人类iPSC衍生的神经元和老鼠主性质细胞的工程电路
Sophie Girardin1, Stephan J Ihle1, Arianna Menghini1
1Laboratory of Biosensors and Bioelectronics, Institute for Biomedical Engineering, Department of Electrical Engineering and Information Technology, University and ETH Zürich, Zürich, Switzerland.
Frontiers in neuroscience
|May 30, 2023
概括
我们开发了新的体外人类神经元电路用于药物测试. 这些电路显示出选神经活性化合物的潜力,推进神经疾病药物发现.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物技术是生物技术.
- 药物发现 药物发现 药物发现
背景情况:
- 神经系统疾病药物发现面临挑战,需要先进的体外试验平台.
- 人类诱导的多能干细胞 (iPSC) 衍生神经元为神经学研究提供了一个有前途的模型系统.
- 当前的体外试验模型往往缺乏精确的早期药物疗效评估的复杂性.
研究的目的:
- 为改进体外药物测试设计拓控制的人类iPSC衍生的神经元电路.
- 建立一个功能性的体外模型来评估神经活性化合物的作用.
- 在概念验证药物查应用中证明这些电路的实用性.
主要方法:
- 在微电子电极阵列 (MEAs) 上的微制聚二甲基 (PDMS) 结构内共同培养人类iPSC衍生的神经元和大鼠初级质细胞.
- 设计PDMS微结构以引导轴突生长并促进单向信息流.
- 开发一种防涂层,以控制轴突过度生长.
- 电路活动和对刺激的反应的长期电生理学评估 (超过50天).
主要成果:
- 成功创建了具有拓控制架构的功能性体外神经元-质电路.
- 在工程电路中展示单向信息流.
- 在长时间内验证电路稳定性和电生理学特性.
- 概念验证显示化对电路电气活动的抑制作用.
结论:
- 工程人类iPSC衍生的神经元电路为神经药物发现提供了一个强大的平台.
- 开发的微流体和抗污染策略可以精确控制神经网络的形成.
- 这种先进的体外检测系统有助于对神经活性化合物进行查,以寻找潜在的治疗应用.
