基于共培养微阵列的神经突触功能的检测芯片及其在高通量筛选的应用

项目名称： 基于共培养微阵列的神经突触功能的检测芯片及其在高通量筛选的应用

项目编号： No.81201164

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 影像医学与生物医学工程

项目作者： 史鹏

作者单位： 香港城市大学深圳研究院

项目金额： 23万元

中文摘要： 尽管每年全球有多达数十亿美元花费在神经系统疾病的新药开发上 ，对很多极具破坏性的中枢神经系统疾病仍然没有有效地治疗方法。现有药物筛选技术的限制已经严重阻碍了针对这些疾病的新药开发。本课题旨在综合利用微加工制造，自动化，数字图像处理等技术手段，结合相关的神经生物实验，开发针对神经突触发育和功能的高通量，高灵敏度的自动化筛选平台。该项技术以微阵列化的神经细胞-成纤维细胞共培养为基础，运用3D微米构造结合微流控生成的诱导蛋白浓度梯度控制神经细胞的生长。通过大规模的cDNA的多路复合微阵列形成转染不同蛋白基因的成纤维细胞阵列，以提高并行实验通量，满足大规模基因和药物筛选的要求。成功开发该项目提出的突触功能检测芯片，将极大地促进基于基因筛选的药物标靶的发现，以及对已有药物前导物的特异性的确定；对开发新的神经系统疾病的治疗手段以及基础神经生物学研究都将有重大意义。

中文关键词： 芯片实验室；细胞微阵列；微流控；高通量筛选；神经突触发育和再 生

英文摘要： Despite the expenditure of billions of dollars on the development of new pharmaceuticals targeting the central nervous system (CNS), there are still no therapies against many devastating neurological diseases. Limitations of existing screening technologies have significantly hindered discovery of pharmaceuticals for CNS. In this proposal, we aim to develop a novel biochip for ultra-sensitive, high-throughput and quantitative screening of synaptic functions. The technology is based on a well-controlled, arrayed format of neuron-fibroblast coculture. 3D micro-structures along with microfluidic formation of guidance cue gradient will permit the creation of reproducible and physiologically relevant in vitro neuronal network for modeling critical brain functions on a chip. Large scale multiplexed cDNA microarrays are further included for generation of corresponding fibroblast expression array to accommodate parallel evaluation of multiple gene targets. The proposed biochip can be used as powerful and versatile platform to identify potential drug targets by functionally characterizing large number of gene products in primary neuronal assays; and also to evaluate the specificity of drug leads aiming signaling pathway involving different genes. If successful, such a technology can significantly increase the chances of

英文关键词： Lab on Chip；Microarrays；Microfluidics；High-throughput Screening；Synaptogenesis