Avertissement : Cette page est une traduction automatique de cette page à l'origine en anglais. Veuillez noter puisque les traductions sont générées par des machines, pas tous les traduction sera parfaite. Ce site Web et ses pages Web sont destinés à être lus en anglais. Toute traduction de ce site et de ses pages Web peut être imprécis et inexacte, en tout ou en partie. Cette traduction est fournie dans une pratique.

Un rétablissement neuf de micro-électrode-choix ébrèche pour des impulsions de enregistrement de cellule nerveuse

Les chercheurs d'ETH ont développé un rétablissement neuf des frites de micro-électrode-choix pour des impulsions nerveuses de mesure, activant des études de la façon dont les milliers de cellules nerveuses agissent l'un sur l'autre les uns avec les autres.

Pendant plus de 15 années, professeur Andreas Hierlemann d'ETH et son groupe avaient développé les frites de micro-électrode-choix qui peuvent être employées pour exciter avec précision des cellules nerveuses dans les cultures cellulaires et pour mesurer l'activité électrique de cellules. Ces développements permettent pour élever des cellules nerveuses dans des boîtes de Pétri et pour employer des frites situées au bas de l'assiette pour examiner chaque cellule individuelle dans un tissu nerveux branché en détail.

Les approches alternatives pour conduire de telles mesures ont quelques limitations claires. Elles sont l'un ou l'autre très longue - parce que le contact à chaque cellule doit être individuellement déterminé - ou elles exigent l'utilisation des teintures fluorescentes, qui influencent le comportement des cellules et par conséquent des résultats des expériences.

Maintenant, les chercheurs du groupe de Hierlemann au service du scientifique et technique de biosystèmes d'ETH Zurich à Bâle, avec Urs Frey et ses collègues des biosystèmes secondaires d'ETH Maxwell, ont développé un rétablissement neuf des frites de micro-électrode-choix. Ces frites activent les enregistrements détaillés considérablement de plus d'électrodes que les systèmes précédents, qui ouvrent des applications neuves.

Un signe plus intense requis

Comme avec les rétablissements précédents de frite, les frites neuves ont environ 20.000 micro-électrodes dans un endroit mesurant 2 par 4 mm. Pour s'assurer que ces électrodes captent les impulsions nerveuses relativement faibles, les signes doivent être amplifiés. Exemples des faibles signes que les scientifiques veulent trouver pour inclure ceux des cellules nerveuses, dérivés des cellules souche pluripotent humaines (cellules d'IPS). Celles-ci sont actuel employées dans beaucoup de modèles de la maladie de culture cellulaire. Une autre raison d'amplifier de manière significative les signes est si les chercheurs veulent suivre des impulsions nerveuses en axones (fin, extensions fibreuses très minces d'une cellule nerveuse).

Cependant, l'électronique performante d'amplification reprennent l'espace, qui est pourquoi la frite précédente pouvait simultanément amplifier et afficher à l'extérieur des signes seulement de 1.000 des 20.000 électrodes. Bien que les 1.000 électrodes pourraient être arbitrairement sélectées, elles ont dû être déterminées avant chaque mesure. Ceci a signifié qu'il était possible d'effectuer les enregistrements détaillés au-dessus seulement d'une fraction de l'endroit de frite pendant une mesure.

Bruit de fond réduit

Dans la frite neuve, les amplificateurs sont plus petits, permettant aux signes de chacune des 20.000 électrodes d'être amplifiés et mesurés en même temps. Cependant, les amplificateurs plus petits ont des niveaux sonores plus élevés. Ainsi, pour s'assurer les captent même les plus faibles impulsions nerveuses, les chercheurs ont inclus certains des amplificateurs plus grands et plus puissants dans les frites neuves et emploient un tour astucieux : ils utilisent ces amplificateurs puissants pour recenser les remarques de temps, auxquelles les impulsions nerveuses se produisent dans l'assiette de culture cellulaire.

À ces remarques de temps, ils alors peuvent rechercher des signes sur les autres électrodes, et en prenant la moyenne de plusieurs signes successifs, ils peuvent réduire le bruit de fond. Cette procédure fournit une image claire de l'activité de signe au-dessus de l'endroit entier étant mesuré.

Dans les premières expériences, que les chercheurs publiés dans les transmissions de nature de tourillon, ils ont expliquées leur méthode sur l'être humain IPS-a dérivé les cellules neuronales ainsi que sur des parties de cerveau, la rétine rapièce, les cellules cardiaques et les sphéroïdes neuronaux.

Application dans le développement de médicament

Avec la frite neuve, les scientifiques peuvent produire des images électriques non seulement des cellules mais également la prolonge de leurs axones, et ils peuvent déterminer comment rapidement une impulsion nerveuse est transmise aux extensions les plus lointaines des axones.

Les rétablissements précédents des frites de choix de micro-électrode ont laissé mesure américaine jusqu'à 50 cellules nerveuses. Avec la frite neuve, nous pouvons exécuter des mesures détaillées de plus de 1.000 cellules dans une culture d'un seul trait. »

Andreas Hierlemann, professeur d'ETH

De telles mesures complètes conviennent pour vérifier les effets des médicaments, signifiant que les scientifiques peuvent maintenant entreprendre la recherche et les expériences avec des cultures de cellule humaine au lieu de compter sur des animaux de laboratoire. La technologie aide ainsi également à réduire le nombre d'expériences sur des animaux.

Les biosystèmes secondaires d'ETH Maxwell lance déjà la technologie existante de micro-électrode, qui est maintenant en service autour du monde par au-dessus de cents organismes de recherche aux universités et dans l'industrie. Actuellement, la compagnie examine une commercialisation potentielle de la frite neuve.

Source:
Journal reference:

Yuan, X., et al. (2020) Versatile live-cell activity analysis platform for characterization of neuronal dynamics at single-cell and network level. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-18620-4.