Artigo de método

Diferenciação de células-tronco neurais em neurônios usando um dispositivo microfluídico compartimentado

8 de julho de 2025

Neste artigo

Resumo

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Fonte: Paranjape, S. R., et al. Compartimentalização de neurônios derivados de células-tronco humanas em chips microfluídicos de plástico pré-montados. J. Vis. Exp. (2019)

O vídeo demonstra a diferenciação de células-tronco neurais (NSCs) usando um dispositivo microfluídico composto por um compartimento somático e um axonal separados por uma barreira de microsulco. Os NSCs são introduzidos no compartimento somático e podem aderir. As NSCs se diferenciam em neurônios dentro do compartimento somático e estendem os axônios através da barreira do microsulco até o compartimento axonal.

Protocolo

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NOTA: A Figura 1A, B mostra um esquema do chip de copolímero de olefina cíclica (COC) pré-montado, incluindo as localizações dos canais ou compartimentos principais, poços e microranhuras. O chip compartimentado pode estabelecer microambientes fluídicos distintos dentro de um compartimento, conforme demonstrado pelo isolamento do corante alimentício ( Figura 1C ).

1. Revestimento de chips multicompartimentais para neurônios hSC

NOTA: A Figura 2A mostra uma visão geral dos procedimentos de revestimento.

  1. Dissolva a poli-L-ornitina em água destilada de grau de cultura de células para fazer 600 μL de solução por chip de uma solução de trabalho de 20 μg / mL.
  2. Aspire a solução salina tamponada com fosfato (PBS) restante após a preparação dos cavacos dos poços. Ao aspirar, certifique-se de que a ponta da pipeta esteja afastada da abertura do canal.
    nota: Os canais microfluídicos devem permanecer preenchidos durante todo este procedimento. Não aspire líquido dos canais/compartimentos, apenas dos poços.
  3. Carregue 150 μL de solução de trabalho de poli-L-ornitina no poço superior direito. Aguarde 90 segundos ou até que o líquido comece a encher o poço inferior direito. Adicione 150 μL de meio no poço inferior direito e aguarde 5 min para deixar o líquido passar pelas microranhuras.
  4. Adicione 150 μL de mídia ao poço superior esquerdo. Aguarde 90 s e, em seguida, adicione 150 μL ao poço inferior esquerdo. Envolva o suporte do(s) chip(s) com parafilme e coloque a 4 °C durante a noite.
    nota: Em alternativa, coloque a aparas e o suporte a 37 °C durante 1 h.
  5. Aspire o meio dos poços, garantindo que a ponta da pipeta seja colocada longe da abertura do canal. Adicione 150 μL de água estéril ao poço superior direito. Aguarde 90 s e adicione 150 μL ao poço inferior direito. Aguarde 5 min para deixar o líquido passar pelas microranhuras.
  6. Adicione 150 μL de água estéril ao poço superior esquerdo, aguarde 90 s e, em seguida, adicione mais 150 μL ao poço inferior esquerdo.
  7. Repita as etapas 1.5-1.6.
  8. Descongelar lentamente a laminação entre 2 °C e 8 °C e preparar uma solução de trabalho de 10 μg/ml.
  9. Carregue 150 μL da solução de trabalho da laminina no poço superior direito. Aguarde 90 segundos ou até que o líquido comece a encher o poço inferior direito. Pipetar 150 μL para o poço inferior direito. Aguarde 5 min para deixar a laminina passar pelos microsulcos.
  10. Adicione 150 μL de laminina no poço superior esquerdo. Aguarde 90 s e, em seguida, adicione 150 μL ao poço inferior esquerdo. Incubar a pastilha no seu suporte durante 2 h a 37 °C.
  11. Enxágue o chip com PBS (sem Ca2+ e Mg2+). Carregue 150 μL de PBS no poço superior direito. Aguarde 90 segundos ou até que o líquido comece a encher o poço inferior direito. Adicione 150 μL de PBS ao poço inferior direito e aguarde 5 minutos para deixar o PBS passar pelas microranhuras.
  12. Pipetar 150 μL de PBS para o poço superior esquerdo. Após 90 s, pipetar 150 μL para o poço inferior esquerdo.
  13. Aspire PBS do chip e depois enxágue o chip com meio NSC (consulte a Tabela de Materiais). Carregue 150 μL de mídia no poço superior direito. Após 90 s ou quando o líquido passar pelo canal direito para o poço inferior direito, adicione 150 μL ao poço inferior direito. Aguarde 5 minutos para deixar a mídia fluir pelas microranhuras.
  14. Adicione 150 μL de mídia ao poço superior esquerdo e outros 150 μL ao poço inferior esquerdo. Incube o cavaco em uma incubadora a 37 °C com 5% de CO2 para pré-condicionar o cavaco até que esteja pronto para semear NSCs.
    nota: Os chips podem ser pré-condicionados durante a noite, se necessário.

