Kristen Brennand is a New York Stem Cell Foundation - Robertson Investigator. The Brennand Laboratory is supported by a Brain and Behavior Young Investigator Grant, National Institute of Health (NIH) grant R01 MH101454 and the New York Stem Cell Foundation.

<ol>
	<li>Brennand, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phenotypic+differences+in+hiPSC+NPCs+derived+from+patients+with+schizophrenia.">Phenotypic differences in hiPSC NPCs derived from patients with schizophrenia.</a> Mol Psychiatry. , (2014).</li><li>Nicholas, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+maturation+of+hPSC-derived+forebrain+interneurons+requires+an+extended+timeline+and+mimics+human+neural+development.">Functional maturation of hPSC-derived forebrain interneurons requires an extended timeline and mimics human neural development.</a> Cell Stem Cell. 12, 573-586 (2013).</li><li>Mariani, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+human+cortical+development+in+vitro+using+induced+pluripotent+stem+cells.">Modeling human cortical development in vitro using induced pluripotent stem cells.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 12770-12775 (2012).</li><li>Hashimoto-Torii, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+heat+shock+factor+1+in+neuronal+response+to+fetal+environmental+risks+and+its+relevance+to+brain+disorders.">Roles of heat shock factor 1 in neuronal response to fetal environmental risks and its relevance to brain disorders.</a> Neuron. 82, 560-572 (2014).</li><li>Robicsek, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormal+neuronal+differentiation+and+mitochondrial+dysfunction+in+hair+follicle-derived+induced+pluripotent+stem+cells+of+schizophrenia+patients.">Abnormal neuronal differentiation and mitochondrial dysfunction in hair follicle-derived induced pluripotent stem cells of schizophrenia patients.</a> Mol Psychiatry. 18 (10), 1067-1076 (2013).</li><li>Paulsen, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+oxygen+metabolism+associated+to+neurogenesis+of+induced+pluripotent+stem+cells+derived+from+a+schizophrenic+patient.">Altered oxygen metabolism associated to neurogenesis of induced pluripotent stem cells derived from a schizophrenic patient.</a> Cell Transplant. 21 (7), 1547-1559 (2012).</li><li>Yu, D. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+hippocampal+neurogenesis+using+human+pluripotent+stem+cells.">Modeling hippocampal neurogenesis using human pluripotent stem cells.</a> Stem Cell Reports. 2, 295-310 (2014).</li><li>Brennand, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+schizophrenia+using+human+induced+pluripotent+stem+cells.">Modelling schizophrenia using human induced pluripotent stem cells.</a> Nature. 473 (7346), 221-225 (2011).</li><li>Wen, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+dysregulation+in+a+human+iPS+cell+model+of+mental+disorders.">Synaptic dysregulation in a human iPS cell model of mental disorders.</a> Nature. , (2014).</li><li>Zhang, L., Song, X., Mohri, Y., Qiao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+pf+Inflammation+and+Tumor+Microenvironment+in+the+Development+of+Gastrointestinal+Cancers:+What+Induced+Pluripotent+Stem+Cells+Can+Do.">Role pf Inflammation and Tumor Microenvironment in the Development of Gastrointestinal Cancers: What Induced Pluripotent Stem Cells Can Do.</a> Current stem cell research &amp; therapy. , (2014).</li><li>An, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+Correction+of+Huntington's+Disease+Phenotypes+in+Induced+Pluripotent+Stem+Cells.">Genetic Correction of Huntington's Disease Phenotypes in Induced Pluripotent Stem Cells.</a> Cell Stem Cell. 11 (2), 253-263 (2012).</li><li>Chambers, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+efficient+neural+conversion+of+human+ES+and+iPS+cells+by+dual+inhibition+of+SMAD+signaling.">Highly efficient neural conversion of human ES and iPS cells by dual inhibition of SMAD signaling.</a> Nat Biotechnol. 27, 275-280 (2009).</li><li>Pankratz, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+neural+differentiation+of+human+embryonic+stem+cells+via+an+obligated+primitive+anterior+stage.">Directed neural differentiation of human embryonic stem cells via an obligated primitive anterior stage.</a> Stem Cells. 25, 1511-1520 (2007).</li><li>Marchetto, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+for+neural+development+and+treatment+of+rett+syndrome+using+human+induced+pluripotent+stem+cells.">A model for neural development and treatment of rett syndrome using human induced pluripotent stem cells.</a> Cell. 143, 527-539 (2010).</li><li>Sareen, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromosome+7+and+19+trisomy+in+cultured+human+neural+progenitor+cells.">Chromosome 7 and 19 trisomy in cultured human neural progenitor cells.</a> PLoS One. 4, e7630 (2009).</li><li>Thomson, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embryonic+stem+cell+lines+derived+from+human+blastocysts.">Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts.</a> Science. 282, 1145-1147 (1998).</li><li>Cowan, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Derivation+of+embryonic+stem-cell+lines+from+human+blastocysts.">Derivation of embryonic stem-cell lines from human blastocysts.</a> N Engl J Med. 350, 1353-1356 (2004).</li><li>Ludwig, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Derivation+of+human+embryonic+stem+cells+in+defined+conditions.">Derivation of human embryonic stem cells in defined conditions.</a> Nat Biotechnol. 24, 185-187 (2006).</li><li>Coufal, N. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=L1+retrotransposition+in+human+neural+progenitor+cells.">L1 retrotransposition in human neural progenitor cells.</a> Nature. 460, 1127-1131 (2009).</li><li>Xia, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+human-induced+pluripotent+stem+cells+to+model+spinocerebellar+ataxia+type+2+in+vitro.">Generation of human-induced pluripotent stem cells to model spinocerebellar ataxia type 2 in vitro.</a> Journal of molecular neuroscience : MN. 51, 237-248 (2013).</li><li>Aasen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+and+rapid+generation+of+induced+pluripotent+stem+cells+from+human+keratinocytes.">Efficient and rapid generation of induced pluripotent stem cells from human keratinocytes.</a> Nat Biotechnol. 26, 1276-1284 (2008).</li><li>Delaloy, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNA-9+coordinates+proliferation+and+migration+of+human+embryonic+stem+cell-derived+neural+progenitors.">MicroRNA-9 coordinates proliferation and migration of human embryonic stem cell-derived neural progenitors.</a> Cell Stem Cell. 6, 323-335 (2010).</li><li>Kriks, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopamine+neurons+derived+from+human+ES+cells+efficiently+engraft+in+animal+models+of+Parkinson's+disease.">Dopamine neurons derived from human ES cells efficiently engraft in animal models of Parkinson's disease.</a> Nature. 480, 547-551 (2011).</li><li>Maroof, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+differentiation+and+functional+maturation+of+cortical+interneurons+from+human+embryonic+stem+cells.">Directed differentiation and functional maturation of cortical interneurons from human embryonic stem cells.</a> Cell Stem Cell. 12, 559-572 (2013).</li><li>Shi, Y., Kirwan, P., Smith, J., Robinson, H. P., Livesey, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+cerebral+cortex+development+from+pluripotent+stem+cells+to+functional+excitatory+synapses.">Human cerebral cortex development from pluripotent stem cells to functional excitatory synapses.</a> Nat Neurosci. 15, 477-486 (2012).</li><li>Espuny-Camacho, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyramidal+neurons+derived+from+human+pluripotent+stem+cells+integrate+efficiently+into+mouse+brain+circuits+in+vivo.">Pyramidal neurons derived from human pluripotent stem cells integrate efficiently into mouse brain circuits in vivo.</a> Neuron. 77, 440-456 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

