Name: real-time impedance-based cell analyzer as a tool to delineate molecular pathways involved in neurotoxicity and neuroprotection in a neuronal cell line
Uploaded: 2014-08-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 23 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Real-Time Impedance-based Cell Analyzer as a Tool to Delineate Molecular Pathways Involved in Neurotoxicity and Neuroprotection in a Neuronal Cell Line at JoV

Financial support for the experiments presented in the study was provided by the Marie Heim-V&#246;gtlin program of the Swiss National Science Foundation.
We thank Ms. Johanna Nyffeler for developing a set of modified MATLAB programs for screening for statistically significant differences in real-time cell analyzer&#8217;s data and Dr. Yama Abassi for helpful discussion.

1 준비 <ol><li> 37 ° C에서 5 % CO 2 세트 조직 문화 인큐베이터에서 실시간 세포 분석기의 역을 놓습니다. 멸균 조건 하에서 조직 배양 후드 내의 모든 세포 배양 처리 및 약리 치료를 수행한다. </li><li> NOTE : 표준 배양 조건에 비해 서로 다른 온도 설정을 필요로하는 신경 세포 라인, 그에 따라 조정되어야한다. 약하게 부착 세포주를 들어, E-96 플레이트의 웰의 바닥에 금 미소 전극과 세포의 상호 작용을 용이하게하기 위해 코팅제를 사용한다. </li><li> (적당한 용매에 신경 보호제 또는 두번째 메신저 경로 억제제 - 디메틸 설폭 사이드 또는 멸균) 1000 배 스톡 세포 배양 치료를위한 약물 화합물의 솔루션을 준비하고 -20 ° C에 저장합니다. 다음과 같은 치료에 차량과 같은 용매를 사용합니다. </li><li> DMEM / F1 문화 인간 신경 모세포종 SK-N-SH 세포이 매체는, 약 75 %의 밀도로 175cm 2면과 세포 배양 플라스크에서 10 % 태아 소 혈청 (FBS) (증식 배지)로 보충. 세포 증식 및 세포 독성에 대한 응답 속도의 관점에서 실험 사이의 일관성을 확인하기 위해 (약 10 유로의) 범위 내에서 세포 통로 번호를 유지합니다. 하부 통로 번호가 바람직하다. </li><li> PBS에 부착 SK-N-SH 세포 층을 세척하고, 37 ℃에서 5 분 동안 0.05 % 트립신-EDTA 용액으로를 Trypsinize. 원심 분리기는 5 분 동안 170 × g에서 세포를 트립신을 제거합니다. 10 ml의 증식 배지에서 세포를 재현 탁. 홀 셀 카운터 셀 카운트 및 증식 배지로 희석하여 세포를 300,000 세포 / ml의 세포 수를 조정한다. </li></ol> 2 도금 및 SK-N-SH 세포의 증식 <ol><li> E-플레이트 (96)의 각 웰에 100 ㎕의 증식 매체를 추가하고 평형을 RT에서 조직 문화 후드에서 30 분 정도 둡니다. E-괞 찮아 삽입37 ° C에서의 CO 2 배양기에서 실시간 세포 분석기 역에서 테 96. </li><li> 실시간 셀 분석기 소프트웨어를 시작. 레이아웃 페이지에서 우물 실험에 포함 된 선택하고 편집 상자에 셀 타입, 휴대폰 번호, 이름 및 세포 치료에 사용되는 화학 물질의 농도에 대한 정보를 입력합니다. 참고 :이 프로토콜의 목적을 위해 최소 4 회 반복 각각의 치료를 위해 사용하는 것이 좋습니다. </li><li> 스케줄 소프트웨어 페이지 실험에서, 세포 지수와 각 단계의 스위프 사이의 간격을 측정 스위프의 번호를 선택하여 포함 &quot;단계&quot;를 결정한다. 1 단계는 배경에 소정의 측정되기 때문에, 셀 인덱스 96 시간 동안 15 분마다 측정하고, 2 단계로 설정 &quot;하는 단계를 추가&quot;를 선택한다. 참고 : 치료를 들어,있는 빠른 반응 속도와 효과가 예상되는 짧은 간격으로 스윕을 설정합니다. </li><li> 자동으로 미리 정해진 단계를 시작하려면 시작을 클릭 한및 매체의 배경 임피던스를 측정한다. 