2. Semeando NSCs no chip multicompartimento

NOTA: Este protocolo usou NSCs comprados comercialmente, ao contrário de nossa publicação anterior, que começou com células-tronco embrionárias humanas. Neste protocolo, as células-tronco neurais são colocadas diretamente nos chips de plástico, onde se diferenciam em neurônios. As células podem proliferar como NSCs (sem diferenciação) por até 2 passagens e armazenadas em frascos em N2 líquido para uso posterior. Este protocolo usa frascos NSC armazenados em líquido N2 após a passagem 1 ou 2. A Figura 2B mostra uma visão geral dos procedimentos de revestimento.

  1. Descongele os NSCs de acordo com as instruções do fabricante.
    nota: Este procedimento se aplica a NSCs derivados de H9. Outras linhagens celulares exigirão otimização da densidade celular.
  2. Conte a concentração de células usando um hemocitômetro e ajuste usando o meio NSC para obter uma concentração de 7 x 106 células por mL.
  3. Aspire o meio de cada poço do chip. Evite aspirar mídia dos canais principais.
  4. Pipetar 5 μL da solução celular para o poço superior direito, seguido de 5 μL para o poço inferior direito (70.000 células no total). Certifique-se de que as células estejam pipetadas em direção às aberturas do canal principal. Use um microscópio para verificar se as células entraram no canal. Aguarde 5 min para que as células adiram à parte inferior do chip.
    nota: Um ou ambos os compartimentos podem ser usados para carregar células.
  5. Pipetar ~ 150 μL de mídia NSC para o poço superior direito e, em seguida, 150 μL para o poço inferior direito. Repita no lado esquerdo. Incubar a 5% de CO2, 37 °C dentro de um recipiente umidificado adequado.
  6. Após 48 horas, aspire o meio NSC dos poços e substitua-o por meio de diferenciação neural adicionando 150 μL a cada poço superior e a cada poço inferior.
  7. Neurônios de cultura dentro de uma incubadora de CO2 a 5%, 37 ° C dentro de um recipiente umidificado adequado.

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Resultados

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Figura 1: O COC pré-montado, chip microfluídico multicompartimental. (A) Um desenho do chip identificando os poços superior e inferior. O tamanho do chip é de 75 mm x 25 mm, o tamanho das lâminas de microscópio padrão. (B) Uma região ampliada mostrando os canais e microranhuras que separam os canais. (C) Esta fotografia ilustra a criação de microambi...

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Divulgações

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Não há conflitos de interesse declarados.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
meios completos de células-tronco neurais:
REC HU EGF
10 UG BIOSOURCE (TM)
ThermoFisher ScientificPHG031420ng/mL
REC HU FGF BASIC
10 UG BIOSOURCE (TM)
ThermoFisher ScientificPHG002420ng/mL
Suplemento GlutaMAX (100X)ThermoFisher Scientific350500612mM
Nocaute DMEM/F-12ThermoFisher Scientific12660012
Suplemento Neural StemProThermoFisher ScientificA10508012% de sucesso
Gibco DPBS sem Cálcio e MagnésioThermoFisher Scientific14190144
KIT COMBO GIBCO HUMAN NSC (H9)GibcoN7800200
Gibco LamininThermoFisher Scientific23017015
Pipetas Glass PasteurSigma-AldrichCLS7095D5X SIGMA5,75 de comprimento
CÉLULA-TRONCO NEURAL HU DERIVADA DE H9
1E6 CÉLULAS/FRASCO; 1 ML
ThermoFisher Scientific510088
hibernate-E MédioThermoFisher ScientificA1247601
Incubadora, 5% CO2 37 °C
Sr. GeladoThermoFisher ScientificRolamento 5100-0001
Meios de diferenciação neuralPor 100 mL.
Antibiótico-Antimicótico (100x)ThermoFisher Scientific152401121mL (100X)
ácido ascórbicoSigma AldrichRolamento A8960200mM
BDNFThermoFisher ScientificPHC707440 ng/mL
Suplemento Gibco B27 Plus (50X)FisherScientificA35828012mL (50X)
Suplemento Gibco CultureOne (100X)FisherScientificA33202011mL (100X)
Gibco Neurobasal Plus MédioFisherScientificA3582901
Reagente de dissociação celular StemPro AccutaseThermoFisher ScientificA1110501
Pré-revestimento XCXona Microfluídica, LLCPré-revestimento XCincluído com XonaChips
XonaChipXona Microfluídica, LLCXC450Barreira de microranhuras de 450 μm de comprimento
Bandeja do umidificadorXona Microfluídica, LLCbandeja do umidificador

Reimpressões e permissões

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Etiquetas

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