وصفناها الطرق التي يمكن من خلالها تمييز hiPSCs في اللجان التحضيرية الوطنية، وهو نوع من الخلايا العصبية التي يتم حفظها جزءا كبيرا من التوقيع الجيني للخلايا العصبية hiPSC المشتقة والتي قد تكون بمثابة وكيل لمسارات التنمية المحتمل أن تساهم في التسبب بأمراض 8، 11. بالإضافة إلى ذلك، كما قمنا بالتفصيل، الشخصيات هي السكان العصبي تنسخي بقوة وtransduced بسهولة، والتي نعتقد أنها قد تكون مناسبة للدراسات الجزيئية والكيمياء الحيوية من الاستعداد المرض. رغم ان لدينا طرق مفصلة للتمييز والثقافة الشخصيات نقوش الدماغ الأمامي، فإنها يمكن أن تتكيف بسهولة لتوليد الشخصيات نمط لمصير الخلايا الأخرى. على سبيل المثال، إذا تم علاجها EBS العائمة لأول مرة مع 0.5 ملغ / مل DKK1، 10 ملي SB431542، 0.5 ملغ / مل رأس وسايكلوبامين 1MM، سيتم إنشاء الشخصيات قرن آمون والتي يمكن توسيعها في وسائل الإعلام مجلس الشعب ومتباينة في وسائل الإعلام العصبية تستكمل مع 20 نانوغرام / مل WNT3A 7 </suP&gt;. بالتناوب، عن طريق استبدال FGF2 مع 100 نانوغرام / مل SHH C25II، 2M Purmorphamine، 100 غرام / مل المهمتين Fgf8 و3M CHIR99021، الشخصيات يمكن نمط بالتناوب إلى الدماغ المتوسط ​​مصير الدوبامين، وقادرة على توليد السكان العصبية المخصب لFOXA2- والتيروزين هيدروكسيلاز إيجابي الدوبامين الخلايا العصبية 12،23. وبالنظر إلى أن البروتوكولات تمايز الخلايا العصبية المحددة معظم النوع الفرعي المضي قدما عبر NESTIN- وSOX2 الفعل positve سيطة، ونتوقع أن أساليب مماثلة قد تكون قابلة للتكيف لGABAergic- 2،24 وglutamatergic- 3،25،26 فئات معينة من السكان NPC. هناك العديد من الخطوات الهامة ضمن بروتوكول الجدير بالذكر. أولا، إذا كان الإفراط في التعبير أو هدمت الذاتية التعبير الجيني، فمن الأفضل لاستخدام ناقلات تحكم معربا عن بروتين فلوري من نفس العمود الفقري الفيروسي، كما لاحظنا اختلافات كبيرة في تنوير عندما يتم التعبير عن صحفيين من ناقلات أحجام متغير (بسبب إلى انخفاض كفاءة التعبئة والتغليفمع حجم ناقلات) أو مع المروجين الفرق (بسبب الاختلافات في كفاءة المروج). ثانيا، نحن نوصي استكمال تنبيغ الفيروسية قبل neurosphere تشكيل، كما لاحظنا سوء انتفاذ من ناقلات فيروسية في هيكل neurosphere كثيفة. ثالثا، حيث وصل عدد مرور الزيادات الشخصيات وراء مرور عشر سنوات، ونحن غالبا ما نلاحظ ضعف كبير الهجرة في مقايسة neurosphere. في الواقع، نظرا لنزوع اللجان التحضيرية الوطنية لانتاج نسبة أكبر من الخلايا النجمية مع مرور، من الأهمية بمكان لتتناسب مع مرور خطوط NPC في كل تجربة. وأخيرا، من المهم النظر في القيود البيولوجية والتقنية من التقنيات وصفها. على الرغم من ظهور الشخصيات لتكون مشابهة شكليا بالعين، فهي السكان غير متجانسة تتألف من خلايا قادرة على توليد كلا glutamatergic والخلايا العصبية GABAergic. بينما نلاحظ متسقة بشكل ملحوظ الدماغ الأمامي الزخرفة خطوط NPC بين الأفراد الذين يستخدمون هذه methoد 1، وهذا هو فقط عند مقارنة التحقق من صحتها تماما خطوط NPC جودة عالية - هناك اختلافات كبيرة بين خطوط نوعية جيدة مجلس الشعب والفقيرة. بالإضافة إلى ذلك، والمحاصيل تنبيغ الفيروسية وراثيا الخلايا غير متجانسة، ولكل منها عبارة عن دمج للناقلات فيروسية في موقع الجيني فريدة؛ وبالتالي، فإن الخلايا الفردية تختلف سواء في الموقع وعدد من المواقع التكامل الجينومية. سوف تغييرات أكثر اتساقا في التعبير الجيني يحدث دائما عندما يتم استهداف التلاعب الجيني إلى الموقع الدقيق ومحددة، سواء كان يحدث بواسطة الإصبع الزنك، TALEN أو الاستراتيجيات القائمة على كريسبر. hiPSC المستمدة الشخصيات المريض يمكن استخدامها لدراسة كل من الاضطرابات التعبير الجيني العالمية التي تحدث في الأمراض العصبية وكذلك / أو الآثار الجزيئية والخلوية من التلاعب الجينات مرشح أو الرنا الميكروية في سياق إما الخلايا السليمة أو المريضة المستمدة من المريض العصبية. وبهذه الطريقة، فإن العواقب بالتلاعب واحد أو أكثر من مفتاحيمكن وصف أليل خطر (ق) في سياق خلفيات وراثية مختلفة.