세포를 웰에 첨가하면이 값이 자동으로 각 데이터 포인트에서 소프트웨어에 의해 감산된다. </li><li> 증식 배지에서 300,000 세포 / ml의 1.5 이전 단계에서 제조 됨) 세포 현탁액을 사용한다. / 웰 세포 독성 / 신경 연구와 잘 세포 증식 연구를위한 15,000 세포 / 30,000 세포. E-플레이트를 꺼내 세포 독성 / 신경 연구를 위해 잘 당 100 ㎕의 세포 현탁액을 추가하고 세포 증식 연구를 위해 잘 당 50 μL 세포 현탁액 50 ㎕의 증식 매체를 추가 할 수 있습니다. 물론 당 도금 셀의 수는 경험적으로 각 세포주에 대해 최적화 될 필요가있다. </li><li> 조심스럽게 세포의 경우에도 도금 E-플레이트 96 소용돌이 친다. 세포가 웰의 바닥에 균일하게 정착 할 수 있도록 RT에서 조직 배양 후드에서 30 분 동안 E-플레이트 (96)를 떠난다. </li><li> 실시간 세포 분석 국에 E-플레이트 (96)를 삽입하고 일정 페이지에 2 단계를 시작연령. 플롯 페이지 및 소프트웨어 셀 인덱스 페이지 원시 셀 색인 데이터 셀 곡선을 보면 실험 내내 셀 인덱스 값을 모니터한다. </li></ol> 3 혈청 박탈 <ol><li> 24 시간 후 세포를 도금 실험을 일시 중지하고, 실시간 셀 분석기 역 E-플레이트 (96)를 제거한다. DMEM / F12의 무 혈청 배지로 1000 배 주식에서 두번째 메신저 억제제를 희석 - 200에 최종 농도 ×. 각각의 경로를 억제하기 위해, 두번째 메신저 경로의 1 μL 억제제가 30 분 세포 독성을 시작하기 전에 신경 독성 / 신경에서의 참여를 판정하는과 세포를 치료. 역에 E-플레이트 (96)를 돌려 실험 휴대 지수 측정을 다시 시작합니다. </li><li> 30 분 후 다시 실험을 일시 중지합니다. 조심스럽게 부착 된 세포층을 방해하지 않도록주의하면서 피펫 (또는 멀티 채널 피펫)와 E-플레이트에서 완전히 96 우물을 확산 매체를 제거웰의 코너 피펫 팁의 끝을 지시함으로써. 200 μL / 무 혈청 DMEM / F12 배지 (혈청 박탈 매체)의도를 추가합니다. 세포의 기계적 교반을 최소화하는 세포 배양 배지의 신속한 교환을 보장한다. </li><li> 화합물을 희석하는 최종 농도 × 200 무 혈청 DMEM / F12 매체와 1000 배의 재고 자신의 신경에 미치는 영향을 평가한다. 1 ㎕의 화합물을 추가하는 것은 자신의 신경 보호 효과와 실험 계획에 따라 개별 우물에서 두번째 메신저 경로의 1 μL 억제제 테스트합니다. </li><li> 확산 연구에 대한 세포에서 매체를 변경하지 않습니다. 물론 당 1 μL로 처리 증식 배지에서 문화를 계속 확산 매체의 최종 농도 × 200에 1000 배의 재고에서 테스트 할 화합물을 희석. </li><li> 이전에 설정 한 96 시간 동안 셀 지수 측정과 매 15 분을 계속 실험을 다시 시작합니다. </li></ol> (4) 데이터(분석) <ol><li> 신경 독성은 / 신경 데이터는 플롯 페이지의 &quot;시간을 정상화&quot; &quot;표준화 된 셀 인덱스&quot;를 선택하여 실험 간의 편차를 줄이고하기 위해 약물 치료 또는 매체 변경 전 마지막 포인트로 셀 인덱스를 정상화. </li><li> 관심의 실험 조건에 대한 플롯 페이지의 우물을 선택하고 정규화 된 셀 인덱스 곡선을 그릴 &quot;추가&quot;를 클릭합니다. 또는 시간의 함수로 정규화 된 셀 인덱스 곡선으로 두번째 메신저 억제의 신경 독성 / 신경 보호 효과의 반응 속도를 관찰한다. </li><li> 증식에 대한 신경 보호 효과 / 신경 독성 효과에 관여되는지 여부를 평가하기 위해 시간의 함수로서 증식 배지에서 시험 약물 치료 용 세포 지수 곡선을 관찰한다. </li><li> 결과의 통계적인 평가를 개시 엑셀 파일로 셀 색인 소프트웨어 페이지의 모든 셀 인덱스 시점에 대한 정보를 내보내는 실험 <br/&gt; NOTE : 통계 분석에서 초기 단계의 p 값, 웰치 t-테스트를​​ 사용하여 개질 MATLAB 프로그램 세트 semilogarithmically 플롯으로 (보조 코드 파일로 제공되는)의 시간 척도에 대하여 반전 축을 이용한다. 이러한 프로그램은, 전체 실시간 셀 분석기 실험의 시간 과정을 통해 P-값의 검출을 허용하고, 따라서보다 상세한 통계적 분석 시점의 선택을 돕기. 프로그램에 대한 자세한 내용은 보충 자료를 참조하십시오. </li><li> 특정 시점에서 다른 처리 조건 하에서 셀 인덱스 값의 차이의 통계적 분석을 위해, 반출 엑셀 파일에서 각각의 시점에서 셀을 선택 인덱스 값. 통계 소프트웨어를 이용하여 사후 시험 뒤에 분산의 단방향 또는 양방향 분석 (ANOVA)으로 선택한 시점에서 셀 인덱스 값들을 분석한다. </li></ol>

