神經(jīng)突生長是神經(jīng)元在對指導(dǎo)信號(hào)作出反應(yīng)的過程中產(chǎn)生新突起的過程。神經(jīng)系統(tǒng)由不同類型神經(jīng)元構(gòu)成，神經(jīng)元是一類高度極化的細(xì)胞，有復(fù)雜的特定形態(tài)結(jié)構(gòu)，通常包括樹突和軸突。神經(jīng)元通過樹突結(jié)構(gòu)收集上游神經(jīng)元或環(huán)境中的信息，軸突將收集來的信息以電信號(hào)或化學(xué)信號(hào)的形式傳遞給下游神經(jīng)元或非神經(jīng)細(xì)胞（如肌肉細(xì)胞），該過程是生物體內(nèi)重要的信息傳遞過程。

圖1  神經(jīng)突生長示意圖
 

在神經(jīng)發(fā)育過程中，神經(jīng)前體細(xì)胞受內(nèi)在因子和外在因子調(diào)控分化成特定形態(tài)的神經(jīng)元，從而發(fā)揮特定功能。神經(jīng)突生長受到精確調(diào)控，形態(tài)和數(shù)量變化、病變性斷裂、分支縮回或喪失等都可能與神經(jīng)發(fā)育障礙相關(guān)聯(lián)。目前已鑒定出多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛在致病基因，它們可能引起各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中神經(jīng)突生長發(fā)生改變。
 

神經(jīng)突生長對于在創(chuàng)傷或疾病后的發(fā)育和再生過程中連接神經(jīng)系統(tǒng)至關(guān)重要。神經(jīng)突生長監(jiān)測適用于評估發(fā)育神經(jīng)毒性，是研究神經(jīng)元損傷、修復(fù)以及神經(jīng)節(jié)類器官疾病模型的關(guān)鍵。常規(guī)的神經(jīng)節(jié)生長監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，研究人員將神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)到一定時(shí)間后，通過熒光染色或直接明場顯微鏡下觀察結(jié)果。人工在顯微鏡下拍攝圖像，無法監(jiān)測實(shí)驗(yàn)全過程，獲得分析數(shù)據(jù)有限，且頻繁取出細(xì)胞樣本耗時(shí)耗力，改變了細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境。
 

那么有什么方法可以在不破壞樣本條件的情況下更高效地獲得神經(jīng)突生長的成像呢？
 

奎克泰生物的JuLI™系列實(shí)時(shí)活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)能夠?yàn)樯窠?jīng)突生長實(shí)驗(yàn)提供所需要的工具。JuLI™系列設(shè)備操作簡單，無需復(fù)雜人工操作，省時(shí)省力；無需頻繁取出樣本觀察，提供穩(wěn)定的生長環(huán)境；實(shí)時(shí)觀察，延時(shí)記錄，全面呈現(xiàn)類器官培養(yǎng)情況，獲取大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
 

應(yīng)用案例：
中山大學(xué)眼科國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員在《Science Advances》期刊發(fā)表題為“Generation of self-organized sensory ganglion organoids and retinal ganglion cells from fibroblasts”的文章。

 

研究人員使用JuLI™ Stage在明場下對經(jīng)ABI慢病毒或Ascl1慢病毒感染后的MEFs細(xì)胞進(jìn)行活細(xì)胞成像，實(shí)時(shí)監(jiān)測慢病毒感染后細(xì)胞形態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)由雙因子或三因子組合（AB、AI和ABI）誘導(dǎo)的神經(jīng)元簇通過厚厚的束狀神經(jīng)纖維相互連接，在形態(tài)上類似于SG神經(jīng)叢。

圖2  慢病毒感染MEFs細(xì)胞形態(tài)變化結(jié)果
 

iSG神經(jīng)元表現(xiàn)出成熟感覺神經(jīng)元的生理特征。疼痛感覺神經(jīng)元表達(dá)離子通道Trpv1、Trpm8和Trpa1分別對熱、冷和有害的化學(xué)物質(zhì)作出反應(yīng)。研究者通過鈣成像，使用10μM Capsaicin或100μM Menthol來刺激Trpv1和Trpm8，以證實(shí)這兩種通道在iSG神經(jīng)元中的功能表達(dá)；通過瞬時(shí)灌注100mM的KCL來監(jiān)測細(xì)胞的功能活力。使用JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)進(jìn)行延時(shí)拍攝，記錄樣本變化過程。結(jié)果表明在使用鈣指示劑Fluo-8 AM孵育后，幾乎所有由ABI誘導(dǎo)的iSG團(tuán)簇均顯示出綠色熒光（L至N）。在所有記錄的細(xì)胞中，56.8%的細(xì)胞對Capsaicin有反應(yīng)，70.4%的細(xì)胞對Menthol有反應(yīng)（O到U），表明大量iSG神經(jīng)元表達(dá)了具有疼痛感覺神經(jīng)元特征的離子通道。

圖3  (L至N)與Fluo-8 AM孵育后，ABI誘導(dǎo)的iSG和相應(yīng)的熒光信號(hào)結(jié)果圖

        (O至Q)在Ringe(O)、10μM Capsaicin(P)和100mM KCl(Q)中，
熒光強(qiáng)度顯示的鈣離子變化 (R)對10μM Menthol和100mM KCl的代表性鈣反應(yīng)

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