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뇌 오가노이드

뇌 오가노이드

뇌 오가노이드는 하나 이상의 뇌 영역을 나타내는 3D 조직 모델입니다. 오가노이드는 기존의 사후 모델과 동물 뇌 모델의 단점을 극복하여 임상적으로 관련된 결과를 생성할 수 있습니다.

뇌 오가노이드는 인간 유도 만능 줄기 세포(hiPSC)에서 유래됩니다. 신호 인자의 조합을 포함하는 적절한 배지와 함께 배양될 때, 줄기 세포는 시간이 지남에 따라 성숙하여 전뇌(대뇌) 또는 중뇌와 같은 뇌 영역의 구조와 유사한 다양한 신경 세포로 분화합니다.

뇌 오가노이드는 뇌 발달과 신경 질환을 이해하는 데 큰 잠재력을 가집니다. 또한 유전적 장애와 약물이 미치는 영향을 조사하는 데 사용할 수 있습니다. 그럼에도, 인간 뇌의 고유성을 포착하려면 기능적 Assay와 High-Content Imaging 시스템이 필요합니다.

대뇌 오가노이드의 Monitoring과 개발 방법

여기에서 우리는 iPSC 유래 3D 대뇌 오가노이드를 Monitoring하고 칼슘 진동을 기록하고 분석하여 기능적 활성을 시험하는 방법을 설명합니다. 인공 지능(AI) 기반 세분화를 사용한 명시야 Imaging은 직경과 모양의 생장을 추적하여 개발 중인 오가노이드의 품질을 Monitoring하는 데 도움이 될 수 있습니다. 뇌 오가노이드의 신경 활성은 칼슘 활성으로부터 측정할 수 있습니다. Confocal Imaging은 신경 세포의 성숙도를 측정하기 위해 칼슘 활성을 보여줍니다. 또한, 이 세포 조직은 분별 염색을 사용한 Confocal Imaging으로 Monitoring할 수 있습니다.
 

주요 Scientific Poster: iPSC 유래 3D 대뇌 오가노이드에서 오가노이드 개발과 칼슘 진동 활동의 특성분석 Monitoring

대뇌 오가노이드는 확립된 방법을 사용하여 유도 만능 줄기 세포(iPSC)로부터 개발되었습니다. 개발 기간의 4~12주차 동안 AI 기반 분석툴인 IN Carta® 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 조직의 크기와 모양을 정의하기 위해 발달 중인 뇌 마이크로조직의 크기와 형태를 Monitoring했습니다. 선별된 마이크로조직은 세포 조직과 신경 표지자의 발현을 위한 다양한 발달 단계 동안 Confocal Imaging을 사용하여 분석되었습니다. 기능적 활성을 측정하기 위해 오가노이드에 칼슘에 대한 민감도가 높은 염색시약을 로딩한 다음 ImageXpress® Confocal HT.ai High-Content Imaging 시스템으로 Ca2+ 진동을 기록했습니다. 3D 대뇌 오가노이드와 함께 사용되는 AI 기반 분석과 결합된 High-Content Imaging은 약물 Screening과 독성 평가에 있어 유망한 도구인 것으로 나타났습니다.

 

전뇌 오가노이드의 칼슘 Imaging

전뇌 오가노이드의 칼슘 Imaging – 4주차부터 FLIPR 칼슘 6 염색시약이 로드된 대뇌 오가노이드에서 칼슘 활성을 관찰했습니다. (우측 상단). 칼슘 활성의 빈도는 낮게 나타났는데, 이는 해당 시점에 오가노이드의 신경 세포가 아직 성숙하지 않았음을 시사합니다. 13주차까지 칼슘 활성이 더 동조화되며, 이는 신경 세포가 기능적 네트워크에서 상호 연결되어 있음을 시사합니다(우측 하단).

 

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