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Maestro神經(jīng)高通量微電極陣列(MEA)電生理光遺傳系統(tǒng)
Maestro神經(jīng)高通量微電極陣列(MEA)電生理光遺傳系統(tǒng)

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美國

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Axion Biosystems

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NEURAL ACTIVITY ASSAY

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能實時檢測攻略

◆ ◆ ◆ ◆

PART I 原理介紹

為什么要檢測神經(jīng)電活動?

研究證明構(gòu)建體外神經(jīng)元疾病模型是研究神經(jīng)元功能和神經(jīng)系統(tǒng)復(fù)雜疾病的一個有效策略。細(xì)胞成像、基因表達(dá)分析或者蛋白印跡這些方法能夠全面地反應(yīng)神經(jīng)疾病模型的復(fù)雜性嗎?神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能又是怎樣的?科學(xué)家們很難得到一個完整的答案。而使用Maestro MEA技術(shù),任何科學(xué)家都能夠快速簡單地高通量檢測活細(xì)胞的網(wǎng)絡(luò)電活動。

什么是高通量微電極陣列?

Axion的MEA板底部緊密嵌合了呈網(wǎng)格狀的電極陣列??茖W(xué)家們可以在電極上貼附培養(yǎng)神經(jīng)元等可興奮性細(xì)胞,它們會逐漸成熟并形成網(wǎng)絡(luò),并*終生成網(wǎng)絡(luò)功能。這樣MEA板上每個電極就都可以捕捉到毫秒級的神經(jīng)元自發(fā)放電,為您在時間和空間兩個維度提供精準(zhǔn)的實驗數(shù)據(jù)。您還可以通過電刺激或者光刺激進(jìn)一步拓展實驗設(shè)計。

適用樣本

原代神經(jīng)元細(xì)胞,iPSC衍生神經(jīng)元,腦片,iPSC衍生神經(jīng)球/類器官/迷你大腦

三個層面了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能

神經(jīng)細(xì)胞(橙色)經(jīng)培養(yǎng)覆蓋于固定在MEA板底部的電極(灰色)上。Maestro MEA系統(tǒng)檢測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能,包括電活動、同步性和網(wǎng)絡(luò)震蕩。

Activity 電活動

如何判斷神經(jīng)元有沒有功能?動作電位是一個重要標(biāo)志。動作電位發(fā)放頻率高表明其放電頻繁;發(fā)放頻率低意味著神經(jīng)元電生理功能可能已受損。

Synchrony 同步性

如何評判神經(jīng)元間突觸的功能?突觸的存在使得神經(jīng)元之間的聯(lián)系成為可能。一個神經(jīng)元的動作電位藉此得以影響到另一個神經(jīng)元發(fā)放的可能性。同步性檢測能夠反映出突觸連接的強(qiáng)弱,及不同的神經(jīng)元在毫秒級別時間范圍內(nèi)產(chǎn)生同步放電的可能。

Oscillation 網(wǎng)絡(luò)震蕩

如何確定樣本的網(wǎng)絡(luò)功能?有功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由興奮性和抑制性神經(jīng)元共同構(gòu)成的。它的一個重要特征就是神經(jīng)震蕩,即不斷變化中的神經(jīng)活動高潮-低谷周期。而一個MEA孔內(nèi)檢測到的所有神經(jīng)元電發(fā)放在時間軸上的規(guī)律就是該樣本的震蕩數(shù)據(jù)。

PART II Maestro系統(tǒng)介紹

Maestro MEA實驗流程

Maestro使得MEA實驗簡單到超乎想象。僅需三步:

A

將神經(jīng)元培養(yǎng)在Axion MEA板上。

B

將MEA板放入Maestro MEA系統(tǒng),靜待環(huán)境倉達(dá)到溫度和氣體濃度的平衡。

C

使用AxIS Navigator軟件無創(chuàng)且實時地從三個層面(電活動、突觸功能、網(wǎng)絡(luò)震蕩)定量分析神經(jīng)元電活動。配套的其他分析軟件,還能自動計算出多于25種類別的二級參數(shù),供您進(jìn)行數(shù)據(jù)深度挖掘。