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	<li>Cavallucci, V., D'Amelio, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matter+of+life+and+death:+the+pharmacological+approaches+targeting+apoptosis+in+brain+diseases.">Matter of life and death: the pharmacological approaches targeting apoptosis in brain diseases.</a> Curr. Pharm. Des. 17 (3), 215-229 (2011).</li><li>Bull, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HPA+CHaPD+001:+Review+of+Environmental+Chemicals+and+Neurotoxicity.">HPA CHaPD 001: Review of Environmental Chemicals and Neurotoxicity.</a> Focus on Neurological Diseases. , (2007).</li><li>Ke, N., Wang, X., Xu, X., Abassi, Y. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+xCELLigence+system+for+real-time+and+label-free+monitoring+of+cell+viability.">The xCELLigence system for real-time and label-free monitoring of cell viability.</a> Methods Mol. Biol. 740, 33-43 (2011).</li><li>Limame, 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=Comparative+analysis+of+dynamic+cell+viability,+migration+and+invasion+assessments+by+novel+real-time+technology+and+classic+endpoint+assays.">Comparative analysis of dynamic cell viability, migration and invasion assessments by novel real-time technology and classic endpoint assays.</a> PLoS One. 7 (10), e46536 (2012).</li><li>Diemert, 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=Impedance+measurement+for+real-time+detection+of+neuronal+cell+death.">Impedance measurement for real-time detection of neuronal cell death.</a> J. Neurosci. Methods. 203 (1), 69-77 (2012).</li><li>Kustermann, 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=A+label-free,+impedance-based+real+time+assay+to+identify+drug-induced+toxicities+and+differentiate+cytostatic+from+cytotoxic+effects.">A label-free, impedance-based real time assay to identify drug-induced toxicities and differentiate cytostatic from cytotoxic effects.</a> Toxicol In Vitro. 27 (5), 1589-1595 (2013).</li><li>Marinova, Z., Walitza, S., Gr&#252;nblatt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5-HT2A+serotonin+receptor+agonist+DOI+alleviates+cytotoxicity+in+neuroblastoma+cells:+role+of+the+ERK+pathway.">5-HT2A serotonin receptor agonist DOI alleviates cytotoxicity in neuroblastoma cells: role of the ERK pathway.</a> Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 44, 64-72 (2013).</li><li>Gonz&#225;lez-Maeso, 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=Hallucinogens+recruit+specific+cortical+5-HT(2A)+receptor-mediated+signaling+pathways+to+affect+behavior.">Hallucinogens recruit specific cortical 5-HT(2A) receptor-mediated signaling pathways to affect behavior.</a> Neuron. 53 (3), 439-452 (2007).</li><li>Tsuchioka, M., Takebayashi, M., Hisaoka, K., Maeda, N., Nakata, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serotonin+(5-HT)+induces+glial+cell+line-derived+neurotrophic+factor+(GDNF)+mRNA+expression+via+the+transactivation+of+fibroblast+growth+factor+receptor+2+(FGFR2)+in+rat+C6+glioma+cells.">Serotonin (5-HT) induces glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) mRNA expression via the transactivation of fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2) in rat C6 glioma cells.</a> J. Neurochem. 106 (1), 244-257 (2008).</li><li>Galante, 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=Differential+toxicity,+conformation+and+morphology+of+typical+initial+aggregation+states+of+A&#946;1-42+and+A&#946;py3-42+beta-amyloids.">Differential toxicity, conformation and morphology of typical initial aggregation states of A&#946;1-42 and A&#946;py3-42 beta-amyloids.</a> Int. J. Biochem. Cell. Biol. 44 (11), 2085-2093 (2012).</li><li>Sheline, C. T., Cai, A. L., Zhu, J., Shi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serum+or+target+deprivation-induced+neuronal+death+causes+oxidative+neuronal+accumulation+of+Zn2+and+loss+of+NAD.">Serum or target deprivation-induced neuronal death causes oxidative neuronal accumulation of Zn2+and loss of NAD.</a> Eur. J. Neurosci. 32, 894-904 (2010).</li></ol>

현재 비디오 기사에 대한 출판 비용은 &quot;ACEA 생명 과학&quot;에 의해 후원되었다.

현재 프로토콜은 연속적 및 라벨없는 조건에서 신경 세포주에서 화합물의 신경 / 신경 독성 효과를 평가하기 위해 상기 효과에 관련된 제 메신저 경로에 대한 통찰력을 얻기 위해 실시간 셀 분석기의 유틸리티를 제공한다. 세포 독성 및 세포 증식에​​ 대한 약물의 효과를 연구하기 위해 실시간 셀 분석기 효용은 일반적으로 인식 되더라도, 단지 몇 연구는 신경 관련 세포 ?...

