A nano-enabled biomimetic platform for neuronal differentiation and maturation

用于神经元分化和成熟的纳米仿生平台

基本信息

  • 批准号:
    9809234
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2021-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Access to mature cells and tissues is key to understanding the pathobiology of diseases and for developing drug therapies. Cellular and molecular studies of nerve cells are a cornerstone of modern neuroscience, yet magnocellular neurons (MCN) and some stem cell types defy conventional culture methods. For over 20 years, the challenge of culturing MCNs in vitro has been an obstacle for cellular and molecular studies on the production and regulation of oxytocin and vasopressin hormones, neurotransmitters, and their receptors. For unknown reasons, MCN cannot be grown in vitro without feeder layers. Conventional substrates have not yet been able to replace these co-dependent requirements. The goal of this proposal is to harness physical contacts and chemical signatures of the extracellular matrix to create a cell culture platform that reliably promotes, maintains, and matures MCN in vitro. We describe a two-stage approach that maximizes the progress and manages the risks while advancing innovation to solve the MCN culture challenge. First, we will test and compare brain decellularized extracellular matrix (Brain-DECM) to conventional methods to improve MCN yields beyond the established co-culture model. This will substantially reduce the time, variability, and complexity of experiments by refining the cell culture process to replace feeder-layers and decrease animal use. Because Brain-DECM is complex reagent with many unknowns, our second stage is to create a nano-scale biomimetic glial-derived extracellular matrix. The result is a tissue chip that retains the growth-permissive physical cues while incorporating developmentally-instructive biochemical ligands derived from glia. This tissue chip platform may improve neuron yield and increase access to mature MCNs to enable high-resolution imaging and analyses for difficult to culture cellular populations. We expect that this innovative solution to a long- standing challenge will be reliable, productive, and impactful to yield new opportunities for drug discovery for translational science and medicine.
项目摘要 进入成熟的细胞和组织是理解疾病病理生物学和发展的关键 药物疗法。神经细胞的细胞和分子研究是现代神经科学的基石,但 巨细胞神经元(MCN)和一些干细胞类型反对常规培养方法。超过20年, 体外培养MCN的挑战一直是细胞和分子研究的障碍 催产素和加压素激素,神经递质及其受体的生产和调节。为了 未知的原因,没有进料器层,MCN不能在体外生长。传统的基材尚未 能够替代这些共同依赖的要求。该提议的目的是利用身体接触 以及细胞外基质的化学特征,以创建一个可靠地促进的细胞培养平台 维持并在体外成熟MCN。我们描述了一种两阶段的方法,可最大化进度和 管理风险,同时推进创新以解决MCN文化挑战。首先,我们将测试和 比较脑脱细胞外基质(脑decm)与改善MCN的常规方法 产量超出了既定的共培养模型。这将大大减少时间,可变性和 通过完善细胞培养过程来替代进料器并减少动物的使用,实验的复杂性。 因为脑decm是复杂的试剂,但我们的第二阶段是创建纳米级 仿生神经胶质细胞外基质。结果是保留生长腐蚀性的组织芯片 物理线索同时结合了源自胶质的发展的结构生化配体。这个组织 芯片平台可以提高神经元的产量并增加获得成熟MCN的访问,以实现高分辨率成像 并分析难以培养细胞种群。我们期望这种创新的解决方案可以长期 站立挑战将是可靠,富有成效和影响力的,以产生新的毒品发现机会 翻译科学与医学。

项目成果

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