دراسات التعبير الجيني للخلايا العصبية متباينة في المختبر من صنع الإنسان الخلايا الجذعية المحفزة (hiPSCs) من قبلنا 1 وغيرها 2،3 تشير إلى أن الخلايا العصبية hiPSC تشبه الجنين بدلا من الكبار أنسجة المخ. في الوقت الحاضر، قد تكون النماذج القائمة hiPSC-أكثر ملاءمة لدراسة الاستعداد ل، بدلا من الميزات في وقت متأخر من، والأمراض العصبية. لقد ذكرت سابقا أن جزءا كبيرا من التوقيع الجيني لفصام الخلايا العصبية المشتقة من hiPSC يتم حفظها في الفصام الخلايا الاصلية العصبية المشتقة من hiPSC (الشخصيات)، مشيرا إلى أن الشخصيات قد يكون نوع من الخلايا مفيدة لدراسة المسارات الجزيئية المساهمة في الفصام 1 . نحن وغيرنا وأفادت الهجرة الشاذة، وزيادة الإجهاد التأكسدي وأنواع الاكسجين التفاعلية، حساسية للضغوط البيئية عتبة الفرعية وظيفة الميتوكوندريا ضعف في الفصام hiPSC الشخصيات 1،4-6، وكذلك انخفضت العصبية جonnectivity وظيفة متشابك في الخلايا العصبية الفصام hiPSC 5،7-10. إذا كانت العوامل الجزيئية المساهمة في الهجرة الشاذة و / أو الاكسدة في الفصام hiPSC الشخصيات أيضا تكمن وراء اتصال الخلايا العصبية انخفاض في الفصام الخلايا العصبية المشتقة من hiPSC، يمكن أن تكون الشخصيات السكان العصبي القوي وتنسخي للغاية مع الذي لدراسة الآليات المسؤولة عن المرض. وعلاوة على ذلك، لأن واحدا يمكن أن تولد بسرعة أعداد كبيرة من الخلايا وليس من الضروري الانتظار أسابيع أو أشهر لنضوج الخلايا العصبية، المقايسات مقرها NPC-هي مناسبة لدراسة الأفواج الكبيرة المرضى واكثر سهولة في ارتفاع الفرز الإنتاجية. ونحن نعتقد أن hiPSC الشخصيات يمكن أن تكون بمثابة وكيل لمسارات التنمية المحتمل أن تساهم في التسبب بالمرض، كما سبق أن تظاهروا في اضطرابات متنوعة مثل انفصام الشخصية (1) وهنتنغتون المرض 11. للتمييز الشخصيات من hiPSCs، العصبية الأولية فيويتم إنجاز الدرفلة الجديد من قبل المزدوج لل Smad تثبيط (0.1MM LDN193189 و 10mm SB431542) 12. عن طريق استعداء BMP و TGF يشير مع هذه الجزيئات الصغيرة، ويتم حظر الأديم الباطن ومواصفات الأديم المتوسط، وتسريع تمايز الخلايا العصبية ويؤدي إلى تشكيل ريدات العصبية واضحة خلال أسبوع واحد من الطلاء. يحدث الزخرفة العصبية في هذه العملية في وقت مبكر، ويفترض خلال فترة تشكيل ريدة العصبي وبعد ذلك مباشرة. في غياب العظة أخرى، تفترض هذه الخلايا العصبية البدائية لمثل الدماغ الأمامي مصير الأمامي 13. مباشرة بعد تشكيل ريدة العصبي، ومستمرة طوال التوسع مجلس الشعب، الشخصيات الدماغ المقدم تستزرع مع FGF2 8،14. لديهم إمكانات النسب المزدوجة، ويمكن أن تكون متباينة للسكان العصبي من 70-80٪ الخلايا العصبية III-تويولين إيجابية و20-30٪ ييفي الدبقية البروتين الحمضية (GFAP) النجمية -positive (الشكل 1). الغالبية العظمى من الخلايا العصبية الدماغ الأمامي hiPSC هي-VGLUT1 إيجابية، وهكذا هي يفترض glutamatergic، على الرغم من أن ما يقرب من 30٪ من الخلايا العصبية هي-GAD67 الموجب (GABAergic) 8. الشخصيات و passaged بشكل روتيني أكثر من عشر مرات في المختبر، مع الحفاظ على ملامح التمايز متسقة، وبدون تراكم التشوهات النمط النووي. وذكرت جماعات الشخصيات الركض أكثر من 40 مرة 15، ومع ذلك، نجد أن وراء عشر الممرات والشخصيات تظهر زيادة الميل للنجمية التمايز. الشخصيات جيدا يتسامح متعددة تجميد يذوب ويمكن تحويلها لزراعة كما neurospheres ببساطة عن طريق زراعة في لوحات غير ملتصقة. وtransduced الشخصيات بكفاءة عن طريق النواقل الفيروسية، التي تمكن من تقييم سريع للعواقب الجزيئية والخلوية من اضطراب وراثي، وقابلة للتوسيع بسهولة لانتاج مادة كافية للدراسات كيميائية حيوية. وعلاوة على ذلك، لأن ناقلات فيروسية قوية تسمح الإفراط في التعبير و / أو ضربة قاضية للجينات الأمراض ذات الصلة، في أي سيطرة أو المريض المستمدة neurخلايا القاعدة ويمكن للمرء أن استخدام هذه المنصة لاختبار تأثير الخلفية الوراثية على هذه التلاعبات. وإن لم تكن مناسبة لمتشابك أو فحوصات على أساس النشاط التي تتطلب الخلايا العصبية الناضجة، قد الشخصيات يكون بديلا عمليا لكثير من التحليلات الجزيئية أو البيوكيميائية واضحة من الخلايا المشتقة من المريض العصبية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1174">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:171px;">Company</td>
			<td style="width:216px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:500px;">Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">DMEM/F12</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">#11330</td>
			<td>for HES media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">DMEM/F12</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">#10565</td>
			<td style="width:500px;">for neural media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">KO-Serum Replacement</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">#10828</td>
			<td style="width:500px;">Needs to be lot tested</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Glutamax</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">#35050</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">NEAA</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">&#160;#11140</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">2&#8208;mercaptoethanol (55mM 1000x)</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">&#160;#21985-023</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">N2</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">&#160;#17502-048</td>
