뉴런 활동을 측정하는 이유
신경발생에 반드시 필요한 뉴런 네트워크의 형성과 성숙은 적절한 신경세포 기능 발달에 필요한 세포 과정을 제공합니다. 최근 인간 유도만능줄기세포(hiPSC) 유래 뉴런 연구가 발전하면서 강력한 시험관 내 모델 전략을 사용해 인간 신경계의 기본적인 발달 과정과 복잡한 장애를 연구할 수 있게 되었습니다. 분자 및 발달 신경과학, 신약 개발, 신경독성학 등 폭넓은 연구 분야에서 hiPSC 유래 세포 모델을 사용해 관련된 뉴런 네트워크와 질병에 대한 기능적 인사이트를 확보하고 있습니다. 그러나 기존의 기술로는 세포 분화, 성숙, 기능적 활성화 과정에서 이러한 모델의 특성을 분석하고 최적화하기 어렵습니다.
기존의 뉴런 활동 측정 기술에는 흔히 다음과 같은 단점이 있습니다.
- 제한된 수의 세포로 활성도를 측정해야 하므로 진정한 뉴런 네트워크의 환경을 활용하지 못합니다.
- 세포 형태와 공간적 특징을 자세히 확인하거나 기능적 연결성을 분석하지 못합니다.
- 뉴런 성숙 과정 전체에 걸친 반복적인 동역학 평가가 아닌 단일 엔드포인트 방식의 분석을 수행합니다.
- 배양 플레이트를 배양기에서 분석 장비로 옮겨야 하기 때문에 민감한 세포가 손상되거나 뉴런 기능이 변질될 가능성이 있습니다.
- 생리학적으로 관련성 높은 환경 조건을 조성하지 못해 종적 연구가 제한적입니다.
Incucyte® 뉴런 활동 분석법은 복잡한 신경 활동 측정을 통해 신경세포 모델에 대한 기능적 인사이트를 확보할 수 있도록 도와주는 장비, 소프트웨어, 시약으로 구성된 토털 솔루션입니다. 새로운 발견의 시대가 여러분을 기다립니다.
적용분야
Incucyte® 뉴런 활동 분석 개요
뉴런이 활성 상태인지, 언제 활성화되는지, 활동이 시간에 따라 어떻게 변화하는지 파악하세요.
연속식 이미징 및 분석 기술을 통해 뉴런 네트워크의 활동과 연결성을 상세히 분석합니다. Incucyte® 뉴런 활동 분석 기술을 사용하면 장기적이고 직접적인 시냅스 활동 측정을 통해 생리학적으로 관련성 높은 조건에서 신경세포 모델의 특성을 분석할 수 있습니다. Incucyte 실시간 세포분석 시스템, Incucyte 뉴런 활동 분석 소프트웨어, Incucyte Neuroburst Orange 렌티바이러스 시약을 사용해 수 주에서 수 개월 단위로 자연발생적인 뉴런 활동을 시각화하고 분석해 보세요.
주요 장점
Incucyte® 뉴런 활동 분석의 주요 장점
- 새로운 비교란성 시약 - Incucyte® Neuroburst Orange 렌티바이러스를 사용해 다양한 종류의 신경세포에서 유전적으로 암호화된 형광 칼슘 센서를 발현시킵니다.
- 수천 개의 세포 분석 - 수천 개의 세포에서 단기적인 칼슘 유동성 동역학을 자동 캡처 및 분석하는 동시에 세포 형태를 모니터링합니다.
- 장기적인 활동 연구 수행 - 교란 없이 배양기에서 바로 96웰 플레이트의 모든 웰에 대해 활성 세포의 종적 변화를 정량화합니다.
- 뛰어난 접근성 - 실험실 테스트를 거친 생세포 시약, 확립된 프로토콜, 처음 사용하는 사람도 쉽게 접근할 수 있도록 특수 개발된 소프트웨어를 사용해 풍부한 표현형 정보를 획득할 수 있습니다.
새로운 비교란성 시약
iPSC 유래 모델 등 다양한 종류의 신경세포에서 Incucyte® Neuroburst Orange 렌티바이러스를 발현시켜 칼슘 진동을 측정함으로써 동적인 활동 변화를 분석합니다.
그림 1. 효율적인 비교란성 생세포 라벨링으로 네트워크 발달 과정에서 뉴런 활동을 장기적으로 분석 - CNS.4U iPSC-유래 뉴런(Ncardia)을 96웰 마이크로플레이트에 시딩(세포 20,000개/웰)하고, Incucyte® Neuroburst Orange 시약을 첨가해 시간에 따른 뉴런 활동을 모니터링했습니다. 15일 차와 44일 차에 촬영된 동영상(3분 길이)을 통해 자연발생적인 뉴런 활동 발달을 확인할 수 있고(칼슘 진동), 위상 이미지를 사용해 세포 형태를 정성적으로 조사할 수 있습니다. 45일에 걸쳐 24시간마다 3분 길이로 촬영된 분석 동영상은 Incucyte® Neuroburst Orange 시약 발현이 유지되고 있음을 보여줍니다. 주황색 형광으로 표시된 신호의 동역학 정량 결과를 보면 실험 과정에서 활성 오브젝트가 증가하며, 후기에는 성숙한 기능적 네트워크의 발달로 평균적인 상관관계(연결성)가 함께 증가합니다.
