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神經(jīng)元原代培養(yǎng)前的準備可分為以下幾點

更新時間:2025-07-29      點擊次數(shù):67
  神經(jīng)元原代培養(yǎng)是神經(jīng)科學(xué)研究中的核心技術(shù),通過直接從動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)(如大腦皮層、海馬、視網(wǎng)膜等)分離神經(jīng)元,在體外模擬體內(nèi)環(huán)境進行培養(yǎng),以研究神經(jīng)元的生長、分化、突觸形成及功能機制。其核心優(yōu)勢在于保留了神經(jīng)元的原始遺傳特征和生理功能,相比細胞系更貼近體內(nèi)真實狀態(tài),同時減少活體動物實驗需求。
  神經(jīng)元原代培養(yǎng)對實驗環(huán)境、材料和操作的要求高,因其神經(jīng)元為高度分化細胞,存活能力弱、易受污染,且對外界刺激敏感。因此,培養(yǎng)前的準備工作需細致且嚴格,具體可分為以下幾個核心部分:
  一、明確實驗設(shè)計與目標
  在開始準備前,需先明確實驗的核心參數(shù),避免后續(xù)操作偏差:
  神經(jīng)元類型:確定培養(yǎng)的神經(jīng)元來源(如中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦皮層、海馬、小腦,或外周神經(jīng)系統(tǒng)的背根神經(jīng)節(jié)等),不同來源的神經(jīng)元分離方法和培養(yǎng)條件差異較大(如海馬神經(jīng)元較皮層神經(jīng)元更嬌弱,對營養(yǎng)要求更高)。
  動物選擇:通常選用胚胎期(如大鼠E18-E20、小鼠E16-E18)或新生動物(如出生1-3天的大鼠/小鼠),因該階段神經(jīng)元增殖能力較強、分化程度低,更易存活;成年動物神經(jīng)元幾乎無增殖能力,培養(yǎng)難度極大。
  實驗倫理:提前通過機構(gòu)動物倫理委員會審批,確保動物處理符合3R原則(替代、減少、優(yōu)化)。
  二、實驗材料準備
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  飼養(yǎng):實驗動物需在SPF級(無特定病原體)環(huán)境中飼養(yǎng),避免攜帶微生物污染細胞;飼養(yǎng)環(huán)境溫度(22-25℃)、濕度(40%-60%)、光照周期(12h光/12h暗)需穩(wěn)定。
  取材前確認:根據(jù)神經(jīng)元來源確定動物年齡(如海馬神經(jīng)元常用E18大鼠胚胎),取材前1天確認動物健康狀態(tài)(無腹瀉、脫毛等異常),并準備好euthanasia工具(如CO?麻醉裝置或頸椎脫臼工具,需符合倫理規(guī)范)。
  (二)試劑準備
  神經(jīng)元培養(yǎng)的試劑需保證無菌、低內(nèi)毒素,且需提前驗證批次穩(wěn)定性(尤其是血清、添加劑等關(guān)鍵成分)。
  基礎(chǔ)培養(yǎng)基
  常用:Neurobasal Medium(神經(jīng)細胞專用,維持神經(jīng)元存活能力強)、DMEM/F12(混合培養(yǎng)基,適用于部分外周神經(jīng)元)。
  處理:若為粉末狀需無菌配制(用超純水溶解,磁力攪拌至完q溶解),經(jīng)0.22μm濾膜過濾除菌后分裝,4℃避光保存(避免反復(fù)凍融)。
  血清與添加劑
  血清:部分原代培養(yǎng)初期需添加胎牛血清(FBS,終濃度5%-10%)促進細胞貼壁,但純神經(jīng)元培養(yǎng)后期需去除血清(避免膠質(zhì)細胞過度增殖);需選擇低內(nèi)毒素(<10EU/ml)、批次穩(wěn)定的血清,分裝后-20℃保存。
  神經(jīng)專用添加劑:
  B27 Supplement(常用,含維生素、抗氧化劑等,支持神經(jīng)元存活和突觸形成,終濃度2%);
  N2 Supplement(適用于部分神經(jīng)元,如多巴胺能神經(jīng)元,終濃度1%);
  其他:谷氨酰胺(神經(jīng)元代謝必需,終濃度2mM,需單獨分裝避免降解)、神經(jīng)營養(yǎng)因子(如NGF、BDNF,根據(jù)神經(jīng)元類型添加,促進特異性存活)。
  消化與解離試劑
  消化酶:用于分解組織間的蛋白質(zhì)連接,分離單細胞。
