神经培养基及其添加物

一、NeuroCult™ SM1（产品号 #05711）

——对原代神经元进行长期培养时提高其存活率

长期以来，原代神经元一直被用于在可控性环境下研究神经生物学。为获得具有良好形态和功能的神经元，使用高品质的培养基和添加物显得至关重要^1-3。

标准化的神经元培养添加物（如 Brewer's B27）包含了多种复杂的成分^1-3。这些原料及相关制造过程的质量差异性都将导致该添加物的品质的变化，已有报道表明该情况会对神经元培养造成负面影响^3,4。

NeuroCult™ SM1（STEMCELL 优化后的）是根据已发表 B27 配方¹ 开发设计的，且经过优化，对于支持成熟神经元的培养具有更出色的一致性（图 1）。NeuroCult™ SM1 神经元培养基添加物的设计和生产均为培养出可重复的、高品质的培养物做了充足的准备。在开发过程中，我们首先对已发表的添加物进行了多因素实验^1,2，确定 NeuroCult™ SM1 的配方和原料的精确规格。精选的原料由可靠的供应商提供，并选用适当的重组或合成原材料作为组分的替代物。随后，建立最佳的制造工艺来生产这些多组分添加物。

NeuroCult™ SM1 的优势：

◆ 专业。NeuroCult™ SM1 的配方可支持在原代神经元的长期培养中提高细胞存活率。

◆ 优化。培养物的神经突生长及分支数量均显著增加。

◆ 可靠。产品都要通过严格的质量控制测试。

图 1. 使用 SM1 培养体系培养的大鼠原代神经元具有突触前和突触后标志物的表达
在 SM1 培养体系中培养的 E18 大鼠原代皮层神经元。在培养第 21 天，神经元表型成熟，具有广泛的树突棘表达和树突前标志物 synapsin（A，C；绿色）和树突后标志物 PSD-95（A，B；红色）的表达和分布。Synapsin 集中在神经元胞体和轴突上分散的小突分布，轴突由 MAP2（A，D；蓝色）标记。

图 2. SM1 培养体系可大大提高细胞存活率
（A）在 SM1 培养体系或竞品体系（添加有 B27 的 Neurobasal^®）中培养 21 天的 E18 大鼠原代皮层神经元。在 SM1 体系中培养的神经元数量显著性高于竞品体系（n = 4；mean ± 95% CI；*p < 0.05)。（B）在添加有 SM1 或 B27 类似竞品（竞品^1,2,3）的 Neurobasal^® 中培养 21 天的 E18 大鼠原代皮层神经元。使用 SM1 培养的神经元数量与竞品相当，但批次间的稳定性较高。

预了解其它规格的 SM1，请登录我们的网站。

▲ NeuroCult™ SM1 Without Vitamin A

▲ NeuroCult™ SM1 Without Antioxidants

▲ NeuroCult™ SM1 Without Insulin

二、BrainPhys™ 神经元培养基（产品号 #05790）

——神经电生理必备，在生理条件下培养具活性的神经元

当前发表的生成不同神经元亚型的流程通常在基础培养基中加入神经元添加物，如 NeuroCult™ SM1 和 N2 添加物，以及多种细胞因子和小分子。使用 BrainPhys™ 神经元培养基作为基础培养基将人多能干细胞衍生的神经祖细胞进行分化和成熟，提供了一个更具神经生理活性的培养系统，该系统更好地模拟了人脑的内部环镜。BrainPhys™ 神经元培养基也可用于将体细胞直接转化为神经元（即而无需经过 hPSC 这一中间程序）或通过在人多能干细胞中强制表达 Ngn2。

将 BrainPhys™ 神经元培养基与适当的添加物一同使用，可促使 hPSC 衍生的神经祖细胞有效生成神经元。通过膜片钳分析（Patch Clamp Analysis），与在传统基础培养基中培养的细胞相比，BrainPhys™ 中培养 44 天后的神经元在功能上更加成熟，显示更强的突触活性（图 3）。由 hPSC 衍生的神经元已成功在 BrainPhys™ 神经元培养基中培养达 126 天。

