神経細胞死のリアルタイム検出のためのインピーダンス測定

神経細胞死の検出は、神経変性疾患の細胞培養モデルにおける標準的な要件です。in vitroアプリケーションには十分な生存可能性アッセイが利用できますが、これらのほとんどはエンドポイント測定であり、細胞死の動力学に関する情報のみを提供しません。ここでは、不死化海馬ニューロン（HT-22細胞）、ニューロン前駆細胞（NPC）、および分化した原発性皮質ニューロンの神経細胞株における細胞死のリアルタイム検出のためのインピーダンス測定に基づいてXcelligenceシステムを検証しました。アポトーシスの薬理学的阻害剤の増殖、細胞死速度、および神経保護効果を検出するために、HT-22細胞およびNPCのインピーダンス測定とエンドポイント生存率アッセイとの間に良好な相関があることがわかりました。一次ニューロンでは、細胞の分化中に樹状突起の成長を検出できませんでした。一次ニューロンの細胞死はXcelligenceシステムによって検出されましたが、インピーダンス測定に基づく細胞指数の変化は、in辱の重症度に大きく依存していました。イオノマイシンによって誘発される細胞死、例えばインピーダンスベースの検出を可能にする強力な細胞崩壊を伴う速いペースのプロセスとして示されています。しかし、グルタミン酸誘発性細胞死のような顕著な形態学的変化を伴う細胞死は、このアプローチではあまりアクセスできません。結論として、我々のデータは、インピーダンス測定が神経細胞株における細胞死の増殖と速度論の検出のための便利で信頼できる方法であることを示していますが、この方法は、神経分化と一次ニューロンの生存率の評価にはそれほど適していません。

Detection of neuronal cell death is a standard requirement in cell culture models of neurodegenerative diseases. Although plenty of viability assays are available for in vitro applications, most of these are endpoint measurements providing only little information on the kinetics of cell death. Here, we validated the xCELLigence system based on impedance measurement for real-time detection of cell death in a neuronal cell line of immortalized hippocampal neurons (HT-22 cells), neuronal progenitor cells (NPC) and differentiated primary cortical neurons. We found a good correlation between impedance measurements and endpoint viability assays in HT-22 cells and NPC, for detecting proliferation, cell death kinetics and also neuroprotective effects of pharmacological inhibitors of apoptosis. In primary neurons we could not detect dendritic outgrowth during differentiation of the cells. Cell death in primary neurons was detectable by the xCELLigence system, however, the changes in the cell index on the basis of impedance measurements depended to a great extent on the severity of the insult. Cell death induced by ionomycin, e.g. shows as a fast paced process involving a strong cellular disintegration, which allows for impedance-based detection. Cell death accompanied by less pronounced morphological changes like glutamate induced cell death, however, is not well accessible by this approach. In conclusion, our data show that impedance measurement is a convenient and reliable method for the detection of proliferation and kinetics of cell death in neuronal cell lines, whereas this method is less suitable for the assessment of neuronal differentiation and viability of primary neurons.