신경 세포의 사멸이 많은 뇌 관련 질환의 병태 생리 1에서 중요한 역할을한다. 체외 독성 분석의 신뢰성 및 높은 처리량의 가용성은 신경 독성의 메커니즘에 대한 통찰력을 얻기 위해 약물 개발이의 치료 후보로 신경 분자를 선택하기 위해 매우 중요합니다. 그러나 가장 널리 운동 해상도를 허용하지 않는 하나의 시간 시점에서 신경 독성 / 신경을 평가 체외 신경 독성 assays.They 사용에 많은 제한이있다; 종종 신호 전달 경로를 방해하고 같은 세포 집단에서 추가 연구를 제한하고, 종종 노동 집약적이며, 많은 경우에 기계적인 통찰력을 제공하지 않습니다 수 있습니다 라벨 또는 프로브를 사용합니다. 본 연구에서 우리는 실시간 미만 신경 세포주에서 세포 독성 및 신경 보호를 결정하기 위해 실시간 임피던스 기반 세포 분석기의 유용성을 증명 라벨없는조건 효과에 관련된 제 메신저 경로의 분석을 통해 하류 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하고. 이전의 연구는 표준 기법 3,4,5,6 비해 세포 독성은 물론 세포주에서 세포 증식에 미치는 영향을 결정하기 위해 실시간 세포 분석의 유효성을 확인했다. 예를 들어, 상관 관계는 기저 증식 조건 및 HeLa 세포에서 3 개의 다른 독성 패러다임 후 여러 시점에서 표준 세포 생존 WST-1 분석의 판독 및 셀 인덱스 값 사이에서 관찰되었다. 셀 지수 측정에 의해 평가하고 표준 적 사용 sulforhodamine의 B (SRB) 분석 4시 미세 소관 안정 파클리탁셀과 자극 A549 및 MDA-MB-231 세포의 증식과 세포 독성은 매우 유사한 값을 나타내었다. 불후의 해마 신경 세포의 신경 세포 라인에서 HT-22 세포 지수 측정은 자신의 능력 t에 대해 검증 하였다O 널리 사용되는 3 - (4,5 - 디메틸 -2 - 일)에 대해 세포 증식, 글루타메이트 독성 세포 보호 및 2,5 - 디 페닐 테트라 졸륨 브로마이드 (MTT) 분석 (5)를 검출한다. 같은 연구에서, MTT 분석 결과 및 셀 인덱스 측정은 또한 팬 카스파 제 억제제 QVD (5)에 의해 성장 인자 결핍 및 세포 독성의 복구 후 신경 전구 세포의 증식, 세포 독성을 측정하는 상관 관계. Vandetanib (혈관 내피 성장 인자 수용체 및 표피 성장 인자 수용체 억제제)으로 NIH 3T3 세포에서 유도 된 세포 독성 세포 인덱스 값 또는 중성 적색 흡수 분석법 (6)로 측정 유사한 결과를 보였다. 우리가 최근 세로토닌 2A의 신경 보호 효과를 평가하기 위해 실시간 세포 분석 시스템을 사용 하였다 (5-HT 2A) 수용체 작용제, (±) -2,5 - 디메 톡시 4 - iodoamphetamine 염산염 신경 세포주 (DOI) ( SK-N-SH 세포)와 세코의 참​​여에 대한 검사관찰 된 신경 보호 (7) 상에 화학적 억제의 효과를 모니터링을 통해 차 메신저 경로. 흥미롭게도, 5-HT의 2A 수용체는 일반적으로 별개의 두번째 메신저 경로 팔 모두를 활성화시킬 수있다 (DOI 및 lisuride 각각 같은) 환각 및 nonhallucinogenic 모두 효능을 가지고 있습니다. 제시된 기술의 이점은, 일의 과정에서 세포 생존에 대한 정보를 실시간으로 수집하는 신경에​​ 대한 증식 효과 가능한 공헌을 평가하고 최적 시간을 선택하는 제 메신저 경로가 관여 묘사 할 수 있다는 점이다 같은 세포 집단에 대한 자세한 엔드 포인트의 연구. 현재 프로토콜의 워크 플로우의 개략도는 그림 1에 제시되어있다.

<table><tbody><tr><td>xCELLigence&amp;nbsp; RTCA SP system bundle</td><td>ACEA Biosciences</td><td>No: 00380601030</td><td>Consists of RTCA Analyzer, RTCA SP Station and RTCA Control Unit</td></tr><tr><td>E-plate 96</td><td>ACEA Biosciences</td><td>No: 05232368001</td><td>For culturing the cells, inserted in the RTCA SP Station</td></tr><tr><td>SK-N-SH cells</td><td>ATCC (in partnership with LGC Standards)</td><td>HTB-11</td><td>Can be replaced by another adherent neuronal cell line of interest</td></tr><tr><td>DMEM/F12&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D8437</td><td>Cell culture medium</td></tr><tr><td>Fetal bovine serum</td><td>Life Technologies</td><td>16140-063</td><td>Supplements proliferation, but not serum deprivation medium</td></tr><tr><td>Tissue culture flask T175</td><td>Sarstedt</td><td>83.1812.302</td><td>For culturing cells, which will be later plated on the E-Plate 96</td></tr><tr><td>0.05% Trypsin-EDTA</td><td>Life Technologies</td><td>25300-054</td><td>For trypsinization of cells cultured in tissue culture flasks</td></tr><tr><td>Scepter 2.0 cell counter</td><td>Merck Millipore</td><td>PHCC20060</td><td>Automated cell counter</td></tr><tr><td>Phosphate-buffered saline</td><td>Life Technologies</td><td>10010-015</td><td>For washing the cells</td></tr><tr><td>(&amp;plusmn;)-DOI hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D101</td><td>5-HT2A agonist for cell culture treatment</td></tr><tr><td>LY-294002 hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L9908</td><td>PI3-K inhibitor for cell culture treatment&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Lisuride maleate</td><td>Tocris Bioscience</td><td>4052</td><td>Compound with 5-HT2A agonistic activity for cell culture treatment</td></tr><tr><td>Dimethyl sulfoxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D4540</td><td>For dissolving LY-294002 and lisuride maleate</td></tr></tbody></table>

real-time impedance-based cell analyzer as a tool to delineate molecular pathways involved in neurotoxicity and neuroprotection in a neuronal cell line