수천 개의 세포 분석
Incucyte® Stare Mode 동영상 촬영 기능으로 96웰 플레이트의 모든 웰에 있는 활성 세포의 칼슘 유동성 동역학을 단기적으로 자동 캡처하고 분석합니다. 상관관계 지표를 쉽게 생성해 네트워크의 연결 범위를 파악할 수 있습니다.
그림 2. 96웰 플레이트로 모든 활성 뉴런에 대해 칼슘의 동적 특성 분석 - Incucyte® rCortical Neurons의 일차 뉴런을 Incucyte® rAstrocytes와 함께 시딩(세포 15,000개/웰)하고 혼합배양한 뒤 Incucyte® Neuroburst Orange 렌티바이러스로 처리했습니다. 8일 차 동영상 촬영 중 확보된 96웰 플레이트의 각 웰에 존재하는 활성 오브젝트를 요약한 용기 뷰(A)는 마이크로플레이트 전체에 걸친 활성도의 차이를 보여줍니다. 각 활성 오브젝트는 Incucyte® 뉴런 활동 분석 소프트웨어 모듈로 범위 이미지를 마스킹(보라색)해 식별했습니다(B). 주어진 시점에 촬영된 동영상의 96웰 추적 데이터(C)를 보면 96웰 전체 뷰를 통해 라벨링 강도, 활성 오브젝트 수(왼쪽 삽입 값), 평균 상관관계(오른쪽 삽입 값)를 알 수 있습니다.
장기적인 활동 연구 수행
종적 활동 변화를 정량화해 생리학적으로 관련성 높은 조건에서 신경세포 모델의 특성을 분석할 수 있습니다
그림 3. 수 주 또는 수 개월에 걸친 활동 패턴 변화를 식별해 신경세포 모델의 특성 분석 - PEI/라미닌으로 코팅된 96웰 배양 플레이트에 iCell GlutaNeurons(Cellular Dynamics International)를 시딩(세포 30K개/웰)하고, 랫드의 별아교세포(15K개/웰)와 혼합배양했습니다. 그리고 Incucyte® Neuroburst Orange 렌티바이러스로 뉴런을 형질도입한 뒤 20일에 걸쳐 자연발생적인 뉴런 활동을 분석했습니다. 시간에 따른 평균 burst rate와 평균 상관관계의 변화를 나타낸 동역학 정량 결과(중앙 그래프)를 보면 뉴런 네트워크 성숙 과정에서 burst rate가 증가해 5일 차에 가장 높아지는 것을 알 수 있습니다. 시간별 데이터 역시 상관관계 증가를 통해 시냅스 연결 증가를 보여줍니다. 활성 오브젝트 추적 데이터(네 모서리의 그래프)는 촬영된 모든 동영상에서 나타난 뉴런 활동과 연결성의 동적 변화를 상세히 보여주며, 동영상 시청 툴로 정성적 확인이 가능합니다.
뛰어난 접근성
시약, 프로토콜, 특수 획득 및 분석 소프트웨어까지 포함된 토털 솔루션이 과학적 발견을 도와드립니다.
그림 4. 복잡한 분석도 간단하게 - 싸토리우스의 새로운 시약과 실험실 테스트를 거친 프로토콜, 자동 획득 및 분석 기술을 함께 사용해 풍부한 표현형 정보를 획득할 수 있습니다. 가이드가 포함된 인터페이스 덕분에 빠르게 실험을 구성하고 분석할 수 있으며, 연구진 전체가 쉽게 데이터와 이미지를 확인할 수 있습니다.
뉴런 활동 분석 실제 사례
Michael Uhler, PhDb | 생화학 교수
미시간대학교(University of Michigan) 분자행동신경과학연구소(MBNI) 연구교수
“특히 뉴런 배양액의 네트워크 활동을 다른 유전자형과 비교하는 데 유용한 Incucyte 뉴런 활동 분석 기술은 인간의 줄기세포에서 성숙한 뉴런을 생성할 수 있도록 배양 조건을 최적화하는 데 반드시 필요했습니다.”
Krishna Vadodaria, PhD | 연구원
소크 연구소(Salk Institute), 러스티 게이지 랩(Rusty Gage Lab)
“Incucyte 뉴런 활동 분석법을 사용하면 다양한 신경세포주에 걸쳐 여러 배양 조건을 테스트할 수 있습니다. 반 고처리량 속도로 여러 종류의 세포가 섞인 혼합배양액의 영향과 다양한 처리 조건을 함께 Multiplex 분석할 수 있습니다.”
Louis Dang, MD, PhD | 임상강사
미시간대학교, 잭 페어런트 랩(Jack Parent Lab)
“Incucyte 뉴런 활동 분석법을 통해 줄기세포 유래 뉴런의 일과성 칼슘 변화를 종적으로 분석할 수 있었습니다. 96웰 플레이트 포맷 덕분에 서로 다른 세포주와 성장 조건을 동시에 비교할 수 있었습니다. Burst rate와 burst duration, 네트워크 형성의 재현성이 아주 높고 웰별 가변성은 적었습니다. 게다가 세포 형태와 위상대조 자료를 동시에 볼 수 있어 이상치를 배제하는 데 특히 유용했습니다.”
주문 정보
주문 정보
제품 | Qty. | Cat. No. |
|---|---|---|
| Incucyte® SX5 실시간 세포분석 시스템 | 1 장비 | 4816 |
| Incucyte® 뉴런 활동 분석 소프트웨어 모듈 | 1 모듈 | 9600-0032 |
| Incucyte® Neuroburst Orange 렌티바이러스 | 2 mL | 4736 |
| Incucyte® Neuroactive Orange 키트 | 1 키트 | 4761 |
