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脑类器官

脑类器官

脑类器官是再现一个或多个脑区域的 3D 组织模型。类器官可以克服常规死后脑部和动物脑部模型的缺陷,从而产生临床相关结果。

脑类器官源于人类诱导性多能性干细胞 (hiPSC)。用含有各信号传导因子组合的适当培养基进行培养时,干细胞分化成各种神经元细胞,随着时间的推移,这些细胞成熟后,可再现前脑(大脑)或中脑等脑区域的结构。

大脑类器官在了解脑发育和神经元疾病方面具有巨大的潜力。大脑类器官还可用于研究遗传疾病和化合物的效果。然而,了解人脑的独特性需要功能测定和高内涵成像系统。

监测和开发大脑类器官的方法

下面,我们描述了监测 iPSC 源性 3D 大脑类器官并通过记录和分析钙振荡次数来检测其功能活度的方法。采用人工智能 (AI) 分割方法的明场成像有助于追踪生长直径和形态,从而监测发育的类器官的质量。脑类器官的神经元活动可通过钙活度确定。共聚焦成像可揭示钙活度,从而确定神经元的成熟度。此外,使用鉴别染色的共聚焦成像可监测细胞组织。
 

专题科学海报:对 iPSC 源性 3D 大脑类器官进行类器官发育监测和钙振荡活动特性鉴定

大脑类器官是通过既定方法用诱导的多能性干细胞 (iPSC) 培养而来的。经过 4-12 周的培养,我们可以使用基于 AI 的分析工具、IN Carta® 成像分析软件监测培养的脑微小组织的大小和形态,从而明确组织的大小和形状。在不同培养阶段,通过共聚焦成像分析选定的微小组织,以了解细胞组织和神经元标志物的表达。要检测功能活动,可以给类器官上样钙-敏感染料,然后使用 ImageXpress® Confocal HT.ai 高内涵成像系统记录 Ca2+ 振荡次数。我们认为,对 3D 大脑类器官进行高内涵成像和基于 AI 的分析,有望成为一种筛选化合物和评估毒性的工具。

 

全脑类器官的钙成像

全脑类器官的钙成像 - 从第 4 周开始,我们观察到上样 FLIPR 钙 6 染料的大脑类器官存在钙活度(右上)。钙活度频率较低,表明那时的类器官神经元仍然不成熟。到第 13 周,钙活度似乎更为同步,表明神经元在功能网络中发生互连(右下)。

 

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