			<td style="width:500px;">Needs to be lot tested</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">B27-RA</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">&#160;#12587-010</td>
			<td style="width:500px;">Needs to be lot tested</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">FGF2</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">#13256-029</td>
			<td style="width:500px;">Resuspend in PBS + 1% BSA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">LDN193189</td>
			<td style="width:171px;">Stemgent</td>
			<td style="width:216px;">#04-0074</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">SB431542</td>
			<td style="width:171px;">Stemgent</td>
			<td style="width:216px;">#04-0010</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">BDNF</td>
			<td style="width:171px;">Peprotech</td>
			<td style="width:216px;">#450-02</td>
			<td style="width:500px;">Resuspend in PBS + 0.1% BSA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">GDNF&#160;</td>
			<td style="width:171px;">Peprotech</td>
			<td style="width:216px;">&#160;#450-10</td>
			<td style="width:500px;">Resuspend in PBS + 0.1% BSA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Dibutyryl cyclic-AMP</td>
			<td style="width:171px;">Sigma</td>
			<td style="width:216px;">&#160;#D0627</td>
			<td style="width:500px;">Resuspend in PBS + 0.1% BSA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">L-ascorbic acid</td>
			<td style="width:171px;">Sigma</td>
			<td style="width:216px;">#A0278</td>
			<td style="width:500px;">Resuspend in H20</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:288px;">STEMdiff Neural Rosette Selection Reagent</td>
			<td style="width:171px;">Stemcell Technologies</td>
			<td style="width:216px;">&#160;#05832</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:288px;">Accutase</td>
			<td style="width:171px;">Innovative Cell Technologies</td>
			<td style="width:216px;">AT-104</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Collagenase IV</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">#17104019</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">CF1 mEFs</td>
			<td style="width:171px;">Millipore</td>
			<td style="width:216px;">#PMEF-CF</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Poly-L-Ornithine</td>
			<td style="width:171px;">Sigma</td>
			<td style="width:216px;">P3655</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Laminin, Natural Mouse 1mg</td>
			<td style="width:171px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:216px;">#23017-015</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:288px;">BD Matrigel</td>
			<td style="width:171px;">BD</td>
			<td style="width:216px;">#354230</td>
			<td style="width:500px;">Resuspend on ice in cold DMEM at 10mg/ml, use 1mg per two 6-well plate equivalent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Tissue culture treated 6-well plates</td>
			<td style="width:171px;">Corning</td>
			<td style="width:216px;">3506</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Ultra low attachment 6-well plates</td>
			<td style="width:171px;">Corning</td>
			<td style="width:216px;">3471</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">goat anti-Sox2&#160;</td>
			<td style="width:171px;">Santa Cruz</td>
			<td style="width:216px;">sc&#173;17320</td>
			<td style="width:500px;">use at 1:200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">mouse anti-human Nestin</td>
			<td style="width:171px;">Millipore</td>
			<td style="width:216px;">MAB5326</td>
			<td style="width:500px;">use at 1:200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">rabbit anti-&#946;III-tubulin</td>
			<td style="width:171px;">Covance</td>
			<td style="width:216px;">PRB&#173;435P</td>
			<td style="width:500px;">use at 1:500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">mouse anti-&#946;III-tubulin</td>
			<td style="width:171px;">Covance</td>
			<td style="width:216px;">MMS&#173;435P</td>
			<td style="width:500px;">use at 1:500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">mouse anti-MAP2AB</td>
			<td style="width:171px;">Sigma</td>
			<td style="width:216px;">M1406</td>
			<td style="width:500px;">use at 1:200</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:288px;">Plate centrifuge</td>
			<td style="width:171px;">Beckman Coulter</td>
			<td style="width:216px;">Beckman Coulter Allegra X-14 (with SX4750 plate carrier)</td>
			<td style="width:500px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a guide to generating and using hipsc derived npcs for the study of neurological diseases

