Den primære cilium er et mikrotubuli-baserte dynamisk subcellulære kammer som fungerer som en sensorisk antenne for å samordne cellulære signalveier, inkludert sonic hedgehog (Shh) veien under embryonal nevronal utvikling ^{1, 2,} og romoppdelt subcellulær signalisering i voksen neuronal funksjon ^{3, 4} . Aliserte komponenter av disse reaksjonsveier, for eksempel Shh reseptoren Lappet ^5; veien aktivator glattes (Smo) ^6; og Gpr161 ^7, en orphan G-protein-koblet reseptor (GPCR) som negativt regulerer Shh veien, lokalisere til cilia på en dynamisk måte. Multiple GPCRs har blitt rapportert til å lokalisere å cilia i neuroner i hjernen ^{7, 8, 9, 10} </^{sup>, 11, 12, 13, 14, 15, 16.} Defekter i cilia og cilia-genererte signalveier påvirke flere vev og er kollektivt kjent som ciliopathies ^{17, 18, 19.} Den ciliopathy sykdom spekteret inneholder ofte nevrologiske defekter, slik som kraniofaciale abnormiteter ^{20, 21, 22.} I tillegg, primær cilia i hypothalamus neuroner regulere sentrale metthetsfølelse veier, og defekter resultere i sentral fedme ^23, speiling fedme i syndrom ciliopathies som Bardet Biedel syndrom ^24. I tillegg, neuropeptid-reseptor-signalering i cilia regulerer central metthetsfølelse baner ^{11, 14.} Ciliær lokalisering av adenylylcyklase III (ACIII) og GPCR som somatostatinreseptor 3 i hippocampalneuroner resultere i nye objekt gjenkjennelsesfeil og hukommelsessvikt ^{25, 26} og parallell til en mangel på integritet ciliære ^27. Utviklingsområder av cilia-genererte signalering er nært knyttet til vev homeostase; Særlig cilia er viktige for utviklingen av Shh-subtype Medulloblastomas som følge av granule progenitorceller i lillehjernen ^{28, 29.} Dermed primære flimmerhårene spiller viktige roller under embryonal, postnatal og voksen neuronal utvikling og funksjon.

Neurale stamceller (NSC) ligge i subventricular sone (SVZ) av den laterale ventrikkel subgranular sone av dentate gyrus av hippocampus, og denventrikulær sone av den tredje ventrikkel i hypothalamus hos pattedyr ^{30, 31, 32.} NSC er multi, har evne til selvfornyelse, og er viktig for hjernens utvikling og regenerativ medisin ^30. De fleste NSCs i SVZ er stillestående og har en enslig primær cilium som, i mange tilfeller, strekker seg ut til den laterale ventrikkel ^33. De primære cilium signalene via lokalisering av forskjellige reseptorer, indusere nedstrøms cellulære responser, spesielt i forhold til Shh, TGFp, og reseptor-tyrosin-kinase-reaksjonsveier ^{2, 34, 35, 36.} Siden primær cilia strekker seg inn i den laterale ventrikkel, er det en hypotese at primær cilia detektere cytokiner i cerebrospinalvæsken (CSF) for å aktivere NSCs ³⁷ </sopp>. Nylige studier tyder på at den Shh signalveien og primær cilia er kritiske for aktivering av stamceller ved reparasjon og regenerasjon av flere vev, inkludert det olfaktoriske epitel, lunge, nyre og ^{38, 39, 40, 41.} Imidlertid, de mekanismer som står i forbindelse med CSF NSCs og om primær cilia er involvert er ikke kjent. Adherente NSCs i kultur er cilierte; lokalisere shh pathway komponenter, for eksempel Smo og Gpr161 i cilia; og er Hysj responsive ^42. Således kan NSCs tjene som et viktig modellsystem for å studere Shh vei, ciliær trafikk, og neuronal differensiering veier. I tillegg kan neuroner differensiert fra NSC også anvendes for ciliære trafikkriterier analyser.

Neurosfærer utgjøres av klynger av frittflytende celler som stammer fra proliferasjon av neural stilk / progenitor-celler som vokser i nærvær av spesifikke vekstfaktorer og ikke-adhesive overflater ^{43, 44.} Neurosfærer tjener som viktig in vitro kulturmodeller for å studere neuralstamceller / forløperceller i normal utvikling og sykdom ^{31, 45, 46, 47.} Her beskriver vi en neurosfære basert assay for dyrking av nervestamceller / forløperceller og for differensiering til neuroner / gliaceller. Vi legger spesielt vekt trafikkering av signalisering komponenter til cilia av neuralstamceller / forløperceller og differensierte neuroner (figur 1). I motsetning til dyrking av primære nerveceller, primære neurosfærer er relativt enkle å kultur, er mottagelig for flere passasjer og fryse-tine-sykluser, og kan gjennomgå differensiering til neuroner / gliaceller. Viktigere, fant vi ut at neurosfære-avledet nervestilk / forløperceller og differensierte neuroner cilierte i kultur og lokalisere signalmolekyler som er relevante for ciliær funksjon i disse avdelinger. Neurosfære-baserte dyrkingsmetoder kan tjene som en ideell modellsystem for å studere ciliogenesis og ciliare handel med NSCs og differensierte neuroner.