[发明专利]用于神经细胞培养的培养基组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年4月17日提交的美国申请第61/813,034号的优先权及其权益，其全部内容通过引用的方式全部并入。

背景技术

对干细胞和体细胞重编程以对人类疾病进行建模并找到迫切需要的疗法投入大量希望和努力。最近的诺贝尔医学及生理学奖在人类体细胞重编程为多能干细胞的革命性方法发表5年后就授予给Yamanaka博士，说明有多少希望给予在诱导多能干细胞(IPSC)技术上(Takahashi等人,2007)。之后不久，即表明得自患者皮肤细胞的IPSC可以在体外转变为神经元(Dimos等人,2008)。神经科学的科学家们涌入这个前所未有的机会以在体外获得得自神经和精神障碍患者的活神经元培养物并证实与特定障碍相关的主要表型可以在培养皿上显现(Marchetto等人.,2010；Brennand等人2011；Marchetto等人2011；Nguyen等人2011；Seibler等人2011；Bellin等人2012；Egawa等人2012；Israel等人2012；Shi等人2012)。

然而还没有用完整的神经生理学方法建立使神经元体外生长的基本培养条件。当前，几乎所有人类神经元培养物均在Dulbecco改良的Eagle培养基(DMEM)中生长(CattaneoandMcKay,1990；Okabe等人,1996；Soldner等人,2009；Vierbuchen等人,2010；Brennand等人,2011；Caiazzo等人,2011；Eiraku等人,2011；Marchetto等人,2011；Nguyen等人,2011；Pang等人,2011；Pfisterer等人,2011；Qiang等人,2011；Soldner等人,2011；Son等人,2011；Boyer等人,2012；Bráz等人,2012；Giorgetti等人,2012；Israel等人,2012；Shao等人,2012；Vilchez等人,2012)，偶有在Neurobasal培养基(Hermann等人,2004；Li等人,2005；Johnson等人,2007)或DMEM和Neurobasal的混合物(Koch等人,2009；Boulting等人,2011；Kriks等人,2011；Egawa等人,2012；Shi等人,2012)中生长。之后将多种生长因子和补充物添加到基础培养基中以促进神经元分化和成活。使用膜片钳和钙成像技术，发明人发现，广泛使用的那些基础培养基完全没有针对神经生理学功能进行调整。它们严重地损害了动作电位放电以及兴奋性和抑制性突触功能，其从而使自发的神经活动急剧降低。这进而又对功能发育和体外神经元操作具有不利后果。因而，领域内需要一种培养基组合物，其密切反映体内生理条件以提供例如成熟神经细胞、神经祖细胞或原代神经细胞的体外分化、扩张或维持过程中的未被折衷的条件。

本文在其他之外特别提供可用于培养神经细胞的培养基组合物。具体而言，本文提供的组合物模拟活脑中的重要生理条件并保持神经活性。在一些实施方式中，本文提供的培养基组合物改进长期体外培养中人神经元分化的效率并促进突触功能。

发明内容

本申请提供一种细胞培养基，其促进在该培养基中培养的脑细胞的生长和/或保持和/或功能活性。在某些实施方式中，细胞培养基包含一种或多种神经活性无机盐、和/或一种或多种神经活性氨基酸、和/或一种或多种维生素、和/或一种或多种氨基酸、和/或一种或多种能量基质(energeticsubstrate)、和/或一种或多种pH调节剂。

在某些实施方式中，培养基包含浓度为约70mM～约150mM的氯化钠、浓度为约0.000001mM～约10mM的神经活性无机盐、浓度为约0.0001mM～约0.05mM的甘氨酸、浓度为约0.0001mM～约0.05mM的L-丙氨酸、和浓度为约0.001mM～约0.03mM的L-丝氨酸。

在某些实施方式中，培养基包含浓度低于约0.05mM的L-丙氨酸、浓度低于约0.25mM的甘氨酸、浓度低于约0.25mM的L-丝氨酸、浓度低于约0.15mM的L-脯氨酸、浓度低于约0.60mM的L-精氨酸盐酸盐、浓度低于约2.5mM的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺、浓度高于约0.41mM的硫酸镁、浓度高于约1.05mM的氯化钙、浓度高于约4.16mM的氯化钾、浓度高于约120.7mM的氯化钠、浓度低于约17.5mM的D-葡萄糖或浓度为约5mM的HEPES。