Maestro平臺優(yōu)勢

提供關(guān)鍵答案

與常規(guī)方法間接檢測可興奮性不同,Maestro MEA系統(tǒng)的測試直接反映神經(jīng)元的動作電位。比較常見的間接技術(shù)如鈣成像,無法捕獲微小卻重要的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號變化。而蛋白表達(dá)水平的檢測結(jié)果與細(xì)胞疾病模型功能的相關(guān)性也很差。只有使用Maestro MEA系統(tǒng)實時追蹤細(xì)胞的可興奮性,您才能回答這個關(guān)鍵問題:樣本是否在以您期待的方式放電?

無標(biāo)記分析

Maestro MEA系統(tǒng)無創(chuàng)地檢測神經(jīng)元群落的電信號,杜絕使用染料或報告子,避免其對細(xì)胞模型的干擾,您數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性無需置疑。更使您得以實現(xiàn)對一個樣本電活動的長期(數(shù)小時、數(shù)周甚至數(shù)月)追蹤。

原位檢測

其它的高通量平臺(例如自動化膜片鉗或者流式細(xì)胞儀)通常會要求對樣本做預(yù)處理,制備成單細(xì)胞懸液再上機(jī)檢測。對于可興奮性細(xì)胞這種以互相交聯(lián)的功能性網(wǎng)絡(luò)形式存在的樣本來說,這是一種非常不理想的狀態(tài)。此外,細(xì)胞收集的過程也需要大量的手動操作步驟。只有Maestro MEA系統(tǒng)能夠在捕獲神經(jīng)元細(xì)胞可興奮性的同時維持其形態(tài)學(xué)上的復(fù)雜性。

簡單易用

只有電生理專家才會使用Maestro MEA系統(tǒng)?不存在的!只要把細(xì)胞培養(yǎng)在MEA板上,然后把板放入Maestro MEA儀器檢測倉內(nèi),即可記錄神經(jīng)元電生理數(shù)據(jù)。Axion提供的一系列軟件會幫您完成剩下的數(shù)據(jù)分析步驟,甚至連可直接用于文獻(xiàn)發(fā)表的圖表都搞定了。您也可以!

PART III 應(yīng)用方向簡介

神經(jīng)疾病細(xì)胞模型,藥物神經(jīng)毒性篩選,神經(jīng)細(xì)胞功能檢測,光遺傳學(xué),模式生物表型篩選,干細(xì)胞開發(fā)及質(zhì)控,神經(jīng)球、腦類器官研究

帕金森

神經(jīng)肌肉接頭病

脆性X綜合癥

智障

癲癇

化合物神經(jīng)毒理檢測

星形膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元功能的影響

精神分裂

孤獨癥/自閉癥

腦癱

偏頭痛

蛇毒腺類器官

前額葉癡呆

精神類藥物濫用/成癮

神經(jīng)元代謝

干細(xì)胞治療/修復(fù)

注意缺陷多動障礙/多動癥

高通量微電極陣列+光遺傳的強(qiáng)大組合

Axion公司創(chuàng)新的高通量光遺傳刺激系統(tǒng)Lumos,可對MEA板內(nèi)樣本進(jìn)行光強(qiáng)(1-100%)和光照時長(低至100ms)的控制。您可以選擇多至四種不同波長的LED光源來刺激單孔內(nèi)的細(xì)胞,并行處理通量高至96個。您也可以對每個孔內(nèi)混合培養(yǎng)細(xì)胞樣本中的某一類細(xì)胞群體進(jìn)行單獨控制,建立高階神經(jīng)疾病模型。所以,通過在軟、硬件上與Maestro系統(tǒng)無縫整合,Lumos可以助您精準(zhǔn)、靈活、高效地實現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)及實時的功能檢測。

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