GraMOS 人神经模型的诱发活动与成熟评价
通过石墨烯界面实施光刺激，结合钙成像和 MEA 检查人神经模型的诱发反应、网络活动及重复刺激后的成熟变化。
用途与模型
- 研究用途
- 在早期无自发活动的神经模型中进行功能表型比较，并研究模型成熟质量；未完成药物响应预测验证。
- 模型与细胞来源
- 人 iPSC 神经元、作者命名的家族性阿尔茨海默病模型与未患病对照，以及人 iPSC 脑皮层类器官。
- 方法版本
- 2025 年二维神经元／脑皮层类器官版本
- 实验形式
- 二维石墨烯基底或类器官内/外部界面；短时诱发反应与长期刺激实验分别设置。
材料与平台
- 细胞与光界面
- 人 iPSC 神经元及脑皮层类器官、石墨烯覆盖基底或散布于类器官的界面。
- 检测
- Fluo-4 钙成像、膜片钳基础电生理、MEA 网络活动及 RNA 测序。
- 训练安排
- 二维重复刺激 4 周；一组类器官刺激 2 周后观察 3 周，另组转录分析在此前 3 个月刺激后进行。
测量指标与分析
- 诱发钙反应比例和幅度
- 平均放电及爆发活动
- 网络同步和传播时间
- 长期刺激后基因表达
分别控制刺激光及荧光激发光；神经元、培养基底、类器官及电极各自采用相应分析分母。钙变化为间接活动指标，MEA 直接记录电活动。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 疾病与对照神经元的诱发反应比较，以及含界面、训练和未训练类器官的功能比较。
- 测试范围
- 疾病钙响应比例采用 9 个 WTAD 和 18 个 M233L 基底；Fig7 长期活动比较 50 个界面类器官与 20 个对照。
- 参照体系
- 未患病神经元、无石墨烯界面或不接受光训练的对应模型。
- 研究结果
- 主动刺激显现早期疾病模型的网络差异；重复刺激提高部分响应、放电和同步指标，转录变化涉及突触及神经发育。
适用条件与研究局限
- 成年样成熟状态仍为后续目标。
- 各项功能和转录结果对应不同训练窗口。
- 未加入治疗药物或建立患者预测性能。
来源与原文
- Non-genetic neuromodulation with graphene optoelectronic actuators for disease models, stem cell maturation, and biohybrid robotics原始研究 · Nature Communications · 2025-08-20