Post-mortem studies of neurological diseases are not ideal for identifying the underlying causes of disease initiation, as many diseases include a long period of disease progression prior to the onset of symptoms. Because fibroblasts from patients and healthy controls can be efficiently reprogrammed into human induced pluripotent stem cells (hiPSCs), and subsequently differentiated into neural progenitor cells (NPCs) and neurons for the study of these diseases, it is now possible to recapitulate the developmental events that occurred prior to symptom onset in patients. We present a method by which to efficiently differentiate hiPSCs into NPCs, which in addition to being capable of further differentiation into functional neurons, can also be robustly passaged, freeze-thawed or transitioned to grow as neurospheres, enabling rapid genetic screening to identify the molecular factors that impact cellular phenotypes including replication, migration, oxidative stress and/or apoptosis. Patient derived hiPSC NPCs are a unique platform, ideally suited for the empirical testing of the cellular or molecular consequences of manipulating gene expression.

ويمكن تحديد ريدات العصبية شكليا، وذلك باستخدام المجهر brightfield، من خلال مظهرها المميز في شكل مجموعات جولة من خلايا عصبية ظهارية مع apico القاعدية قطبية (الشكل 1). على الرغم من الشخصيات تستزرع عادة في كثافة الخلايا عالية جدا، وذلك مباشرة بعد الركض، قليلا سوما هرمي الشكل والهيكل Neurite النوعي القطبين مرئيا (الشكل 1D). الشخصيات التحقق من صحة تعبر عن NESTIN وSOX2 في معظم الخلايا، على الرغم III-تويولين تلطيخ هو أيضا واضحة في جميع السكان مجلس الشعب، مشيرا إلى أن بعض نسبة الشخصيات وتبادر باستمرار تمايز الخلايا العصبية داخل الثقافة (الشكل 1F). علامات الخلايا الجذعية العصبية، مثل SOX2 وPAX6، والدماغ الأمامي الأسلاف العصبية، مثل TBR2، يتم التعبير أيضا في اللجان التحضيرية الوطنية، في حين أن علامات الدماغ المتوسط ​​مثل LMX1A وFOXA2 ليست (الشكل 1G-I). وهناك نسبة كبيرة من خلايا تشبه الخلايا الليفية الكبيرة ومسطحة داخل<html> يدل على وجود سكان NPC أن الشخصيات ذات نوعية رديئة تم إنشاء، والتي من غير المرجح أن تسفر عن أعداد كبيرة من الخلايا العصبية التالية تمايز الخلايا العصبية (الشكل 2). وبعد التنبيغ ناجحة مع lentiviral عالية عيار أو ناقلات فيروسات، يجب أن يكون المسمى أكبر من 80٪ من الخلايا عن طريق مراسل الفلورسنت المدرجة في ناقلات (الشكل 3). الجيل Neurosphere يجب أن تسفر عن سكان neurospheres من حجم متجانسة نسبيا (الشكل 4)، والتي، مع التغذية العادية، يمكن أن تبقى في صحة جيدة في الثقافة لمدة أسبوع تقريبا. يحدث الهجرة Neurosphere بقوة في neurospheres صحي (الشكل 5)، والشخصيات hiPSC الخضوع التمايز السريع أثناء سير neurosphere الهجرة الفحص 1. <img alt="الشكل (1)" src="/files/ftp_upload/52495/52495fig1highres.jpg" />خيمة &quot;&gt; الشكل 1. المريض محددة hiPSCs، الشخصيات والخلايا العصبية. الصور Brightfield من hiPSC التمايز العصبي، من hiPSCs (A)، إلى الهيئات مضغي الشكل (B)، ريدات العصبية (C)، الشخصيات (D) والخلايا العصبية (E) ... 100X، شريط نطاق 100 ميكرون FI hiPSC الشخصيات إيجابية لعدد من الدماغ الأمامي الخلايا الجذعية العصبية والعصبية علامة الخلية السلف، بما في ذلك علامة NESTIN NPC (الخضراء) وعلامة العصبية III تويولين (أحمر) (F)؛ عوامل والعصبي النسخ الخلايا الجذعية SOX2 (الخضراء) وPAX6 (أحمر) (G)؛ وTBR2 الدماغ الأمامي السلف علامة (أحمر) (H)، ولكن لا علامات LMX1A الدماغ المتوسط ​​(الخضراء) وFOXA2 (أحمر) (I). نوى دابي الملون (الأزرق). 100X، شريط نطاق 100 ميكرون. J. يمكن الشخصيات تفرق إلى 70-80٪ الخلايا العصبية III-تويولين إيجابية (الخضراء) و20-30٪ ييفي الدبقية البروتين الحمضية (GFAP) النجمية -positive (الحمراء). 200X، ومقياس شريط 100 ميكرون. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52495/52495fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/52495/52495fig2highres.jpg" /> الشكل 2. التحقق من صحة خطوط NPC جودة عالية (أعلى اليسار) hiPSC الشخصيات NESTIN صريحة (أحمر) وSOX2 (الخضراء). في معظم الخلايا (نوى ملطخة دابي (الأزرق))، في حين أن جودة منخفضة (في أسفل اليسار) الشخصيات ديك بقع من خلايا SOX2 سلبية وNESTIN سلبية (يمين). الخلايا العصبية القديمة 4 أسابيع متباينة من الشخصيات ذات جودة عالية تعبر عن MAP2AB (الخضراء) وIII تويولين (أحمر) (أعلى اليمين)، ولكن تلك متباينة من الشخصيات ذات جودة منخفضة لا (أسفل اليمين). 100X، ومقياس شريط 100 ميكرون. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52495/52495fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة هاء أكبر</a>rsion من هذا الرقم. <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/52495/52495fig3highres.jpg" /> الشكل 3. الفيروسية تنبيغ من الشخصيات. Brightfield (أعلى) والفلورسنت GFP (القاع) صور hiPSC الشخصيات قبل (يسار) وبعد spinfection الفيروسي. 100X، ومقياس شريط 100 ميكرون. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52495/52495fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/52495/52495fig4highres.jpg" /> الشكل 4. Neurosphere تشكيل. صور Brightfield من الشخصيات ملتصقة (يسار) وneurospheres شكلت حديثا (يمين). 100X، ومقياس شريط 100 ميكرون. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52495/52495fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض لار</a>نسخة الالماني من هذا الرقم. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/52495/52495fig5highres.jpg" /> الرقم 5. Neurosphere هجرة. AB. الصور Brightfield من neurospheres قبل (A) وبعد (B) 48 ساعة للهجرة في Matrigel. 100X، شريط نطاق 100 ميكرون. CG. التقاط الصور الشاشة مما يدل على منهجية لتحليل الهجرة شعاعي العصبية باستخدام برنامج NIH يماغيج. انقر على &#39;التحديدات مرفوعة &quot;على شريط الأدوات يماغيج (C). تتبع حافة الخلايا أبعد هاجرت حول neurospheres (D). تأكد من أن المساحة محددا في إطار مجموعة القياسات (E). استخدام وظيفة قياس (السيطرة + M) (F). تتبع حافة neurospheres الأصلي (G) واستخدام وظيفة قياس (على Ctrl + M). ويمكن بعد ذلك القياسات التي يتم تصديرها إلى إكسل لتحليلها. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52495/52495fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> وسائل الإعلام </td><td> مكونات </td></tr><tr><td> وسائل الإعلام HES </td><td> DMEM / F12 (لايف تكنولوجيز # 11330) </td></tr><tr><td></td><td> 20٪ استبدال KO-سيروم (لايف تكنولوجيز # 10828) </td></tr><tr><td></td><td> 1X Glutamax (الحياة تكنولوجيز # 35050) </td></tr><tr><td></td><td> 1X NEAA (الحياة تكنولوجيز # 11140) </td></tr><tr><td></td><td> 1X 2-المركابتويثانول (55MM 1000X) (الحياة تكنولوجيز # 21985-023) </td></tr><tr><td></td><td> 20ng / مل FGF2 (لايف تكنولوجيز 13256-029) </td></tr><tr><td> وسائل الإعلام N2 / B27 </td><td> DMEM / F12 (لايف تكنولوجيز # 10565) </td></tr><tr><td></td><td> 1X N2 (الحياة تكنولوجيز # 17502-048) </td></tr><tr><td></td><td> 1X B27-RA (الحياة تكنولوجيز # 12587-010) </td></tr><tr><td> وسائل الإعلام مجلس الشعب </td><td> DMEM / F12 (لايف تكنولوجيز # 10565) </td></tr><tr><td></td><td> 1X N2 (الحياة تكنولوجيز # 17502-048) </td></tr><tr><td></td><td> 1X B27-RA (الحياة تكنولوجيز # 12587-010) </td></tr><tr><td></td><td> 20 نانوغرام / مل FGF2 (تكنولوجيا الحياة) </td></tr><tr><td></td><td> 1 ملغ / مل الطبيعية ماوس Laminin (لايف تكنولوجيز # 23017-015) </td></tr><tr><td> وسائل الاعلام الخلايا العصبية </td><td> DMEM / F12 (لايف تكنولوجيز # 10565) </td></tr><tr><td></td><td> 1X N2 (الحياة تكنولوجيز # 17502-048) </td></tr><tr><td></td><td> 1X B27-RA (الحياة تكنولوجيز # 12587-010) </td></tr><tr><td></td><td> 1 ملغ / مل الطبيعية ماوس Laminin (تكنولوجيا الحياة) </td></tr><tr><td></td><td> 20 نانوغرام / مل عامل التغذية العصبية (Peprotech # 450-02) </td></tr><tr><td></td><td> 20 نانوغرام / مل GDNF (Peptrotech # 450-10) </td></tr><tr><td></td><td> 500 ميكروغرام / مل Dibutyryl دوري-AMP (سيغما # D0627) </td></tr><tr><td></td><td> 200 نانومتر حمض L-الاسكوربيك (سيجما # A0278) </td></tr></tbody></table> الجدول 1. وسائل الإعلام وصفات.

