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Organoïdes cérébraux

Organoïdes cérébraux

Les organoïdes cérébraux sont des modèles tissulaires 3D représentant une ou plusieurs régions du cerveau. Ils peuvent pallier les insuffisances des modèles cérébraux post-mortem et des modèles animaux classiques pour générer des résultats pertinents d’un point de vue clinique.

Les organoïdes cérébraux sont dérivés de cellules souches pluripotentes humaines induites (hiPSC). Lorsqu’elles sont cultivées avec le milieu approprié contenant la combinaison de facteurs de signalisation, les cellules souches se différencient en diverses cellules neurales qui, avec le temps, arrivent à maturité pour ressembler aux structures des régions du cerveau telles que le cerveau antérieur (cérébral) ou le mésencéphale.

Les organoïdes cérébraux présentent un grand potentiel pour la compréhension du développement du cerveau et des maladies neuronales. Ils peuvent également être utilisés pour étudier les maladies génétiques et les effets des composés. Néanmoins, pour saisir le caractère unique du cerveau humain, il faut des tests fonctionnels et des systèmes d’imagerie haut contenu.

Méthodes de surveillance et de développement des organoïdes cérébraux

Nous décrivons ici les méthodes permettant de surveiller les organoïdes cérébraux 3D dérivés d’iPSC et de tester leur activité fonctionnelle en enregistrant et en analysant les oscillations calciques. L’imagerie en fond clair avec segmentation basée sur l’intelligence artificielle (IA) peut permettre de surveiller la qualité des organoïdes en développement en suivant la croissance du diamètre et de la forme. L’activité neuronale des organoïdes cérébraux peut être déterminée à partir de l’activité calcique. L’imagerie confocale révèle l’activité calcique pour déterminer la maturité des neurones. En outre, l’organisation cellulaire peut être surveillée par imagerie confocale avec coloration différentielle.
 

Affiche scientifique présentée : Surveillance du développement d’organoïdes et caractérisation des activités d’oscillation du calcium dans des organoïdes cérébraux 3D dérivés d’iPSC

Des organoïdes cérébraux ont été développés à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) en ayant recours à des méthodes établies. Sur une période de 4 à 12 semaines de développement, nous avons surveillé la taille et la morphologie des micro-tissus cérébraux en développement en utilisant nos outils d’analyse basés sur l’IA, ainsi que le logiciel d’analyse d’images IN Carta® afin de définir la taille et la forme des tissus. Des micro-tissus sélectionnés ont été analysés par imagerie confocale au cours de différentes phases de développement afin de déterminer l’organisation cellulaire et l’expression des marqueurs neuronaux. Pour la détection des activités fonctionnelles, les organoïdes ont été chargés avec un colorant sensible au calcium, puis les oscillations du Ca2+ ont été enregistrées avec le système d’imagerie haut contenu ImageXpress® Confocal HT.ai. Nous montrons que l’imagerie haut contenu, associée à une analyse basée sur l’IA et utilisée avec des organoïdes cérébraux 3D, est un outil prometteur pour les criblages de composés et les évaluations de leur toxicité.

 

Imagerie calcique d’organoïdes cérébraux entiers

Imagerie calcique d’organoïdes cérébraux entiers – Dès la semaine 4, nous avons observé l’activité calcique dans les organoïdes cérébraux chargés avec le colorant FLIPR Calcium 6 (en haut à droite). La fréquence de l’activité calcique était faible, ce qui suggère que les neurones de l’organoïde étaient encore immatures à ce moment-là. À la semaine 13, l’activité calcique semblait plus synchrone, ce qui suggère que les neurones sont interconnectés dans un réseau fonctionnel (en bas à droite).

 

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