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Crescita neuritica

Ottenete informazioni preziose per l’interpretazione della neurobiologia, dalla valutazione dei neuroni derivati da iPSC all’analisi degli organoidi neuronali 3D.

Semplificazione della caratterizzazione dei neuroni mediante saggi di crescita neuritica per studiare lo sviluppo neuronale e la degenerazione 𝘪𝘯 𝘷𝘪𝘵𝘳𝘰

I neuroni creano connessioni tramite estensioni del loro corpo cellulare note come assoni e dendriti, che vengono comunemente chiamate “neuriti” o “processi”. Questo fenomeno biologico è denominato crescita neuritica ed è regolato da complessi eventi di segnalazione intracellulare.

L’analisi della crescita neuritica è un saggio comunemente utilizzato per studiare lo sviluppo dei neuroni e la degenerazione neuronale in vitro. Lo sviluppo di neuriti richiede una complessa interazione di segnali extracellulari e intracellulari. La crescita di neuriti può essere stimolata o inibita da fattori neurotrofici. Un aspetto importante è che lo sviluppo dei neuroni può essere influenzato da sostanze chimiche neurotossiche.

La comprensione dei meccanismi di segnalazione che determinano la crescita neuritica fornisce informazioni preziose per l’interpretazione delle risposte neurotossiche e dei dati di screening dei composti e per la conoscenza dei fattori che influiscono sullo sviluppo e sulla rigenerazione neurale. L’inibizione o la stimolazione della crescita neuritica è coinvolta in un’ampia gamma di danni o disturbi del SNC, compresi ictus, morbo di Parkinson, morbo di Alzheimer e lesioni al midollo spinale.

Soluzione per il flusso di lavoro per l’analisi della crescita neuritica

La crescita neuritica viene valutata mediante la segmentazione e quantificazione dei processi neuronali. Questi processi neuronali possono essere visualizzati utilizzando un microscopio a fluorescenza e quantificati mediante tracciamento e conteggio manuale in applicazioni a basso rendimento. Tuttavia, nel caso di campioni in un formato a più alto rendimento come le micropiastre, la soluzione più efficiente è rappresentata da un sistema di imaging automatizzato abbinato a un software di analisi.

 

Flusso di lavoro per i neuriti

 

 

Questo flusso di lavoro illustra un processo semplificato per l’analisi della crescita neuritica e indica i sistemi che possono aiutarvi a semplificare le vostre attività di ricerca e aumentare il rendimento.

  1. Coltura di cellule neuronali – Le cellule vengono coltivate in modo che formino reti neuritiche in micropiastre a 96 o 384 pozzetti.

  2. Trattamento con composti – Le cellule vengono quindi esposte a composti tossici per 48 ore.

  3. Colorazione per marcatori – Dopo il completamento del trattamento con i composti, possono essere aggiunti coloranti per cellule vive direttamente nel terreno di coltura. Dopo la fissazione delle cellule è anche possibile eseguire protocolli di immunocolorazione con anticorpi coniugati in fluorescenza.

  4. Acquisizione di immagini dei neuroni – Applicazioni di imaging ad alto contenuto dei neuroni permettono agli scienziati di caratterizzare e misurare le alterazioni che si verificano nelle reti neuronali, come ad esempio il numero, la lunghezza e la ramificazione dei neuriti, nonché di determinare reazioni di tossicità generale o specifica. L’acquisizione di immagini mediante sistemi ottici che presentano un campo visivo ampio permette di campionare un maggior numero di cellule analizzando meno siti per pozzetto, con una notevole velocizzazione dei tempi di acquisizione delle piastre.

  5. Analisi della rete neuronale – L’analisi ad alto contenuto offre un metodo quantitativo per determinare gli effetti dei fattori positivi e negativi sulla crescita neuritica. L’uso di un software di analisi per imaging cellulare permette di eseguire un’analisi quantitativa delle immagini delle cellule neuronali per caratterizzare svariati parametri, tra cui il numero di processi per cellula, la lunghezza e la ramificazione dei neuriti e il numero di cellule.

 

 

Applicazioni e saggi di crescita neuritica

Applicazioni di imaging ad alto contenuto dei neuroni permettono agli scienziati di caratterizzare e misurare le alterazioni che si verificano nelle reti neuronali, come ad esempio il numero, la lunghezza e la ramificazione dei neuriti, nonché di determinare reazioni di tossicità generale o specifica.

Scoprite come acquisire e quantificare in modo rapido e accurato le attività neuronali mediante l’uso di sistemi automatizzati di microscopia e software di analisi ad alto contenuto:

  • Cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC)

    Cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC)

    Le applicazioni di imaging ad alto contenuto su cellule staminali pluripotenti indotte (induced Pluripotent Stem Cells, iPSC) di origine umana permettono di esaminare gli effetti neurotrofici, neuroprotettivi o neurotossici di farmaci candidati o contaminanti ambientali.

