人体iPSC神经肌肉接头建模的目标是开发一个体外系统,以支持骨骼肌细胞和运动神经元在同一环境下的生长。通过iPSC技术,研究人员能够从ALS患者和非ALS患者的诱导多能干细胞(iPSC)中分化出多种相关细胞类型。细胞在单层培养系统中进行了表征,之后也在二维微流控装置中进行了测试,在此过程中观察到后者能够形成功能性神经肌肉接头(NMJ),并展示出可量化的ALS相关表型差异。这一发现表明该系统在ALS研究和药物开发方面具有重要的潜在应用价值。
基于Axol公司的创新方法,从ALS患者和健康供体的iPSC中生成运动神经元前体细胞。这为后续的研究提供了理想的细胞基础。通过成像和MEA(多电极阵列)分析,能够观察到iPSC衍生的运动神经元在不同条件下展示出的多样化功能和形态特性。此外,肌管是通过人iPSC生成的肌母细胞前体,这直接支持了骨骼肌的研究。
在最近的研究中,成功在微流控系统中建立了iPSC来源的运动神经元和肌管培养体系,该系统不仅可以进行成像,还能够深入分析电生理活动。这一微流控技术专为共享细胞培养空间而设计,促进不同细胞类型(如运动神经元与骨骼肌细胞)的互动,提供了更高的实验通量,多达16组样本可同时培养。
针对各种临床已知的药物靶标,研究人员进行了神经肌肉接头及其组成部分的RNA测序,突出了该模型在众多疾病靶标(包括ALS)中的应用价值。其中,来自神经肌肉接头模型的MEA分析显示,C9orf72运动神经元展现出独特的“超兴奋性”表型,提示这些运动神经元能更有效地激活肌管。这一发现通过合理的统计分析得以确认,突变运动神经元所引起的肌管收缩性明显强于对照组,显示出其潜在的应用前景。
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理想的研究结果仅在客户充分使用上述系统的条件下才能实现,方案设计已尽可能简化和精确。