많은 뇌 관련 질환은 병태 생리에 관여하는 신경 세포의 죽음이있다. 약물과 신경 / 신경 독성의 분자 메커니즘에 대한 통찰력을 확보하고 잠재적으로 신약 개발을 촉진 할 수 있습니다 도움이 될 관련 다운 스트림 경로의 신경 또는 신경 독성 효과를 연구하기 위해 체외 모델에서 개선. 그러나, 기존의 많은 시험 관내 독성 분석법은 중요한 제한이 - 가장 안 시간 코스 및 효과의 동력학을 관찰 할 수 있도록, 하나의 시점에서 신경 보호 및 신경 독성을 평가한다. 또한, 실시간으로 신경 보호에 관여하는 신호 전달 경로 다운 스트림에 대한 정보를 수집 할 수있는 기회는 매우 중요하다. 현재의 프로토콜에서는 라벨없는 실시간 condit하에 신경 세포주에서 세로토닌 2A (5-HT의 2A) 수용체 작용제의 신경 보호 효과를 결정하기 위해 실시간 임피던스 기반 세포 분석기의 사용을 설명임피던스 측정을 이용하여 이온. 더욱이, 우리는 제 메신저 경로의 억제제는 신경 보호 효과에 관여하는 분자 스트림을 묘사하기 위해 사용될 수 있음을 보여준다. 우리는 또한 세포 증식에​​ 영향이 관찰 된 신경 보호 효과에 기여 여부를 확인하려면이 기술의 유틸리티를 설명합니다. 시스템은, 웰의 바닥 표면에 금 미세 전극 배열을 교대 셀 센서로서 포함 E-플레이트라고도 특수 마이크로 플레이트를 이용한다. 임피던스 읽기가 부착 세포, 세포 생존, 형태, 및 접착 숫자로 변경된다. 셀 인덱스라는 무 차원 파라미터는 전기 임피던스 측정으로부터 도출되고, 상기 셀의 상태를 나타내는 데 사용된다. 전반적으로, 실시간 임피던스 기반 세포 분석기는 더 기여 실시간, 신경 보호 및 신경 독성의 라벨없는 평가, 및 제 메신저 경로 개입의 평가를 허용치료 후보를 선택하기위한 시험 관내에서 잠재 신경 화합물의 상세하고 높은 처리량 평가.

<html> 혈청 부족은 실시간 셀 분석기로 연속적으로 모니터링 할 수있다 셀 인덱스 값에서 감소하는 리드 세포 신경 독성 자극 제시된 기법 및 특정 신경 독성 자극과 연구 세포 유형에 의존하는 역학과 실시간으로 모니터링 할 수있다 셀 인덱스 값의 저하를 초래할.도 2의 증가를 보여 SK-N-SH 세포는 고원 (녹색 선)과 박탈 매체 (빨간 선) 혈청하는 세포?...

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Real-Time Impedance-based Cell Analyzer as a Tool to Delineate Molecular Pathways Involved in Neurotoxicity and Neuroprotection in a Neuronal Cell Line

Improved in vitro neurotoxicity assays would aid the identification of new neuroprotective compounds. The utility of a real-time impedance-based cell analyzer to determine cytotoxicity and cytoprotection in neuronal cell lines and to delineate the involvement of second messenger pathways, thus gaining insight in the mechanism of neuroprotection is presented.

신경 세포주에 신경 독성과 신경에 관여하는 분자 진학의 윤곽을하는 도구로 실시간 임피던스 기반의 세포 분석기

Many brain-related disorders have neuronal cell death involved in their pathophysiology. Improved in vitro models to study neuroprotective or neurotoxic ...

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11.4K 조회수.  University of Zürich. Improved in vitro neurotoxicity assays would aid the identification of new neuroprotective compounds. The utility of a real-time impedance-based cell analyzer to determine cytotoxicity and cytoprotection in neuronal cell lines and to delineate the involvement of second messenger pathways, thus gaining insight in the mechanism of neuroprotection is presented.

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Preparation and Testing of Impedance-based Fluidic Biochips with RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluation of Drinking Water Samples for Toxicity

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity sensor. A monolayer of RTgill-W1 cells forms on the sensing electrodes enclosed within the biochips. The biochips are then used for testing in a field portable electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) device designed for rapid toxicity testing of drinking water. The manuscript further describes how to run a toxicity test using the prepared biochips. A control water sample and the test water sample are mixed with pre-measured powdered media and injected into separate channels of the biochip. Impedance readings from the sensing electrodes in each of the biochip channels are measured and compared by an automated statistical software program. The screen on the ECIS instrument will indicate either "Contamination Detected" or "No Contamination Detected" within an hour of sample injection. Advantages are ease of use and rapid response to a broad spectrum of inorganic and organic chemicals at concentrations that are relevant to human health concerns, as well as the long-term stability of stored biochips in a ready state for testing. Limitations are the requirement for cold storage of the biochips and limited sensitivity to cholinesterase-inhibiting pesticides. Applications for this toxicity detector are for rapid field-portable testing of drinking water supplies by Army Preventative Medicine personnel or for use at municipal water treatment facilities.

