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神經膠質細胞表征

神經膠質細胞,如星形膠質細胞、小膠質細胞和少突膠質細胞,在中樞神經系統 (CNS) 中起著重要的作用,如保持體內穩態、主動參與突觸生成,或保護和支持神經元。最近,神經膠質細胞在健康和疾病中的作用變得越來越關鍵,目前已開發出了以神經膠質細胞為中心的新研究工具和方法?,F在,研究者們認識到,神經膠質細胞培養是基礎和轉化醫學研究的重要工具,原代培養或 iPSCs 與人類疾病研究的關聯性也日益加深。但是,現有模型在很大程度上局限于終點形態學和免疫組化法。得益于技術工具和體外轉化模型的發展,神經膠質細胞研究為神經膠質細胞生長、形態學、功能及其最終在 CNS 疾病中的作用提供了更多啟示。


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白皮書:采用活細胞分析表征星形神經膠質細胞模型

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關鍵優勢

定量分析神經膠質細胞的生長、形態學和藥理學作用

使用動力學、高通量測定來監測不同大腦區域的動態生物學


圖 1. 通過對大腦區域星形神經膠質細胞進行長時監測揭示細胞生長和形態學的差別。將皮質、海馬體和小腦星形膠質細胞以 2,000 個細胞/孔的密度接種到 96 孔板中。監測細胞的增殖和形態 10 天。圖像中顯示融合了 30-40% 的細胞培養物(皮質膠質細胞為 2 天,海馬體或小腦膠質細胞為 4 天),其中量化了分支形態學表型(粉色和棕色 mask)。時間進程曲線比較了大腦區域中的細胞生長,表明皮層的星形膠質細胞生長速率最快。本案例中比較了神經膠質細胞隨時間推移產生的分支,小腦星形膠質細胞的分支在 96 小時達到最高 (68.3 ± 1.8),其次是海馬體 (50.6 ± 1.5) 和皮質 (12.3 ± 0.7)。同時也顯示了每個加樣孔中的最高分支(變異性圖)。數據表示為平均值 ± SEM(24 次重復測定),圖像為10倍物鏡采集。

離子霉素對小腦星形膠質細胞的藥理學作用


圖 2. 離子霉素誘導的鈣增加對小腦星形膠質細胞生長和健康的影響。小腦星形膠質細胞以 10,000 細胞/孔的密度接種到 96 孔板上,使用鈣離子載體離子霉素 (0.01-10 μM) 處理進行處理,以細胞健康分析試劑 Incucyte? Annexin V NIR (Sartorius; 0.5%) 作為培養基補充。監測細胞的增殖和健康狀態 10 天。時間進程曲線顯示了離子霉素對細胞生長的動力學影響。濃度響應曲線比較了離子霉素對細胞生長和健康的影響,結果顯示細胞融合的濃度呈濃度依賴性下降,細胞凋亡呈濃度依賴性增長,證明離子霉素具有細胞毒性。典型圖像顯示了離子霉素在 24 小時內對細胞生長(明場)和細胞健康 (NIR) 的影響。數據表示為平均值 ± SEM(3 次重復測定),圖像為10倍物鏡采集。

多重分析以獲得更深入的見解

使用不產生干擾的試劑監測細胞周期進展、細胞調節和細胞活性,解析復雜的調節過程。


圖 3. 岡田酸 (OKA) 誘導的細胞周期阻滯與星形膠質細胞株的細胞凋亡有所區別。將表達 Incucyte?細胞周期綠/橙色慢病毒的 T98G 星形膠質細胞,以 4,000 個細胞/孔的密度接種到 96 孔板中。在細胞健康分析試劑 Incucyte? Annexin V NIR (0.5%; Sartorius) 存在的前提下,用蛋白磷酸酶抑制劑 OKA (50-0.14 nM) 處理細胞,測定其對細胞周期阻滯和細胞活性的影響。使用 Incucyte? Cell-by-Cell 分析模塊獲取10倍物鏡的細胞圖像,以單獨劃分細胞,并顯示空白和 OKA 處理 2 天的代表性相差和/或熒光(綠色、橙色、近紅外)視頻。時間進程曲線顯示了空白或 OKA 組中處于 S|G2|M 期(綠色)或 G1 期(橙色)的細胞群,以及Annexin V NIR 陽性細胞群(近紅外)的百分比。結果表明,OKA (5.56 nM) 從 16 小時開始導致 S|G2|M 期細胞停滯,效應一直維持到約 36 小時后(凋亡細胞數量開始增長)。濃度響應曲線顯示了 OKA 20 h 對不同時相細胞群的快速作用,以及 48 h 對細胞存活率的延遲效應(Annexin V NIR 陽性)。數據表示為平均值± SEM(6 次重復測定)