Watch this Scientific Journal Video about A Guide to Generating and Using hiPSC Derived NPCs for the Study of Neurological Diseases at JoVE.com

A Guide to Generating and Using hiPSC Derived NPCs for the Study of Neurological Diseases

This protocol describes how neural progenitor cells can be differentiated from human induced pluripotent stem cells, in order to yield a robust and replicative neural cell population, which may be used to identify the developmental pathways contributing to disease pathogenesis in many neurological disorders.

دليل لتوليد واستخدام hiPSC الشخصيات المستمدة لدراسة الأمراض العصبية

Post-mortem studies of neurological diseases are not ideal for identifying the underlying causes of disease initiation, as many diseases include a long ...

a-guide-to-generating-using-hipsc-derived-npcs-for-study-neurological

Google

Research

JoVE Journal

Medicine

18.1K Views.  Icahn School of Medicine at Mount Sinai. This protocol describes how neural progenitor cells can be differentiated from human induced pluripotent stem cells, in order to yield a robust and replicative neural cell population, which may be used to identify the developmental pathways contributing to disease pathogenesis in many neurological disorders.

Video: A Guide to Generating and Using hiPSC Derived NPCs for the Study of Neurological Diseases

Method for Novel Anti-Cancer Drug Development using Tumor Explants of Surgical Specimens

The current therapies for malignant glioma have only palliative effect. For therapeutic development, one hurdle is the discrepancy of efficacy determined by current drug efficacy tests and the efficacy on patients. Thus, novel and reliable methods for evaluating drug efficacy are warranted in pre-clinical phase. In vitro culture of tumor tissues, including cell lines, has substantial phenotypic, genetic, and epigenetic alterations of cancer cells caused by artificial environment of cell culture, which may not reflect the biology of original tumors in situ. Xenograft models with the immunodeficient mice also have limitations, i.e., the lack of immune system and interspecies genetic and epigenetic discrepancies in microenvironment. Here, we demonstrate a novel method using the surgical specimens of malignant glioma as undissociated tumor blocks to evaluate treatment effects. To validate this method, data with the current first-line chemotherapeutic agent, temozolomide (TMZ), are described.


We used the freshly-removed surgical specimen of malignant glioma for our experiments. We performed intratumoral injection of TMZ or other drug candidates, followed by incubation and analysis on surgical specimens. Here, we sought to establish a tumor tissue explant method as a platform to determine the efficacy of novel anti-cancer therapies so that we may be able to overcome, at least, some of the current limitations and fill the existing gap between the current experimental data and the efficacy on an actual patient's tumor. This method may have the potential to accelerate identifying novel chemotherapeutic agents for solid cancer treatment.

Here, we established a method for drug efficacy testing with surgical specimens of brain tumors, termed &#x201C;tumor explant method&#x201D;. With this method, we can evaluate drug efficacy without breaking the microenvironment of solid tumors. To validate reliability of this method, we describe representative data with our glioma specimen treated with the current first-line chemotherapeutic agent, temozolomide.

أسلوب الرواية تطوير أدوية لمكافحة السرطان باستخدام Explants ورم العينات الجراحية


The current therapies for malignant glioma have only palliative effect. For therapeutic development, one hurdle is the discrepancy of efficacy determined ...

Biomarkers in an Animal Model for Revealing Neural, Hematologic, and Behavioral Correlates of PTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for objective diagnosis but also for the evaluation of therapeutic efficacy and resilience to trauma. Ongoing research is directed at identifying molecular biomarkers for PTSD, including traumatic stress induced proteins, transcriptomes, genomic variances and genetic modulators, using biologic samples from subjects' blood, saliva, urine, and postmortem brain tissues. However, the correlation of these biomarker molecules in peripheral or postmortem samples to altered brain functions associated with psychiatric symptoms in PTSD remains unresolved. Here, we present an animal model of PTSD in which both peripheral blood and central brain biomarkers, as well as behavioral phenotype, can be collected and measured, thus providing the needed correlation of the central biomarkers of PTSD, which are mechanistic and pathognomonic but cannot be collected from people, with the peripheral biomarkers and behavioral phenotypes, which can.
Our animal model of PTSD employs restraint and tail shocks repeated for three continuous days - the inescapable tail-shock model (ITS) in rats. This ITS model mimics the pathophysiology of PTSD 17, 7, 4, 10. We and others have verified that the ITS model induces behavioral and neurobiological alterations similar to those found in PTSD subjects 17, 7, 10, 9. Specifically, these stressed rats exhibit (1) a delayed and exaggerated startle response appearing several days after stressor cessation, which given the compressed time scale of the rat's life compared to a humans, corresponds to the one to three months delay of symptoms in PTSD patients (DSM-IV-TR PTSD Criterian D/E 13), (2) enhanced plasma corticosterone (CORT) for several days, indicating compromise of the hypothalamopituitary axis (HPA), and (3) retarded body weight gain after stressor cessation, indicating dysfunction of metabolic regulation.
The experimental paradigms employed for this model are: (1) a learned helplessness paradigm in the rat assayed by measurement of acoustic startle response (ASR) and a charting of body mass; (2) microdissection of the rat brain into regions and nuclei; (3) enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for blood levels of CORT; (4) a gene expression microarray plus related bioinformatics tools 18. This microarray, dubbed rMNChip, focuses on mitochondrial and mitochondria-related nuclear genes in the rat so as to specifically address the neuronal bioenergetics hypothesized to be involved in PTSD.

We describe a rat model of post traumatic stress disorder (PTSD) that reveals the persistent alterations in neuroendocrine function and the delayed long-term, exaggerated fear response, characteristic of PTSD patients. The animal model and methods described here are useful for correlating biomarkers in brain nuclei, which are mechanistic but cannot be measured in patients, with biomarkers in peripheral white blood cells, which can.

المؤشرات الحيوية في نموذج حيواني لكشف الاقتران العصبية، الدموية، والسلوكية للPTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for ...

