长时程成像动态监测iPSCs向神经元分化过程
2026-05-20 来源:本站 点击次数:77
活细胞成像对于理解细胞相互作用过程的动态性和复杂性至关重要。然而，由于神经元的敏感性，人类神经元的活细胞成像具有挑战性。在iPSCs向神经元分化的最新研究方案中，提出一种针对人诱导多能干细胞衍生的神经元的长期活细胞成像方案。通过采用活细胞成像系统，研究人员获得了神经发生不同阶段的神经元动态信息。该方案同时可用于监测神经元胞内细胞器的动态变化。
Fig1. 摘要图
方法：使用活细胞成像系统对人iPSCs来源神经元进行长达数周的活细胞成像，结合荧光标记观察神经元形态和细胞器动态。
长期活细胞成像技术能够清晰呈现神经元在不同分化阶段的动态特征与行为模式，这是固定细胞或短期成像技术难以实现的。
动态监测：通过活细胞成像系统设置每两个小时延时成像图像采集，记录神经元分化过程中的细胞形态。神经干细胞（NPCs）从第0天分化为神经元（第14天）过程中的细胞形态。第0-3天，神经干细胞呈现极性排列并伸出突起神经突；第3-10天，发育中的神经元积极迁移以建立连接；第10天起，神经元自发组织成三维簇状结构。
Fig2. 神经元分化过程中的神经前体细胞（NPCs）从第0天分化为神经元（第14天）过程中的细胞形态。
随后，可在分化过程中观察高尔基体的时空动态变化。每30分钟连续成像21天，捕捉迁移期转运和成熟期变化。
在健康的iPSC来源神经元中，高尔基体在神经元发育不同阶段表现出特异性行为：迁移期间整个高尔基体短暂转位至发育中的神经突，而在后期发育阶段则形成稳定、离散的树突高尔基体“前哨”结构。
该方案可应用于患者来源神经元，用于表征和比较发育中神经元与功能神经元的动态差异，亦可用于药物筛选。此外，本方案可拓展至其他细胞器的动态表征（如高尔基体、内质网、内吞体和线粒体），并结合活细胞特定区标记技术。进一步地，可通过调控基因表达和/或蛋白水平，结合活细胞监测研究人神经元的分子机制。长期活细胞成像技术有助于深入解析生理与病理状态下人iPSC来源神经元分泌网络的组织结构。但也存在局限性：分化两周后神经元倾向于自然迁移并聚集成三维球体。复杂且广泛的神经元网络形成使得分化后期单神经元分析难度增加。此局限可通过解离细胞后重新铺板，或利用微图案化技术引导单细胞神经元网络形成来克服。
康和达Celloger活细胞成像仪助力干细胞研究：
参考文献：
Wang J, Gleeson PA, Fourriere L. Long-term live cell imaging during differentiation of human iPSC-derived neurons. STAR Protoc. 2023;4(4):102699. doi:10.1016/j.xpro.2023.102699
Fig1. 摘要图
- iPSC向神经祖细胞（NPC）诱导；
- NPC向神经元分化；
- 活细胞成像，可获得功能神经元群体的动态影像，其分化时间线具有可重复性，包含三个阶段：
- 第0-3天，NPC向神经元极化并建立神经元形态；
- 第3-10天，单层培养中活跃的神经元迁移与神经突生长；
- 第10天起，神经元网络与集群形成，轴突和树突发生极化。
长期活细胞成像技术能够清晰呈现神经元在不同分化阶段的动态特征与行为模式，这是固定细胞或短期成像技术难以实现的。
Fig2. 神经元分化过程中的神经前体细胞（NPCs）从第0天分化为神经元（第14天）过程中的细胞形态。
随后，可在分化过程中观察高尔基体的时空动态变化。每30分钟连续成像21天，捕捉迁移期转运和成熟期变化。
该方案可应用于患者来源神经元，用于表征和比较发育中神经元与功能神经元的动态差异，亦可用于药物筛选。此外，本方案可拓展至其他细胞器的动态表征（如高尔基体、内质网、内吞体和线粒体），并结合活细胞特定区标记技术。进一步地，可通过调控基因表达和/或蛋白水平，结合活细胞监测研究人神经元的分子机制。长期活细胞成像技术有助于深入解析生理与病理状态下人iPSC来源神经元分泌网络的组织结构。但也存在局限性：分化两周后神经元倾向于自然迁移并聚集成三维球体。复杂且广泛的神经元网络形成使得分化后期单神经元分析难度增加。此局限可通过解离细胞后重新铺板，或利用微图案化技术引导单细胞神经元网络形成来克服。
康和达Celloger活细胞成像仪助力干细胞研究：
参考文献：
Wang J, Gleeson PA, Fourriere L. Long-term live cell imaging during differentiation of human iPSC-derived neurons. STAR Protoc. 2023;4(4):102699. doi:10.1016/j.xpro.2023.102699
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