基于2D和3D人体诱导多能干细胞的体外模型的转录学表征作为发展神经毒性测试的新方法方法

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 毒理学 毒理学 毒理学
• 干细胞生物学 干细胞生物学

背景情况:

• 目前的体内发育神经毒性 (DNT) 测试受到低吞吐量,高成本和物种特异性差异的限制,阻碍了人类健康的相关性.
• 使用先进细胞模型的新方法方法 (NAM) 对于开发更高效和与人类相关的DNT测试至关重要.
• 人类诱导的多能干细胞 (hiPSC) 衍生的神经原生细胞 (hiNPC) 为体外DNT评估提供了一个有前途的平台.

研究的目的:

• 为了全面描述两个hiPSC衍生的神经模型 (2D附着和3D神经圈) 在不同分化阶段的转录组概况.
• 为了比较2D和3DhiNPC模型的发育轨迹和细胞组成.
• 评估这些模型在DNT测试中的生理相关性和适用性领域.

主要方法:

• 将hiPSC分化为hiNPC,随后培养为2D附着单层或3D神经圈,长达21天.
• 高通量RNA测序用于比较发育时间点 (3,14,21天) 的基因表达特征.
• 生物信息分析用于比较2D和3D模型之间的转录组数据以及人类胎儿大脑样本.

主要成果:

• 两种2D和3D的hiNPC模型都显示了向转基因后神经元的成熟,而3D模型显示了加速成熟和更高比例的GABAergic神经元.
• 2D模型被添加了谷氨酸性神经元,而这两种模型都显示出广泛的适用性,包括激发性/抑制性神经元,星球细胞和胆性受体.
• 与人类胎儿大脑样本相比,转录组形状显示出生理相关性,验证了模型的实用性.

结论:

• 先进的hiPSC衍生的2D和3D神经模型为发育神经毒性 (DNT) 测试提供了强大的,与人类相关的平台.
• 2D (合成生成) 和3D (神经网络形成) 模型的互补优势提高了它们对各种DNT终点的实用性.
• 这些特征模型代表了朝着高通量,监管所接受的DNT测试的重大进步.