StemoniX 使用我们三种解决方案来验证他们的微脑 3D 试验板

StemoniX

FLIPR Tetra 高通量实时荧光检测分析系统

ImageXpress Micro Confocal 共聚焦高内涵成像分析系统

SpectraMax i3x 多功能微孔读板机(酶标仪)

挑战

神经科学研究人员现有的可用模型具有局限性,阻碍了新药物的开发。死后大脑和动物模型等复合模型可以更密切地捕获人类大脑的复杂性;然而人类死后大脑难以获得且仅能表现最后的疾病阶段。此外,动物模型可能无法完全概括人类大脑的特点和功能,因此难以将这些测定法转化为临床应用。虽然基于简单细胞培养系统的体外模型可大规模培养,但其缺乏人类大脑的复杂组织与结构。人诱导多能干细胞 (hiPSC) 源性脑类器官是一类非常有前景的工具,但仍然显示出高度变化性并且缺乏用于评估表型的功能性检测。神经科学领域向来缺乏能够在体外以高同质性方式捕获人类大脑发育和功能的独特性的模型,以开发治疗神经系统疾病的新药。

StemoniX

解决方案

StemoniX® 的科学家通过开发 microBrain® 3D 平台填补了这个缺口。他们使用 hiPSC 源性神经前体细胞,创造了更类似于人类皮质大脑的高同质性 3D 神经皮质细胞球。他们的平台包含成熟的神经元和星形胶质细胞,这些细胞与原代神经培养物类似,对神经调节物具有活性和反应。此外他们将其平台设计为 96 孔和 384 孔样式,用以和高内涵筛选仪器联用,例如 FLIPR Tetra® 高通量细胞筛选系统和 ImageXpress® Micro 共聚焦高内涵成像分析系统(均来自 Molecular Devices),从而实现功能性人脑生理学的体外同质性评估。

结果

StemoniX microBrain 3D 平台 是一个位于 96 孔和 384 孔内的同质 3D 神经细胞球系统。使用 ImageXpress Micro 共聚焦系统进行明场捕获和自动化尺寸测量,观察到单个板中具有小于 4% 的典型变异系数的高同质性大小分布。使用 ImageXpress 显微镜进行免疫荧光分析发现,这些 3D 细胞球包含皮质神经元和星形胶质细胞,它们可显示细胞成熟度的关键标记物,如突触蛋白。此外,这些细胞球呈现出自发性同步钙振荡,这种振荡在 FLIPR 和 ImageXpress 系统中均可轻易检测到。通过使用已知作用机制检查一组神经调节物来证实 microBrain 3D 平台的功能成熟度。使用 FLIPR 系统可检测到神经活动的调节与这些化合物的预计活性相关,并可证实细胞球具有功能性谷氨酸能和 γ - 氨基丁酸回路。

最后,在毒理学案例研究中测试了对寨卡病毒感染具有不同效力的目标化合物库。首先,使用 SpectraMax® i3x 多模式微孔板酶标仪(读板机) (Molecular Devices) 在 microBrain 3D 平台上研究此化合物库的细胞毒性。随后通过 FLIPR 系统以高通量方式研究功能毒性,以补充细胞毒性分析。最后,使用 ImageXpress 共聚焦显微镜生成了每次治疗后钙振荡的高分辨率视频。总而言之,将 microBrain 3D 集成至多个平台中,产生了对目标库毒理学特征的大量描述,并展现了集成该平台在复杂神经表型的体外研究、毒理学特征和药物筛选方面的可行性。

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