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial cells for use in a field portable electric cell-substrate impedance sensor. The protocol for running a rapid drinking water toxicity test with the sensor is also described.

준비 및 시험 독성에 대한 신속한 평가 음주의 물 샘플에 대한 RTgill-W1 세포와 유체 바이오칩을 임피던스 기반

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity ...

연구

환경과학

Regeneration of Arrayed Gold Microelectrodes Equipped for a Real-Time Cell Analyzer

The label-free cell-based assay is advantageous for biochemical study because of it does not require the use of experimental animals. Due to its ability to provide more dynamic information about cells under physiological conditions than classical biochemical assays, this label-free real-time cell assay based on the electric impedance principle is attracting more attention during the past decade. However, its practical utilization may be limited due to the relatively expensive cost of measurement, in which costly consumable disposable gold microchips are used for the cell analyzer. In this protocol, we have developed a general strategy to regenerate arrayed gold microelectrodes equipped for a commercial label-free cell analyzer. The regeneration process includes trypsin digestion, rinsing with ethanol and water, and a spinning step. The proposed method has been tested and shown to be effective for the regeneration and repeated usage of commercial electronic plates at least three times, which will help researchers save on the high running cost of real-time cell assays.

This protocol describes a general strategy to regenerate commercial arrayed gold microelectrodes equipped for a label-free cell analyzer aimed at saving on the high running costs ofmicrochip-based assays. The regeneration process includes trypsin digestion, rinsing with ethanol and water, and a spinning step, which enables repeated usage of microchips.

실시간 세포 분석기 장착 기준점과 골드 Microelectrodes의 재생

The label-free cell-based assay is advantageous for biochemical study because of it does not require the use of experimental animals. Due to its ability ...

생화학

A Neuronal and Astrocyte Co-Culture Assay for High Content Analysis of Neurotoxicity

High Content Analysis (HCA) assays combine cells and detection reagents with automated imaging and powerful image analysis algorithms, allowing measurement of multiple cellular phenotypes within a single assay. In this study, we utilized HCA to develop a novel assay for neurotoxicity. Neurotoxicity assessment represents an important part of drug safety evaluation, as well as being a significant focus of environmental protection efforts. Additionally, neurotoxicity is also a well-accepted in vitro marker of the development of neurodegenerative diseases such as Alzheimer's and Parkinson's diseases. Recently, the application of HCA to neuronal screening has been reported. By labeling neuronal cells with &beta;III-tubulin, HCA assays can provide high-throughput, non-subjective, quantitative measurements of parameters such as neuronal number, neurite count and neurite length, all of which can indicate neurotoxic effects. However, the role of astrocytes remains unexplored in these models. Astrocytes have an integral role in the maintenance of central nervous system (CNS) homeostasis, and are associated with both neuroprotection and neurodegradation when they are activated in response to toxic substances or disease states. GFAP is an intermediate filament protein expressed predominantly in the astrocytes of the CNS. Astrocytic activation (gliosis) leads to the upregulation of GFAP, commonly accompanied by astrocyte proliferation and hypertrophy. This process of reactive gliosis has been proposed as an early marker of damage to the nervous system. The traditional method for GFAP quantitation is by immunoassay. This approach is limited by an inability to provide information on cellular localization, morphology and cell number. We determined that HCA could be used to overcome these limitations and to simultaneously measure multiple features associated with gliosis - changes in GFAP expression, astrocyte hypertrophy, and astrocyte proliferation - within a single assay. In co-culture studies, astrocytes have been shown to protect neurons against several types of toxic insult and to critically influence neuronal survival. Recent studies have suggested that the use of astrocytes in an in vitro neurotoxicity test system may prove more relevant to human CNS structure and function than neuronal cells alone. Accordingly, we have developed an HCA assay for co-culture of neurons and astrocytes, comprised of protocols and validated, target-specific detection reagents for profiling &beta;III-tubulin and glial fibrillary acidic protein (GFAP). This assay enables simultaneous analysis of neurotoxicity, neurite outgrowth, gliosis, neuronal and astrocytic morphology and neuronal and astrocytic development in a wide variety of cellular models, representing a novel, non-subjective, high-throughput assay for neurotoxicity assessment. The assay holds great potential for enhanced detection of neurotoxicity and improved productivity in neuroscience research and drug discovery.

This article describes a novel protocol and reagent set designed for sensitive measurement of neurotoxic effects of compounds and treatments on co-cultures of neurons and astrocytes using high content analysis. Results demonstrate that high content analysis represents an exciting novel technology for neurotoxicity assessment.

Neurotoxicity 높은 컨텐츠 분석의 연결 및 Astrocyte 공동 문화 분석

High Content Analysis (HCA) assays combine cells and detection reagents with automated imaging and powerful image analysis algorithms, allowing ...