BrainPhys™ 神经元培养基的优势

◆ 生理相关性。可更好地模拟人脑的内部环境。

◆ 活性。增强神经元功能，具突触活性的神经元比例更高。

◆ 流程化。无需替换培养基即可进行功能性检测。

◆ 通用性。支持由 hPSC-及 CNS-衍生的神经元的长期培养。

图 3. 由 hPSC 衍生的神经元，在 BrainPhys™ 神经元培养基中进行成熟后显示更强的兴奋性和抑制性突触活性化
首先使用 STEMdiff™神经诱导培养基以基于类胚体的流程将 H9 细胞生成 NPCs。然后，将 NPCs 接种于（A、C）BrainPhys™ 神经元培养基中培养 44 天，其中加入 2%NeuroCult™ SM1 添加物、1% N2 添加物-A、20 ng/mL GDNF、20 ng/mLBDNF、1 mM db-cAMP 和 200 nM 抗坏血酸，以启动神经元的分化；或（B、D）使用含相同添加物的 DMEM/F12 将其培养 44 天。（A、C）在 BrainPhys™ 中成熟的神经元显示自发兴奋性（AMPA 受体介导，A）和抑制性（GABA 受体介导，C）突触电流，其频率和幅度比在 DMEM/F12 中培养的神经元（B、D）更大。上图为代表图例。

图 4. 在 BrainPhys™ 完全培养基（BP）、Neurobasal^® 完全培养基（NB）、突触抑制剂（BP+抑制剂）和咖啡因（BP+咖啡因）条件下培养的神经元的平均连接率
n = 3（每个条件下进行了 3 次独立的细胞实验）；one-way ANOVA，F(3,8) = 854，P<0.0001，使用 Tukey's multiple comparisons 检验：ns = 不显著，∗∗∗∗P < 0.0001。图片引用自 Saber WA et al. (2018) All-Optical Assay to Study Biological Neural Networks. Front. Neurosci. 12:451. doi: 10.3389/fnins.2018.00451 的图 4D。遵循 CC BY 4.0. Copyright © 2018 Afshar Saber, Gasparoli, Dirks, Gunn-Moore and Antkowiak。

三、N2 添加物（N2-A，含全转铁蛋白，产品号 #07152 / N2-B，含载脂转铁蛋白，产品号 #07156）

——多能干细胞神经分化添加物

批次间差异性小、可以大大提高实验结果的重复性。N2 与 SM1 合用，可用于进行神经分化，包括：小鼠或人胚胎干细胞（ES）或诱导多能干细胞（iPS）的神经诱导分化，小鼠或人 ES 或 iPS 衍生的神经祖细胞（NPCs）向特定神经元和胶质亚型分化，和 CNS 衍生的神经干/祖细胞的分化。

图 5. 使用 NeuroCult™ SM1 和 N2 添加物优化的原代神经元的培养和 hPSC 衍生的神经祖细胞的分化
（A-B）在聚-D-赖氨酸包被的盖玻片上以含有 NeuroCult™ SM1 添加物的 NeuroCult™ 神经元基础培养基对原代 E18 大鼠皮层神经元进行 21 天体外培养（Days In Vitro，DIV）。（A）与使用传统无血清配方（TSFM；Neurobasal^® 培养基，2% B-27^® 和 0.5 mML-谷氨酰胺；n = 25；平均值± 95% CI；***p < 0.001）相比，在 NeuroCult™ SM1 中的培养物具有显著更高的神经元数量。（B）在 NeuroCult™ SM1 中进行 21 DIV 培养的神经元形态成熟。Synapsin（绿色）免疫标记呈离散点状沿细胞体和树突分布，如 MAP2（红色）染色表征所示。以 DAPI 复染细胞核（蓝色）。比例尺：10 μm。（C-D）使用 STEMdiff™ 神经诱导培养基，通过基于类胚体的流程进行对 H9 细胞的神经诱导。然后，在含 2% NeuroCult™ SM1 添加物、1% N2 添加物-A 和其他生长因子的 STEMdiff™ 神经祖细胞基础培养基中分化神经祖细胞。生成皮层神经元的混合细胞群【C：β-微管蛋白 III（红色），FOXG1（绿色）；D：β-微管蛋白 III（红色），γ 氨基丁酸（GABA）（绿色）】。比例尺：50 μm。

参考文献

1. Brewer GJ et al. (1993) Optimized survival of hippocampal neurons in B27-supplemented Neurobasal, a new serum-free medium combination. J Neurosci Res. 35(5): 567-76.

2. Brewer GJ and Cotman CW. (1989) Survival and growth of hippocampal neurons in defined medium at low density: advantages of a sandwich culture technique or low oxygen. Brain Res. 494(1):65-74.

3. Chen Y et al. (2008) NS21: re-defined and modified supplement B27 for neuronal cultures. J Neurosci Methods 171(2):239-47.

4. Cressey D. (2009) Neuroscientists claim growing pains. Nature 459: 19.

编辑： z翟某某    来源：丁香园