  胰蛋白酶(0.125%-0.25%,適用于大部分神經(jīng)組織,需用不含Ca²?、Mg²?的平衡鹽溶液配制);
  木瓜蛋白酶(溫和,適用于敏感神經(jīng)元如海馬神經(jīng)元,需搭配DNase I(50-100μg/ml)減少細胞聚集);
  膠原酶(用于纖維結(jié)締組織較多的外周神經(jīng)組織,如背根神經(jīng)節(jié))。
  終止液:含血清的培養(yǎng)基(中和胰蛋白酶活性)或大豆胰蛋白酶抑制劑(STI,適用于無血清體系)。
  平衡鹽溶液
  用于洗滌組織、稀釋試劑,如PBS(不含Ca²?、Mg²?,避免影響消化酶活性)、HBSS(含葡萄糖,維持細胞活性),需無菌過濾,4℃保存。
  抗生素與抗真菌劑
  常用青霉素-鏈霉素混合液(終濃度100U/ml青霉素+100μg/ml鏈霉素),預(yù)防細菌污染;
  若有真菌污染風(fēng)險,可添加兩性霉素B(終濃度2.5μg/ml),但需注意其對神經(jīng)元的潛在毒性,建議僅短期使用。
  培養(yǎng)皿包被液
  神經(jīng)元貼壁能力弱,需提前包被培養(yǎng)器皿以促進貼壁和生長:
  多聚賴氨酸(PDL,常用,濃度50-100μg/ml,促進細胞黏附,用無菌水配制后過濾除菌,4℃保存);
  層粘連蛋白(Laminin,增強神經(jīng)元貼壁和突起延伸,常與PDL聯(lián)合使用,濃度10-20μg/ml,-20℃分裝保存,避免反復(fù)凍融)。
 ?。ㄈ┖牟呐c儀器準備
  無菌耗材
  培養(yǎng)器皿:培養(yǎng)皿(6cm/10cm)、培養(yǎng)板(6孔、24孔、96孔,根據(jù)實驗需求選擇)、玻璃爬片(如需免疫熒光染色)。
  其他:無菌離心管(15ml、50ml)、移液管(1ml/5ml/10ml,建議使用無菌一次性吸管)、手術(shù)器械(解剖剪、解剖鑷、眼科剪/鑷,需精細且鋒利,避免損傷組織)。
  處理:
  一次性耗材:確認包裝完好、無菌(如標注“STERILE”),開封后僅在超凈臺內(nèi)使用;
  重復(fù)使用器械:用去離子水洗凈后,高壓蒸汽滅菌(121℃,20min),或用75%酒精浸泡后灼燒滅菌(使用前冷卻,避免燙傷組織)。
  關(guān)鍵儀器
  無菌環(huán)境:超凈工作臺(提前30min開啟紫外燈消毒,用75%酒精擦拭臺面,通風(fēng)后使用);
  培養(yǎng)設(shè)備:CO?培養(yǎng)箱(提前1-2天調(diào)試參數(shù):溫度37℃±0.5℃,CO?濃度5%±0.5%,濕度≥95%,水箱加水(無菌去離子水或1%雙蒸水)防止干燥);
  其他:離心機(需無菌轉(zhuǎn)頭,提前預(yù)冷至4℃)、倒置顯微鏡(用于觀察組織解離和細胞狀態(tài))、水浴鍋(37℃預(yù)熱試劑)、細胞計數(shù)板(或自動細胞計數(shù)儀)。
  三、前期操作準備
  試劑預(yù)熱與配制
  基礎(chǔ)培養(yǎng)基、血清、消化酶等需提前從冰箱取出,在37℃水浴鍋預(yù)熱(避免高溫破壞成分),平衡至室溫;
  完q培養(yǎng)基:按比例混合基礎(chǔ)培養(yǎng)基、血清、添加劑、抗生素(如100ml Neurobasal+2ml B27+1ml谷氨酰胺+1ml雙抗),無菌條件下配制,現(xiàn)配現(xiàn)用(剩余4℃保存,1周內(nèi)用完)。
  培養(yǎng)器皿包被
  步驟:無菌條件下,向培養(yǎng)皿/板中加入包被液(如PDL,覆蓋底部即可),37℃培養(yǎng)箱孵育1-2h(或4℃過夜);
  后續(xù):棄去包被液,用無菌PBS洗滌2-3次,去除殘留包被液,晾干后立即使用(避免污染)。
  無菌操作演練
  操作人員需穿無菌實驗服、戴口罩、手套,袖口扎緊;
  提前演練組織取材、解離的流程(如解剖工具的使用順序、離心轉(zhuǎn)速和時間控制),避免操作生疏導(dǎo)致細胞損傷或污染。
  四、其他注意事項
  污染預(yù)防:所有試劑瓶口、器械需用75%酒精消毒;超凈臺內(nèi)避免放置無關(guān)物品,操作時動作輕緩,避免揚塵;
  時間控制:神經(jīng)元對缺氧、溫度變化敏感,從動物處死到細胞接種需控制在30-60min內(nèi),避免組織長時間暴露在體外;
  備用方案:準備額外的試劑和培養(yǎng)器皿,以防出現(xiàn)污染、試劑失效等突發(fā)情況。
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