应用高密度微电极阵列测定,使用3D人类iPSC衍生的脑微生理系统模型进行环境化合物的体外神经毒性查

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 毒理学 毒理学 毒理学
• 生物技术是生物技术.

背景情况:

• 评估化学神经毒性具有挑战性,因为动物试验资源密集,对人类的相关性有限.
• 需要新的方法方法 (NAMs) 进行高效,人体相关的化学神经毒性的体外查.
• 微电极阵列 (MEA) 技术为评估神经网络活动提供了一种可靠的方法.

研究的目的:

• 通过使用MEA技术进行神经毒性查,评估一种由人类诱导的多能干细胞 (iPSC) 衍生的新型3D大脑模型"BrainSpheres".
• 评估BrainSpheres MEA试验作为人类相关的NAM的性能,通过将其结果与动物衍生的2D细胞模型进行比较.
• 探索BrainSpheres测试在无动物毒理学测试的分层策略中的潜力.

主要方法:

• 培养人类iPSC衍生的3D大脑模型 (BrainSpheres),包括神经元,星细胞和寡细胞.
• 使用高密度微电极阵列 (MEA) 技术记录自发的神经元激发和网络爆发.
• 进行了为期13天的化学暴露研究,使用了10种化学物质在多重度下,将结果与2D动物MEA测定进行了比较.

主要成果:

• 脑球表现出一致的自发神经元发射和网络爆发参数.
• 阳性对照组 (洛佩拉胺,酸) 在BrainSpheres和2D MEA试验中显示出类似的生物活性;乙氨基在两者中都不活跃.
• 2D MEA 模型显示,在两种测定中活跃的 4/7 种化学物质中,活性更强,这表明灵敏度或机制的潜在差异.

结论:

• 脑球MEA试验是神经毒性评估的有希望的人类相关NAM.
• 这种3D模型可以集成到分层策略中,可能与老鼠网络形成试验 (rNFA) 一起进行,以推进无动物毒理学评估.
• 需要进一步优化,包括减少复制变异性和扩大化学测试集,以提高试验准确性和可靠性.