Utilizing Transcranial Magnetic Stimulation to Study the Human Neuromuscular System

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade. While the use of TMS has expanded to the study of many systems and processes during this time, the original application and perhaps one of the most common uses of TMS involves studying the physiology, plasticity and function of the human neuromuscular system. Single pulse TMS applied to the motor cortex excites pyramidal neurons transsynaptically 2 (Figure 1) and results in a measurable electromyographic response that can be used to study and evaluate the integrity and excitability of the corticospinal tract in humans 3. Additionally, recent advances in magnetic stimulation now allows for partitioning of cortical versus spinal excitability 4,5. For example, paired-pulse TMS can be used to assess intracortical facilitatory and inhibitory properties by combining a conditioning stimulus and a test stimulus at different interstimulus intervals 3,4,6-8. In this video article we will demonstrate the methodological and technical aspects of these techniques. Specifically, we will demonstrate single-pulse and paired-pulse TMS techniques as applied to the flexor carpi radialis (FCR) muscle as well as the erector spinae (ES) musculature. Our laboratory studies the FCR muscle as it is of interest to our research on the effects of wrist-hand cast immobilization on reduced muscle performance6,9, and we study the ES muscles due to these muscles clinical relevance as it relates to low back pain8. With this stated, we should note that TMS has been used to study many muscles of the hand, arm and legs, and should iterate that our demonstrations in the FCR and ES muscle groups are only selected examples of TMS being used to study the human neuromuscular system.

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive tool to gain insight on the physiology and function of the human nervous system. Here, we present our TMS techniques to study cortical excitability of the upper limb and lumbar musculature.

استخدام التنشيط المغناطيسي عبر الجمجمة لدراسة النظام العصبي العضلي الإنسان

Transcranial magnetic stimulation (TMS) has been in use for more than 20 years 1, and has grown exponentially in popularity over the past decade.  While ...

Human Neuroendocrine Tumor Cell Lines as a Three-Dimensional Model for the Study of Human Neuroendocrine Tumor Therapy

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human malignancies.1 Other than surgery for the minority of patients who present with localized disease, there is little or no survival benefit of systemic therapy. Therefore, there is a great need to better understand the biology of NETs, and in particular define new therapeutic targets for patients with nonresectable or metastatic neuroendocrine tumors. 3D cell culture is becoming a popular method for drug screening due to its relevance in modeling the in vivo tumor tissue organization and microenvironment.2,3 The 3D multicellular spheroids could provide valuable information in a more timely and less expensive manner than directly proceeding from 2D cell culture experiments to animal (murine) models.
To facilitate the discovery of new therapeutics for NET patients, we have developed an in vitro 3D multicellular spheroids model using the human NET cell lines. The NET cells are plated in a non-adhesive agarose-coated 24-well plate and incubated under physiological conditions (5% CO2, 37 &deg;C) with a very slow agitation for 16-24 hr after plating. The cells form multicellular spheroids starting on the 3rd or 4th day. The spheroids become more spherical by the 6th day, at which point the drug treatments are initiated. The efficacy of the drug treatments on the NET spheroids is monitored based on the morphology, shape and size of the spheroids with a phase-contrast light microscope. The size of the spheroids is estimated automatically using a custom-developed MATLAB program based on an active contour algorithm. Further, we demonstrate a simple method to process the HistoGel embedding on these 3D spheroids, allowing the use of standard histological and immunohistochemical techniques. 
This is the first report on generating 3D spheroids using NET cell lines to examine the effect of therapeutic drugs. We have also performed histology on these 3D spheroids, and displayed an example of a single drug's effect on growth and proliferation of the NET spheroids. Our results support that the NET spheroids are valuable for further studies of NET biology and drug development.

We present a simple agarose overlay platform to grow 3D multicellular spheroids using neuroendocrine cancer cell lines. This method provides a very convenient way to examine the effect of therapeutic drugs on the neuroendocrine tumor cells. It could also help us establish human neuroendocrine tumor spheroids for cancer therapy.

الإنسان الخلية السرطانية الهرموني العصبي خطوط بمثابة نموذج ثلاثي الأبعاد لدراسة الإنسان علاج ورم الغدد الصم العصبية

Neuroendocrine tumors (NETs) are rare tumors, with an incidence of two per 100,&#x200A;000 individuals per year, and they account for 0.5% of all human ...

Isolation and Immortalization of Patient-derived Cell Lines from Muscle Biopsy for Disease Modeling

The generation of patient-specific cell lines represents an invaluable tool for diagnostic or translational research, and these cells can be collected from skin or muscle biopsy tissue available during the patient&#8217;s diagnostic workup. In this protocol, we describe a technique for live cell isolation from small amounts of muscle or skin tissue for primary cell culture. Additionally, we provide a technique for the immortalization of myogenic cell lines and fibroblast cell lines from primary cells. Once cell lines are immortalized, substantial expansion of patient-derived cells can be achieved. Immortalized cells are amenable to many downstream applications, including drug screening and in vitro correction of the genetic mutation. Altogether, these protocols provide a reliable tool to generate and preserve patient-derived cells for downstream applications.

This protocol describes techniques for live cell isolation and primary culture of myogenic and fibroblast cell lines from muscle or skin tissue. A technique for the immortalization of these cell lines is also described. Altogether, these protocols provide a reliable tool to generate and preserve patient-derived cells for downstream applications.

العزلة وتخليد خطوط الخلايا المشتقة من المريض من خزعة العضلات لمرض النمذجة

The generation of patient-specific cell lines represents an invaluable tool for diagnostic or translational research, and these cells can be collected ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including Parkinson's and Huntington's can disrupt it. People with Parkinson's disease, for example, tend to have increased saccadic latencies. Consequently, the quantitative measurement of saccadic eye movements has received considerable attention as a potential biomarker for neurodegenerative conditions. A lot more can be learned about the brain in both health and disease by observing what happens to eye movements when the function of specific brain areas is perturbed. Deep brain stimulation is a surgical intervention used for the management of a range of neurological conditions including Parkinson's disease, in which stimulating electrodes are placed in specific brain areas including several sites in the basal ganglia. Eye movement measurements can then be made with the stimulator systems both off and on and the results compared. With suitable experimental design, this approach can be used to study the pathophysiology of the disease being treated, the mechanism by which DBS exerts it beneficial effects, and even aspects of normal neurophysiology.

This paper describes the use of quantitative measurement of eye movements in conjunction with stimulation of focal areas of the deep brain in order to study physiology, pathophysiology, and the mechanisms of deep brain stimulation.

