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
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 ?...

<ol>
	<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 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 border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1015">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:161px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:457px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:279px;">xCELLigence&#160; RTCA SP system bundle</td>
			<td style="width:161px;">ACEA Biosciences</td>
			<td style="width:119px;">No: 00380601030</td>
			<td>consists of RTCA Analyzer, RTCA SP Station and RTCA Control Unit</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:279px;">E-plate 96</td>
			<td style="width:161px;">ACEA Biosciences</td>
			<td style="width:119px;">No: 05232368001</td>
			<td>for culturing the cells, inserted in the RTCA SP Station</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:279px;">SK-N-SH cells</td>
			<td style="width:161px;">ATCC - (in partnership with LGC Standards)</td>
			<td style="width:119px;">HTB-11</td>
			<td>can be replaced by another adherent neuronal cell line of interest</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">DMEM/F12&#160;</td>
			<td style="width:161px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">D8437</td>
			<td>cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">fetal bovine serum</td>
			<td style="width:161px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">16140-063</td>
			<td>supplements proliferation, but not serum deprivation medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">tisue culture flask T175</td>
			<td style="width:161px;">Sarstedt</td>
			<td style="width:119px;">83.1812.302&#160;</td>
			<td>for culturing cells, which will be later plated on the E-Plate 96</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">0.05% Trypsin-EDTA</td>
			<td style="width:161px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">25300-054</td>
			<td>for trypsinization of cells cultured in tissue culture flasks</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">Scepter 2.0 cell counter</td>
			<td style="width:161px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:119px;">PHCC20060</td>
			<td>automated cell counter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">phosphate-buffered saline</td>
			<td style="width:161px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">10010-015</td>
			<td>for washing the cells</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">(&#177;)-DOI hydrochloride</td>
			<td style="width:161px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">D101</td>
			<td>5-HT2A agonist for cell culture treatment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">LY-294,002 hydrochloride</td>
			<td style="width:161px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">L9908</td>
			<td>PI3-K inhibitor for cell culture treatment&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">lisuride maleate</td>
			<td style="width:161px;">Tocris Bioscience</td>
			<td align="right" style="width:119px;">4052</td>
			<td>compound with 5-HT2A agonistic activity for cell culture treatment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">dimethyl sulfoxide</td>
			<td style="width:161px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">D4540</td>
			<td>for dissolving LY-294,002 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 ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Automated Sholl Analysis of Digitized Neuronal Morphology at Multiple Scales

여러 스케일에서 디지털의 연결 형태론의 자동 숄 분석

Neuronal morphology plays a significant role in determining how neurons function and communicate1-3.  Specifically, it affects the ability of neurons to ...

연구

신경과학

Efficient Derivation of Human Neuronal Progenitors and Neurons from Pluripotent Human Embryonic Stem Cells with Small Molecule Induction

작은 분자와 유도 Pluripotent 인간 배아 줄기 세포에서 인간의 연결을 Progenitors과 뉴런의 효율 유도

There is a large unfulfilled need for a clinically-suitable human neuronal cell source for repair or regeneration of the damaged central nervous system ...

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

동시 Electroencephalography, 설치류 대뇌 피질의 젖산 농도와 Neuronal 활동 Optogenetic 조작의 실시간 측정

Although the brain represents less than 5% of the body  by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body  at rest1. The ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

글루타민산 염과 GABA의 빠른 마이크로 이온 도입 : 시냅틱 통합을 조사하는 유용한 도구

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Sex Stratified Neuronal Cultures to Study Ischemic Cell Death Pathways

Sex differences in neuronal susceptibility to ischemic injury and neurodegenerative disease have long been observed, but the signaling mechanisms ...

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신경 밀도 코어 소체의 수퍼 - 해상도 이미징

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Inducing Plasticity of Astrocytic Receptors by Manipulation of Neuronal Firing Rates

신경 발사 환율의 조작에 의해 성상 세포 수용체의 가소성을 유도

Close to two decades of research has established that astrocytes in situ and in vivo express numerous G protein-coupled receptors (GPCRs) that can be ...

Utilizing Combined Methodologies to Define the Role of Plasma Membrane Delivery During Axon Branching and Neuronal Morphogenesis

결합 된 방법론을 활용하여 축삭 분기 및 신경 세포 형태 형성 동안 플라즈마 멤브레인 배달의 역할을 정의합니다

During neural development, growing axons extend to multiple synaptic partners by elaborating axonal branches. Axon branching is promoted by extracellular ...

Microglia as a Surrogate Biosensor to Determine Nanoparticle Neurotoxicity

나노 입자 신경 독성을 결정하는 대리 바이오 센서로 미세 아교 세포

Nanoparticles found in air pollutants can alter neurotransmitter profiles, increase neuroinflammation, and alter brain function. Therefore, the assay ...

In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity

In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity

자궁 내 일렉트로는 신경 세포의 부분 집단의 흥분 및 단일 세포의 연결을 연구에 접근

The nervous system is composed of an enormous range of distinct neuronal types. These neuronal subpopulations are characterized by, among other features, ...