可視化和定量神經膠質細胞的運動

通過全自動分析測量實時細胞運動,以實時評估損傷后的細胞情況


圖 4. 不同大腦區域中星形神經膠質細胞損傷后遷移和藥理學抑制作用。將原代(皮質、海馬體、小腦)或 iPSC (CDI, Fujifilm) 星形膠質細胞以 30,000 細胞/孔的密度接種到 Incucyte? Imagelock 96 孔板中,使用 Incucyte? Woundmaker 制作準確、可重復的劃痕。使用 Incucyte? 活細胞分析系統獲取圖像。視頻顯示了海馬體神經膠質細胞在損傷后 3 天內的遷移情況,分段圖像顯示了初始的劃痕(藍色 mask)和愈合過程中的劃痕(淺黃色 mask),可進行細胞形態學評估。時間進程曲線比較了不同大腦區域的損傷愈合速度,結果顯示小腦星形膠質細胞遷移最快。在藥理學研究中,星形膠質細胞損傷前用離子霉素 (10 - 0.01 μM) 培養,觀察到濃度依賴性遷移抑制 (IC50 = 1.67 μM)。數據表示為平均值± SEM(24 次重復測定)

通過全自動分析實時定量神經膠質細胞的趨化性


圖 5. T98G-WT 星形細胞向胎牛血清 (FBS) 趨化性遷移。T98G-WT 細胞以 1,000 細胞/孔的密度放置在事先涂覆有 PDL (0.1 mg/mL) 的 Incucyte? ClearView 96孔趨化板的頂腔內。一旦細胞粘附,在腔底部加入胎牛血清 (FBS; 10% - 0.12%) 作為趨化物。圖像和各自的 mask代表在添加 FBS 后 48 小時膜的頂側和底側的細胞情況。48 小時的時間進程曲線和柱狀圖表明,隨著 FBS (EC50 = 3%) 水平的增加,通過孔隙的趨化性遷移存在濃度依賴性增強效應。數據表示為平均值± SEM(10 次重復測定)

利用生理學相關的神經膠質細胞模型

在單一培養或共培養環境中,利用相關細胞模型(iPSC 衍生細胞或原代細胞)研究神經膠質細胞的支持功能,以評估星形膠質細胞的支持功能


圖 6. iPSC 星形膠質細胞在神經元共培養環境中可增強神經突的發育并穩定神經網絡活性。將人 iPSC 衍生的神經元進行單一培養或與星形膠質細胞共培養(神經元為 25,000個 細胞/孔,星形膠質細胞為 10,000個細胞/孔;Talisman Therapeutics)。分別用 Incucyte? Neurolight 或 Neuroburst Orange (Sartorius) 感染神經元,以評估神經突發育,或監測自發的神經元活動隨時間的變化。時間進程曲線顯示,與單一培養相比,共培養細胞發育出的神經突分支更大,生長更好(NL:147 ± 2.5 vs. 72 ± 2.5 mm/mm2,分別培養了 228 小時)。跡線表示視野內所有活性對象的鈣水平波動。柱形圖顯示了 23 天內活動對象的定量分析、相關性(連接性)、突發速率和持續時間。與單一培養相比,共培養能夠產生更多的活性物質,降低了持續鈣事件的頻率,表明共培養神經網絡穩定,而連接性則不受培養環境的影響。結果表明,iPSC 星形膠質細胞具有支持功能。在共培養環境下,神經元表現出增強的形態學表型,并能夠發育出功能更成熟的網絡。數據表示為平均值 ± SEM(24 次重復測定)

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Incucyte? 趨化分析軟件模塊

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Incucyte? 細胞遷移組合包

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Incucyte? 細胞遷移/細胞侵襲組合包

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4474

Incucyte? Imagelock 96 孔板

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4378

Incucyte? 細胞周期紅/綠色慢病毒試劑

1 瓶 (0.2 mL)

4779

Incucyte? 細胞周期綠/橙色慢病毒試劑

1 瓶 (0.2 mL))

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Incucyte? Cell-by-Cell 分析軟件模塊

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海報

ELRIG 2015 海報:Incucyte? 趨化系統

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AAI 2015 海報:體外趨化新技術

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MIPTEC 2020 海報

細胞遷移高清 96 孔動態成像分析

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EFC 2013 海報

通過生物基質(96 孔活細胞動態成像分析)測定腫瘤細胞遷移和侵襲的差異生物學

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AACR 2019 海報

使用實時活細胞分析定量活細胞培養中的細胞亞群和異質性

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應用

細胞周期活細胞成像和分析

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免疫細胞殺傷

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