowana tkanka jest najpierw rozdrabniana za pomocą skalpela lub nożyczek. Powstałe fragmenty tkanki przenosi się następnie do nowego naczynia. Następnie dodaje się enzym proteolityczny, taki jak trypsyna lub papaina, aby strawić białka macierzy zewnątrzkomórkowej wiążące komórki. Po krótkiej inkubacji w ciepłej inkubatorze lub łaźni wodnej fragmenty tkanki są delikatnie przemywane buforem w celu usunięcia enzymów.
Zmiękczone fragmenty tkanki można teraz dysocjować poprzez tryturację, która polega na wielokrotnym przepuszczaniu tkanki przez pipetę, aby uwolnić komórki do postaci zawiesiny jednokomórkowej. Na tym etapie można policzyć komórki w celu oznaczenia stężenia oraz sprawdzić ich żywotność za pomocą barwników takich jak błękit trypanu, co pomaga określić, w jakim stopniu zawiesina powinna zostać rozcieńczona dla zapewnienia skutecznego wzrostu.
W końcu neurony są gotowe do hodowli! Przejrzyjmy kilka ważnych środków, które należy podjąć, aby utrzymać je przy życiu i w dobrym stanie. Bardzo istotny jest skład pożywek hodowlanych stosowanych do wzrostu neuronów. Do pożywek zazwyczaj dodaje się specjalne suplementy wspomagające przeżywalność i wzrost neuronów. Inne dodatki mogą obejmować leki hamujące podziały komórek nieneuronalnych, takich jak komórki glejowe.
Po wymieszaniu zawiesiny komórek neuronalnych z pożywką, komórki są gotowe do wysiania do odpowiednich naczyń. Mogą to być szalki i płytki hodowlane lub szkiełka podstawkowe umieszczone wewnątrz tych naczyń. Ponieważ neurony nie mogą rosnąć bezpośrednio na szkle, szkiełka podstawkowe są poddawane wstępnej obróbce w celu stworzenia lepszych powierzchni do przylegania i wzrostu komórek. Obróbka ta może obejmować powlekanie syntetycznymi białkami macierzy zewnątrzkomórkowej, na przykład poli-lizyną i lamininą, lub trawienie kwasem w celu zwiększenia chropowatości powierzchni.
Po wysianiu neurony są hodowane w ciepłym, nawilżonym inkubatorze. Wzrost wypustek neuronalnych można zaobserwować w ciągu od kilku godzin do kilku dni. W celu utrzymania hodowli, część pożywki wymienia się na świeżą około raz w tygodniu. Zazwyczaj pierwotne hodowle neuronalne są wykorzystywane do eksperymentów od kilku dni do kilku tygodni po wysianiu.
W jaki sposób można wykorzystać komórki po uzyskaniu hodowli neuronów?
Jedną z podstawowych metod powszechnie stosowanych w hodowlach neuronalnych jest manipulacja genetyczna poprzez transfekcję lub transdukcję wirusową. Do hodowanych neuronów można wprowadzić materiał genetyczny kodujący, na przykład, białko zmutowane, aby zmienić funkcje neuronalne. Alternatywnie, transfekcja dwuniciowym RNA jest skuteczną techniką blokowania ekspresji białek. Dostępność wielu metod i odczynników do manipulacji genetycznych sprawia, że jest to szczególnie wartościowe zastosowanie w szerokim zakresie pytań badawczych.
Przykładem pytania, na które można odpowiedzieć za pomocą transfekcji w hodowlach neuronalnych, jest: w jaki sposób i gdzie określone białka lub kompleksy białkowe są transportowane do różnych struktur morfologicznych neuronu? Aby uzyskać odpowiedź, neurony są transfekowane DNA kodującym interesujące białko, które może być połączone z białkiem fluorescencyjnym, takim jak zielone białko fluorescencyjne (GFP). Wzorce przemieszczania się i lokalizacja białka znakowanego fluorescencyjnie mogą być następnie monitorowane za pomocą obrazowania żywych komórek. Metoda ta może być wykorzystana do badania na przykład transportu receptorów neurotransmiterów na powierzchnię komórki.
Pierwotne hodowle neuronalne są również bardzo użyteczne w badaniach elektrofizjologicznych, w których aktywność elektryczną pojedynczych komórek można pomiarzyć za pomocą mikroelektrod. Jednowarstwowa struktura neuronów w hodowli sprawia, że poszczególne komórki są łatwe do wytypowania, a manipulacje, takie jak traktowanie farmakologiczne, są stosowane szybko i równomiernie. Na przykład wpływ badanego związku na aktywność pojedynczego neuronu w hodowli można zmierzyć techniką patch-clamp.
Właśnie obejrzeli Państwo wprowadzenie JoVE do pierwotnych kultur neuronów. W tym filmie zaprezentowaliśmy sposób przygotowania tych kultur oraz rodzaje eksperymentów, do których są one powszechnie wykorzystywane. Pierwotne kultury neuronów mogą być tworzone z szerokiej gamy źródeł tkankowych, zazwyczaj z wykorzystaniem metody obejmującej dysekcję, dysocjację do postaci zawiesiny komórkowej oraz hodowlę w pośrodkach w inkubatorach.
Dziękujemy za uwagę!
Złożoność mózgu często zmusza neuronaukowców do korzystania z prostszych systemów w celu przeprowadzania manipulacji eksperymentalnych i obserwacji. J…
Rozdziały w tym filmie
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. Wszelkie prawa zastrzeżone.