Optogenetik nöronların 13 belirlenen popülasyonlarının aktivasyonu için zamansal ve uzamsal kesinlik sağlar. Deneylerde, mikroskop objektif tüm alanı ChR2 ifade fotoğraf uyarmak sadece kortikal nöronların 30 saniye aydınlattı. Bu sinaptik bağlantıları ko-kültür içindeki nöronların farklı popülasyonlar arasındaki oluşmuş olup olmadığını belirlemek bize izin verdi. Bizim sonuçlar photostimulation bu nöronlar ChR2 ifade presinaptik kortikal nöronların sinaptik girdi almak olduğunu göstermektedir ki, iPSC türetilmiş nöronlarda PSC sıklığını artırmaktadır ortaya koydu. Bu da, iPSC türetilen nöron başarılı bir şekilde kortikal nöronlar devrelerin içine dahil olduğu saptanmıştır.
Bu ko-kültür sisteminin oluşturulması için pek çok kritik adım vardır. Bu kaplama ile devam etmeden önce fare NPC türetilmiş astrosit kültürleri, minimal hücre ölümü ile, sağlıklı olmasını sağlamak için önemlidirdiğer hücre türleri. Kortikal nöronlar ve insan NPC sağlıklı astrositlerde üzerine de eklemek ve elektrofizyolojik kayıtlar kültür koşulları ağır bağlıdır. Bu protokolde diğer önemli adımlar astrosit kültürleri üzerine elektroporasyon ve kortikal nöronların kaplama vardır. Hücrelerin geniş bir sayısı elektroporasyon sonra kalıp gibi, en az 6.000.000 kortikal nöronlar, 24 oyuklu plakalar içinde astrosit kültürleri üzerine kaplama için elektroporasyona sağlamak için önemlidir. Biz az 6 milyon hücre elektroporate zaman, hayatta nöronların sayısı elektrofizyolojik kayıtları etkilenen yoğun nöronal ağ oluşturmak olmadığını gözlemledik. Her ko-kültür deney farklı çalışmalar arasında karşılaştırma izin için electroporated kortikal nöronların sayısı da tutarlı olmalıdır. Enzimatik sindirim ile ilgili tüm adımlar için, çok uzun hücre ölümüne neden olabilir sindirim çözelti hücreleri bırakmamaya esastır.
Buyaklaşım, diğer nöronlarla sinaptik temas oluşturmak üzere, hastaya özgü fibroblastlar türetilen nöron yeteneği taranması için kullanılabilir. Nöro bozukluğu Rett sendromu (RTT) mustarip hastaların fibroblastlardan elde edilen nöronlar sinaptik transmisyon kusurlar sergilerler: RTT nöronlar ki tahminen bu, daha az sinaptik bağlantı 14 sağlıklı nöronlara göre PSK frekans ve genlik belirgin bir azalma sergiler. Bizim co-kültür sistemi gelişim kusurları görüntüleyen nöronlar üzerinde uyuşturucu etkileri muayene izin verir. Bu hastalıklı insan NPC ekim sırasında ve aynı zamanda nöronal farklılaşma süresi boyunca bileşiklere sürekli maruz kalma sırasında söz konusu bileşikler, ilave edilerek gerçekleştirilebilir.
Bu ko-kültür sistemi de uyuşturucu testi için bir model olarak kullanılabilir iken, bu yaklaşım ile bir sınırlama her aday bileşiğin etkilerini araştıran süreci uzun ve gibi sıkıcı olabilir kiBu, yüksek veri akışı tarama yöntemi değildir. Aday bileşikler ile işlemden geçirildikten sonra, iPSC türetilen nöron ayrı PSC'lerin her bileşiğin etkisini belirlemek için yama gerekir. Ayrıca, şu anda hastaların pek mevcut fibroblastlar ve iPSCs vardır. Bu nedenle, daha sabırlı hücrelere sahip ve aynı zamanda yüksek verimli tarama için bu protokolü adapte yakın gelecekte ilgi olacaktır. Örneğin, bu gibi iyonları ya da zar potansiyeli genetik olarak kodlanmış sensör olarak bir etkinlik göstergesi iPSC türetilmiş nöronlar, etiketleyerek yan adım zaman alıcı elektrofizyolojik prosedür ile esas olarak akış oranını artırmak için mümkün olacaktır. Elektrofizyolojik kayıtları gerçekleştirmeden fibroblastları yeniden programlanması gelen, bu ko-kültür sistemi üreten tüm süreç olarak, en fazla 90 gün, sırasıyla yeniden programlama ve nöral indüksiyon adımlarından sonra, insan iPSCs veya NPC ya genişletilmiş olması tavsiye edilir gerektirir,ve kriyoprezerve gelecek deneyler için gerekli zamanı azaltmak için.
Deneylerde, biz synapsin1 promotörün kontrolü altında kortikal nöronlarda ChR2 ifade edilmiştir. Bu promotör Pan-nöronal olduğundan, biz muhtemelen hem inhibitör ve eksitatör kortikal nöronlar photostimulating edildi. Gelecek deneylerin amacı, özellikle engelleyici veya uyarıcı ya da devre sorgulamak için ise, daha özel promoterler kullanılabilir. Alternatif olarak, kortikal nöronlar transjenik (ya da virüs enjekte edilen fareler) ChR2 sentezleme, özellikle nöron genetik tanımlanmış alt popülasyonlar hedeflenen elde edilebilir. Örneğin, Cre recombinase sahip bir fare hasat kortikal dokular ChR2 ifade sadece kortikal nöronlar PV internöron 15 olacak bir durum verecektir floxed ChR2 ile bir fare ile geçilen parvalbumin içeren internöronlar (PV internöron) olarak ifade edilmiştir. Böyle ChR2 ifade eden de internöronlardan ko-cu kullanımılture sistemi yamalı iPSC türetilmiş nöron PV internöronlar bir devrenin içine dahil etmek mümkün olup olmadığı tespitine imkan olacaktır.
Bir önceki çalışmada 9 dayanarak, kortikal nöronlar in vitro 14 gün sonra dendrit örtüşen olgun. Photostimulation bir yamalı iPSC türetilmiş nöron bir tepkisi yoksa Böylece, bu nöron kortikal nöronlar ile sinaptik bağlantıları yapmak için yeteneğine sahip olmadığını belirtmelidir. Bir iPSC türetilmiş nöron diğer iPSC türetilmiş nöronlar veya kortikal nöronlar ya sinaptik girdi alabilir. Geleneksel yama kelepçe kayıtları kullanılmış olsaydı, bu sinaptik girdi nereden geldiğini ayırt etmek mümkün olmazdı. Bizim sistemin avantajı kortikal presinaptik girişten postsinaptik cevaplar seçici uyarılmış ve tespit edilebilir olmasıdır. Burada özetlenen prosedürler entegre iPSC türetilmiş nöronların yeteneğini değerlendirmek için basit bir yaklaşım sağlamaktanımlanmış bir nöronal ağa.