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神经元和神经网络的功能性体外研究需要将细胞长时间维持在最佳密度。对于原代啮齿动物神经元,完整功能和完全成熟需要在体外维持大约21天,而人诱导多能干细胞 (iPSC) 来源的神经元需要培养数周至数月。在过去超过25年的时间中,科学家们一直依靠 Gibco B-27 添加剂和 Gibco Neurobasal 培养基开展各种神经元培养应用 [1]。
科学家们正在追求在比 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基最初设计支持时间更长的时间内维持更高的神经元密度。需要这些更严格生长条件的部分原因是人 iPSC 来源神经元的出现,这类神经元比原代啮齿动物神经元的生长和成熟速度更慢。为满足这一需求,我们开发出了 Gibco B-27 Plus 神经元培养系统——由 B-27 Plus 添加剂和 Neurobasal Plus 培养基组成的无血清神经元培养系统——能够可靠地实现原代和干细胞来源神经元的较高存活率。
图1.B-27 Plus 神经元培养系统有助于提高培养中原代啮齿动物神经元的存活率。(A) 将冻存小鼠皮层神经元在指定培养基中培养21天。使用抗 HuC/HuD 单克隆抗体(克隆 16A11)结合 Invitrogen Alexa Fluor 594 抗小鼠 IgG 二抗,通过对神经元体细胞标志物 HuC/D 进行免疫荧光标记,测定神经元存活率。柱状图显示了将 Gibco B-27 Plus 神经元培养系统与其他市售产品进行比较的三项实验的平均结果。(B) 在使用 B-27 Plus 神经元培养系统或经典的 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基进行 21 天培养的小鼠皮层神经元中,针对 MAP2(绿色)和 HuC/HuD(红色)进行免疫染色;细胞核用 DAPI 核酸染料(蓝色)进行复染。这些荧光图像是表明使用 B-27 Plus 神经元培养系统可提高神经元存活率的代表性区域。
作为 B-27 添加剂的供应商,我们利用丰富的经验对 B-27 Plus 添加剂和 Neurobasal Plus 培养基的配方进行了优化,对原材料采取了更严格的要求,并改进了我们的生产、验证和质量控制流程。优化后的产品作为一个协作系统,显著改进了 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基这一经典组合,并且在神经元存活和长期维持方面也优于其他市售培养基(图1)。
此外,相对于经典的 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基,B-27 Plus 神经元培养系统可显著加速短期神经元培养中的神经突生长(图 2A 和 2B),并改善长期培养中的电活动(图 2C)。在使用 B-27 Plus 系统培养的神经元中,神经突生长加速、自发放电增加,同时伴有突触素染色增加(图 2D),表明形成了功能性突触。
图2.与 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基相比,B-27 Plus 神经元培养系统可显著改善原代啮齿动物神经元的成熟情况和电活动。(A、B)将冻存小鼠皮层神经元维持在指定的培养基系统中,并使用微分干涉对比图像对神经突生长进行了定量。(A) 与使用 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基的原始组合相比,Gibco B-27 Plus 神经元培养系统显示神经突生长加速。(B) 与其他市售培养基系统相比,B-27 Plus 神经元培养系统在7天后还获得较长的神经突长度。(C、D)在经典的 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基或 B-27 Plus 神经元培养系统中,均将冻存大鼠皮层神经元维持培养3周以上。(C) 细胞在12孔 MEA 板中生长,在第10天开始在体外记录电活动,并持续至第24天。放电率-时间图显示从第10天到第24天自发电活动增加;每个数据点均为3个孔的平均值。(D) 在使用 B-27 Plus 神经元培养系统或经典的 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基进行 28 天培养的大鼠皮层神经元中,针对 MAP2(绿色)和突触素(红色)进行免疫染色;细胞核用 DAPI 核酸染料(蓝色)进行复染。这些荧光图像是表明使用 B-27 Plus 神经元培养系统可增加突触形成的代表性区域。
B-27 Plus 神经元培养系统在短期和长期培养中均有助于提高原代细胞和干细胞来源神经元的存活率,从而使得利用这些细胞的下游应用取得成功(见封面图片)。在用于分化、维持和成熟神经元的实验方案中,应使用优化的 B-27 Plus 添加剂和 Neurobasal Plus 培养基代替这些产品的原始版本。B-27 Plus 神经元培养系统不可用于神经干细胞扩增或代替其他特殊版本的 B-27 添加剂和 Neurobasal 培养基(例如,去维生素 A 或去胰岛素的 B-27 添加剂或 Neurobasal-A 培养基)。B-27 Plus 添加剂和 Neurobasal Plus 培养基的体积和浓度与经典产品相同,将持续提供。
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