باستخدام Saccadometry مع ديب تحفيز الدماغ لدراسة العادية والمرضية وظيفة الدماغ

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

A Phenotyping Regimen for Genetically Modified Mice Used to Study Genes Implicated in Human Diseases of Aging

Age-related diseases are becoming increasingly prevalent and the burden continues to grow as our population ages. Effective treatments are necessary to lessen the impact of debilitating conditions but remain elusive in many cases. Only by understanding the causes and pathology of diseases associated with aging, can scientists begin to identify potential therapeutic targets and develop strategies for intervention. The most common age-related conditions are neurodegenerative disorders such as Parkinson's disease and blindness. Age-related macular degeneration (AMD) is the leading cause of blindness in the elderly. Genome wide association studies have previously identified loci that are associated with increased susceptibility to this disease and identified two regions of interest: complement factor H (CFH) and the 10q26 locus, where the age-related maculopathy susceptibility 2 (ARMS2) and high-temperature requirement factor A1 (HtrA1) genes are located. CFH acts as a negative regulator of the alternative pathway (AP) of the complement system while HtrA1 is an extracellular serine protease. ARMS2 is located upstream of HtrA1 in the primate genome, although the gene is absent in mice. To study the effects of these genes, humanized knock-in mouse lines of Cfh and ARMS2, knockouts of Cfh, HtrA1, HtrA2, HtrA3 and HtrA4 as well as a conditional neural deletion of HtrA2 were generated. Of all the genetically engineered mice produced only mice lacking HtrA2, either systemically or in neural tissues, displayed clear phenotypes. In order to examine these mice thoroughly and systematically, an initial phenotyping schedule was established, consisting of a series of tests related to two main diseases of interest: AMD and Parkinson's. Genetically modified mice can be subjected to appropriate experiments to identify phenotypes that may be related to the associated diseases in humans. A phenotyping regimen with a mitochondrial focus is presented here alongside representative results from the tests of interest.

A reverse-genetics approach to understanding gene families associated with human disease is presented, using mouse as a model system, and the subsequent mouse phenotyping schedule is described. Because mice defective in a gene of interest, HtrA2, manifested Parkinsonian symptoms, the phenotyping regimen is focused on identifying neurological defects.

وPhenotyping حمية لالفئران المعدلة وراثيا المستخدمة لدراسة الجينات المتورطة في الأمراض البشرية الشيخوخة

Age-related diseases are becoming increasingly prevalent and the burden continues to grow as our population ages. Effective treatments are necessary to ...

Setting Up a Stroke Team Algorithm and Conducting Simulation-based Training in the Emergency Department - A Practical Guide

Time is of the essence when caring for an acute stroke patient. The ultimate goal is to restore blood flow to the ischemic brain. This can be&#160;achieved by either&#160;thrombolysis with recombinant tissue-plasminogen activator (rt-PA), the standard therapy for stroke patients who present within the first hours of symptom onset without contraindications, or by an endovascular approach, if a proximal brain vessel occlusion is detected. As the efficacy of both therapies declines over time, every minute saved along the way will improve the patient&#39;s outcome.
This critical situation requires thorough work and precise communication with the patient, the family and colleagues from different professions to acquire all relevant information and reach the right decision while carefully monitoring the patient. This is a high fidelity situation. In nonmedical high-fidelity environments such as aviation, Crew Resource Management (CRM) is used to enhance safety and team efficiency.
This guide shows how a Stroke Team algorithm, which is transferable to other hospital settings, was established and how regular simulation-based trainings were performed. It requires determination and endurance to maintain these time-consuming simulation trainings on a regular basis over the course of time. However, the resulting improvement of team spirit and excellent door-to-needle times will benefit both the patients and the work environment in any hospital.
A dedicated Stroke Team of 7 persons who are notified 24/7 by a collective call via speed dial and run a binding algorithm that takes approximately 20 min, was established. To train everybody involved in this algorithm, a simulation-based team training for all new Stroke Team members was conceived and conducted at monthly intervals. This led to a relevant and sustained reduction of the mean door-to-needle time to 25 min, and enhanced the feeling of stroke readiness especially in junior doctors and nurses.

Every min counts in acute stroke care. This guide shows how to establish a Stroke Team algorithm and enhance its performance with regular simulation training. The principles of Crew Resource Management (CRM) facilitate a straight workflow, reduce door-to-needle times and increase staff satisfaction.

إعداد السكتة الدماغية فريق خوارزمية وإجراء التدريب القائم على المحاكاة في قسم الطوارئ - دليل عملي

Time is of the essence when caring for an acute stroke patient. The ultimate goal is to restore blood flow to the ischemic brain. This can ...

Automated Radiochemical Synthesis of [18F]3F4AP: A Novel PET Tracer for Imaging Demyelinating Diseases

3-[18F]fluoro-4-aminopyridine, [18F]3F4AP, is a radiofluorinated analog of the FDA-approved drug for multiple sclerosis 4-aminopyridine (4AP). This compound is currently under investigation as a PET tracer for demyelination. We recently described a novel chemical reaction to produce metafluorinated pyridines consisting of direct fluorination of a pyridine N-oxide and the utilization of this reaction for the radiochemical synthesis of [18F]3F4AP. In this article, we demonstrate how to produce this tracer using an automated synthesizer and an in-house made flow hydrogenation reactor. We also show the standard quality control procedures performed before releasing the radiotracer for preclinical animal imaging studies. This semi-automated procedure may serve as the basis for future production of [18F]3F4AP for clinical studies.

Automated Radiochemical Synthesis of [18F]3F4AP: A Novel PET Tracer for Imaging Demyelinating Diseases

We demonstrate the semi-automated radiochemical synthesis of [18F]3F4AP and quality control procedures.

الآلي التجميع الإشعاعي الكيميائي [<sup&gt; 18</sup&gt; F] 3F4AP: رواية بيت التصوير للتصوير الأمراض المزيلة

3-[18F]fluoro-4-aminopyridine, [18F]3F4AP, is a radiofluorinated analog of the FDA-approved drug for multiple sclerosis 4-aminopyridine (4AP). This ...

Using Retinal Imaging to Study Dementia

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central nervous system (CNS) and shares prominent similarities with the brain in terms of embryological origin, anatomical features and physiological properties.&#160; The vascular and neuronal structure in the retina can now be visualized easily and non-invasively using retinal imaging techniques, including fundus photography and optical coherence tomography (OCT), and quantified semi-automatically using computer-assisted analysis programs. Studying the associations between vascular and neuronal changes in the retina and dementia could improve our understanding of dementia and, potentially, aid in diagnosis and risk assessment.&#160; This protocol aims to describe a method of quantifying and analyzing retinal vasculature and neuronal structure, which are potentially associated with dementia. This protocol also provides examples of retinal changes in subjects with dementia, and discusses technical issues and current limitations of retinal imaging.

The retina shares prominent similarities with the brain and thus represents a unique window to study vasculature and neuronal structure in the brain non-invasively. This protocol describes a method to study dementia using retinal imaging techniques. This method can potentially aid in diagnosis and risk assessment of dementia.

باستخدام تصوير الشبكية لدراسة الخرف

The retina offers a unique &#8220;window&#8221; to study pathophysiological processes of dementia in the brain, as it is an extension of the central ...