생물학

Real-Time Detection and Capture of Invasive Cell Subpopulations from Co-Cultures

Invasion and metastatic spread of cancer cells are the major cause of death from cancer. Assays developed early on to measure the invasive potential of cancer cell populations typically generate a single endpoint measurement that does not distinguish between cancer cell subpopulations with different invasive potential. Also, the tumor microenvironment consists of different resident stromal and immune cells that alter and participate in the invasive behavior of cancer cells. Invasion into tissues also plays a role in immune cell subpopulations fending off microorganisms or eliminating diseased cells from the parenchyma and endothelial cells during tissue remodeling and angiogenesis. Real-Time Cellular Analysis (RTCA) that utilizes impedance biosensors to monitor cell invasion was a major step forward beyond endpoint measurement of invasion: this provides continuous measurements over time and thus can reveal differences in invasion rates that are lost in the endpoint assay. Using current RTCA technology, we expanded dual-chamber arrays by adding a further chamber that can contain stromal and/or immune cells and allows measuring the rate of invasion under the influence of secreted factors from co-cultured stromal or immune cells over time. Beyond this, the unique design allows for detaching chambers at any time and isolating of the most invasive cancer cell, or other cell subpopulations that are present in heterogeneous mixes of tumor isolates tested. These most invasive cancer cells and other cell subpopulations drive malignant progression to metastatic disease, and their molecular characteristics are important for in-depth mechanistic studies, the development of diagnostic probes for their detection, and the assessment of vulnerabilities. Thus, the inclusion of small- or large-molecule drugs can be used to test the potential of therapies that target cancer and/or stromal cell subpopulations with the goal of inhibiting (e.g., cancer cells) or enhancing (e.g., immune cells) invasive behavior.

We describe an approach to detect and capture invasive cell subpopulations in real-time. The experimental design uses Real-Time Cellular Analysis by monitoring changes in the electric impedance of cells. Invasive cancer, immune, endothelial or stromal cells in complex tissues can be captured, and the impact of co-cultures can be assessed.

공동 배양물로부터의 침습적 세포 하위집단의 실시간 검출 및 포획

Invasion and metastatic spread of cancer cells are the major cause of death from cancer. Assays developed early on to measure the invasive potential of ...

암 연구학

A Neurite Outgrowth Assay and Neurotoxicity Assessment with Human Neural Progenitor Cell-Derived Neurons

Neurite outgrowth assay and neurotoxicity assessment are two major studies that can be performed using the presented method herein. This protocol provides reliable analysis of neuronal morphology together with quantitative measurements of modifications on neurite length and synaptic protein localization and abundance upon treatment with small molecule compounds. In addition to the application of the presented method in neurite outgrowth studies, neurotoxicity assessment can be performed to assess, distinguish and rank commercial chemical compounds based on their potential developmental neurotoxicity effect.
Even though cell lines are nowadays widely used in compound screening assays in neuroscience, they often differ genetically and phenotypically from their tissue origin. Primary cells, on the other hand, maintain important markers and functions observed in vivo. Therefore, due to the translation potential and physiological relevance that these cells could offer neurite outgrowth assay and neurotoxicity assessment can considerably benefit from using human neural progenitor cells (hNPCs) as the primary human cell model.
The presented method herein can be utilized to screen for the ability of compounds to induce neurite outgrowth and neurotoxicity by taking advantage of the human neural progenitor cell-derived neurons, a cell model closely representing human biology.&#34;

The presented protocol describes a method for a neurite outgrowth assay and neurotoxicity assessment of small molecule compounds.

인간 신경 전구 세포 유래 뉴런을 가진 Neurite 아웃growth 분석 및 신경 독성 평가

Neurite outgrowth assay and neurotoxicity assessment are two major studies that can be performed using the presented method herein. This protocol provides ...

발생학

Functional Evaluation of Biological Neurotoxins in Networked Cultures of Stem Cell-derived Central Nervous System Neurons

Therapeutic and mechanistic studies of the presynaptically targeted clostridial neurotoxins (CNTs) have been limited by the need for a scalable, cell-based model that produces functioning synapses and undergoes physiological responses to intoxication. Here we describe a simple and robust method to efficiently differentiate murine embryonic stem cells (ESCs) into defined lineages of synaptically active, networked neurons. Following an 8 day differentiation protocol, mouse embryonic stem cell-derived neurons (ESNs) rapidly express and compartmentalize neurotypic proteins, form neuronal morphologies and develop intrinsic electrical responses. By 18 days after differentiation (DIV 18), ESNs exhibit active glutamatergic and &#947;-aminobutyric acid (GABA)ergic synapses and emergent network behaviors characterized by an excitatory:inhibitory balance. To determine whether intoxication with CNTs functionally antagonizes synaptic neurotransmission, thereby replicating the in vivo pathophysiology that is responsible for clinical manifestations of botulism or tetanus, whole-cell patch clamp electrophysiology was used to quantify spontaneous miniature excitatory post-synaptic currents (mEPSCs) in ESNs exposed to tetanus neurotoxin (TeNT) or botulinum neurotoxin (BoNT) serotypes /A-/G. In all cases, ESNs exhibited near-complete loss of synaptic activity within 20 hr. Intoxicated neurons remained viable, as demonstrated by unchanged resting membrane potentials and intrinsic electrical responses. To further characterize the sensitivity of this approach, dose-dependent effects of intoxication on synaptic activity were measured 20 hr after addition of BoNT/A. Intoxication with 0.005 pM BoNT/A resulted in a significant decrement in mEPSCs, with a median inhibitory concentration (IC50) of 0.013 pM. Comparisons of median doses indicate that functional measurements of synaptic inhibition are faster, more specific and more sensitive than SNARE cleavage assays or the mouse lethality assay. These data validate the use of synaptically coupled, stem cell-derived neurons for the highly specific and sensitive detection of CNTs.