    Le iPSC sono molto utili per gli studi di tossicità neuronale poiché presentano le funzionalità e il comportamento dei neuroni maturi e sono inoltre disponibili in grandi quantità. L’uso di questo tipo cellulare biologicamente rilevante, combinato con sistemi di imaging e analisi ad alto contenuto, rende i saggi di neurotossicità un utile strumento per lo screening di composti guida e potrebbe permettere di ridurre i costi dello sviluppo preclinico e la necessità di sperimentazioni sugli animali.

    Analisi della crescita neuritica

    Analisi della crescita neuritica

    Il modulo applicativo per la crescita neuritica per il software MetaXpress® è progettato per l’analisi dei saggi di crescita neuritica. Questo modulo aiuta a standardizzare i risultati rispetto ai metodi tradizionali. L’uso di un colorante nucleare è utile per l’identificazione dei corpi cellulari in alcuni tipi di cellule. Grazie alla flessibilità del software MetaXpress, i ricercatori hanno la possibilità di scegliere se utilizzare o meno coloranti nucleari.

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  • Modello neuronale 3D

    Modello neuronale 3D

    Le colture neuronali 3D sono riconosciute come un modello che riproduce più fedelmente alcuni aspetti dei tessuti umani, come l’architettura, l’organizzazione cellulare e le interazioni cellula-cellula e cellula-matrice.

    La creazione di modelli in vitro fisiologicamente rilevanti è fondamentale per una comprensione approfondita dei meccanismi delle malattie neurologiche e per lo sviluppo di farmaci mirati. Benché i neuroni derivati da iPSC siano molto promettenti per lo screening di composti e la modellazione delle malattie, l’uso di colture tridimensionali (3D) si sta affermando come un valido approccio per lo sviluppo di saggi basati su cellule neuronali.

    Morfologia neuronale

    Morfologia neuronale

    Con il termine morfologia neuronale (o neuromorfologia) si intende la struttura e la forma delle cellule che compongono il sistema nervoso. Le forme delle cellule nervose sono molto complesse, come esemplificato dall’ampia diversità morfologica dei processi neuronali (assoni e dendriti) e dalla loro interconnettività estremamente variabile e intricata. Dal monitoraggio delle alterazioni morfologiche che si verificano durante e dopo lo sviluppo e nella progressione di stati patologici fino allo studio degli effetti neurotossici di farmaci, composti chimici e sostanze tossiche presenti nell’ambiente, la capacità di studiare questo sofisticato livello di complessità morfologica è cruciale. Inoltre, la relazione esistente tra morfologia e funzione è un campo di indagine fondamentale in una grande varietà di aree di ricerca nel settore delle neuroscienze.

  • Neurotossicità

    Neurotossicità

    Il sistema nervoso è sensibile agli effetti tossici di numerosi composti chimici e agenti ambientali e di alcune sostanze presenti in natura. Durante processi patologici come lesioni al midollo spinale, ictus o trauma cranico, la neurotossicità può causare danni temporanei o permanenti al cervello o al sistema nervoso periferico. Inoltre, è una delle principali cause di malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson.

    Screening fenotipico

    eBook: screening fenotipico con iPSC

    eBook: Phenotypic Screening With iPSC-Derived Cardiomyocytes and Neurons

    Scoprite come utilizzare l’imaging e l’analisi delle oscillazioni del calcio per sviluppare profili di composti come bloccanti di hERG, agonisti ß-adrenergici e tossine ambientali in cardiomiociti derivati da iPSC. Le colture neuronali derivate da iPSC sono state valutate con neuromodulatori e con tossine ambientali.

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  • Poster scientifico: Valutazione della neurotossicità mediante l’uso di iPSC

    Valutazione della neurotossicità mediante l’uso di iPSC

    Saggi multiplex automatizzati per la valutazione della neurotossicità mediante l’uso di modelli 3D di cellule neurali derivate da cellule staminali pluripotenti indotte

    I saggi fenotipici basati su cellule sono diventati un’alternativa sempre più interessante ai tradizionali test in vitro e in vivo nello sviluppo di farmaci e nella valutazione della sicurezza tossicologica. L’efficacia dei saggi di imaging automatizzati, combinata con la natura organotipica delle cellule derivate da cellule staminali pluripotenti indotte (induced Pluripotent Stem Cells, iPSC) umane, apre nuove opportunità per l’uso di sistemi modello in vitro fisiologicamente rilevanti per migliorare lo screening di nuovi farmaci o della potenziale tossicità delle sostanze chimiche. Nei nostri studi abbiamo utilizzato colture neuronali derivate da iPSC umane per verificare gli endpoint funzionali e morfologici per la valutazione della tossicità in un saggio in formato multiparametrico.

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    Webinar: Quantificazione della complessità biologica delle iPSC

    Quantificazione della complessità biologica delle iPSC

    Webinar on-demand: Imaging semplificato per la quantificazione della complessità biologica di neuroni e cardiomiociti derivati da iPSC

    Guardate il nostro webinar per scoprire in che modo gli scienziati semplificano il flusso di lavoro per lo studio delle risposte biologiche multiparametriche utilizzando i più moderni strumenti automatizzati di acquisizione e analisi delle immagini.

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