神经分析方案革新：无标记自动化高通量活细胞神经生长动力学评价

本文采用 iPSCs 诱导的皮质神经元（iCell GlutaNeurons）模型，细胞接种于 96 孔板后，设置总长度为 5 天的 BioSpa8 培养流程，其中前24小时细胞贴壁生长，随后进行第一次 50% 培养基换液及给药，培养至 48 小时完成第二次培养基换液及给药。最后通过 BioSpa8 程序自动完成后续的神经生长调节剂评价检测。实验流图示意图如下：

在药物评价之前，先对神经细胞的基础生长进行准确评估。

在这个实验方案中，初次拍摄采用 3h 拍照间隔，连续采集 120 小时，采用 Gen5 软件识别神经细胞的总长度用于评价神经细胞生长情况。比较有趣的是，结果发现起始拍照点和三小时后的第二个时间点的神经生长有较大的跳跃（图3C,D），为了探究这个现象，前 6 个小时采用更为密集的拍摄间隔(10min)，用于获得精准的神经细胞生长曲线。结果显示，在培养的前三个小时内，iCell GlutaNeurons 表现出快速和持续的生长增加。对培养前 3 小时神经突平均生长长度进行 Gen5 分析，结果显示每个细胞的生长速率为~ 500 µm/天(图 3F)。在早期快速生长期之后，神经元过渡到慢速生长阶段(15 µm/天，图 3D)。

神经元生长曲线分析结果可用于帮助选择给药时间点，本方案中选择神经细胞种板后的 24-48 小时完成给药，在 96 孔板上评价了 4 种不同的神经生长调节剂的作用效果，包括 Blebbistatin（布比他汀）、6BIO（公藤甲素）、triptolide（雷公藤内酯）和 Staurosporine（星形孢菌素），每种药物设置 3 个浓度梯度。本分析方案中，能够获得每种药物对神经元突起总长度（图 4）、平均突起长度和神经突数量的定量结果（图 5），并且 Gen5 的动力学曲线分析能够获得每种药物的促神经生长时间窗口、高浓度细胞抑制时间窗口、平均治疗后反应时间等参数（图 5）。

最后，通过在 Gen5 软件中计算动力学成像过程最后 12 小时的神经分析参数的平均值，可以获得每种药物的剂量 - 反应曲线（图 6），以下结果展示了总神经突长度、平均神经突长度、单细胞神经突分支数三种不同评价指标获得的药物剂量效应曲线。

本方案中，采用 Cytation5&BioSpa8 平台能够为广大神经领域的用户提供自动化便捷的长时程无标记神经生长方案，通过 Gen5 的曲线分析获得丰富的神经生长动力学参数，其中值得推荐的功能包括：

• 神经细胞生长拍摄间隔灵活，支持数秒至数天的间隔时间调整，适合于不同的研究目的，并且支持可变间隔动力学程序设置；

• 神经细胞成像模式多样，一个程序内兼容明场和相差及荧光场成像；

• 无标记样本神经突识别准确，提供多种神经突分析参数；

• 生长动力学参数丰富：平均生长速率、药物促神经生长时间窗口、高浓度细胞抑制时间窗口、平均治疗后反应时间等；