A custom protocol is described to differentiate mouse ES cells into defined populations of highly pure neurons exhibiting functioning synapses and emergent network behavior. Electrophysiological analysis demonstrates the loss of synaptic transmission following exposure to botulinum neurotoxin serotypes /A-/G and tetanus neurotoxin.

줄기의 네트워크 문화 생물 신경 독소의 기능 평가 중추 신경계 신경 세포가 유래

Therapeutic and mechanistic studies of the presynaptically targeted clostridial neurotoxins (CNTs) have been limited by the need for a scalable, ...

신경과학

전기 셀 기판 감지에 의한 MOF 유도 셀 거동 변화 평가

Electric Cell-Substrate Sensing for Real-Time Evaluation of Metal-Organic Framework Toxicological Profiles

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the coordination of metal ions and organic linkers in organic solvents. The implementation of MOFs in biomedical and industrial applications has led to concerns regarding their safety. Herein, the profile of a selected MOF, a zeolitic imidazole framework, was evaluated upon exposure to human lung epithelial cells. The platform for evaluation was a real-time technique (i.e., electric cell-substrate impedance sensing [ECIS]). This study identifies and discusses some of the deleterious effects of the selected MOF on the exposed cells. Furthermore, this study demonstrates the benefits of using the real-time method versus other biochemical assays for comprehensive cell evaluations. The study concludes that observed changes in cell behavior could hint at possible toxicity induced upon exposure&#160;to MOFs of different physicochemical characteristics and the dosage of those frameworks being used. By understanding changes in cell behavior, one foresees the ability to improve safe-by-design strategies of MOFs to be used for biomedical applications by specifically tailoring their physicochemical characteristics.

저자 스포트라이트: Advances in Evaluating Human Lung Epithelial Cells' Response to Metal-Organic Frameworks (금속-유기 프레임워크에 대한 인간 폐 상피 세포의 반응 평가의 발전) 

The following study evaluates the toxicological profile of a selected metal-organic framework utilizing electric cell-substrate impedance sensing (ECIS), a real-time, high-throughput screening technique.

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the coordination of metal ions and organic linkers in organic solvents. The implementation of ...

생체공학

A Scalable Method to Study Neuronal Survival in Primary Neuronal Culture with Single-cell and Real-Time Resolution

Neuronal loss is at the core of many neuropathologies, including stroke, Alzheimer's disease, and Parkinson's disease. Different methods were developed to study the process of neuronal survival upon cytotoxic stress. Most methods are based on biochemical approaches that do not allow single-cell resolution or involve complex and costly methodologies. Presented here is a versatile, inexpensive, and effective experimental paradigm to study neuronal survival. This method takes advantage of sparse fluorescent labeling of the neurons followed by live imaging and automated quantification. To this aim, the neurons are electroporated to express fluorescent markers and co-cultured with non-electroporated neurons to easily regulate cell density and increase survival. 
Sparse labeling by electroporation allows a simple and robust automated quantification. In addition, fluorescent labeling can be combined with the co-expression of a gene of interest to study specific molecular pathways. Here, we present a model of stroke as a neurotoxic model, namely, the oxygen-glucose deprivation (OGD) assay, which was performed in an affordable and robust homemade hypoxic chamber. Finally, two different workflows are described using IN Cell Analyzer 2200 or the open-source ImageJ for image analysis for semi-automatic data processing. This workflow can be easily adapted to different experimental models of toxicity and scaled up for high-throughput screening. In conclusion, the described protocol provides an approachable, affordable, and effective in vitro model of neurotoxicity, which can be suitable for testing the roles of specific genes and pathways in live imaging and for high-throughput drug screening.

Here, we present a simple, potent, and versatile methodology to investigate neuronal survival upon cytotoxic stress in primary cortical neurons with cellular resolution in real time or in fixed material.

Neuronal loss is at the core of many neuropathologies, including stroke, Alzheimer's disease, and Parkinson's disease. Different methods were developed to ...

신경 세포주에 신경 독성과 신경에 관여하는 분자 진학의 윤곽을하는 도구로 실시간 임피던스 기반의 세포 분석기

요약

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준비 및 시험 독성에 대한 신속한 평가 음주의 물 샘플에 대한 RTgill-W1 세포와 유체 바이오칩을 임피던스 기반

실시간 세포 분석기 장착 기준점과 골드 Microelectrodes의 재생

Neurotoxicity 높은 컨텐츠 분석의 연결 및 Astrocyte 공동 문화 분석

공동 배양물로부터의 침습적 세포 하위집단의 실시간 검출 및 포획

인간 신경 전구 세포 유래 뉴런을 가진 Neurite 아웃growth 분석 및 신경 독성 평가

줄기의 네트워크 문화 생물 신경 독소의 기능 평가 중추 신경계 신경 세포가 유래

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지

A Scalable Method to Study Neuronal Survival in Primary Neuronal Culture with Single-cell and Real-Time Resolution