Den primära cilium är en mikrotubuli baserad dynamisk subcellulär avdelning som fungerar som en sensorisk antenn i koordinerande cellulära signaleringsvägar, inklusive Sonic hedgehog (Shh) -vägen under embryonal neuronal utveckling ^{1, 2,} och compartmentalized subcellulär signalering i vuxen neuronal funktion ^{3, 4} . Signalering komponenter i dessa reaktionsvägar, såsom Shh receptorn Patched ^5; vägen aktivator Smoothened (Smo) ^6; och Gpr161 ^7, en föräldralös G-proteinkopplade receptorer (GPCR) som reglerar Shh pathway negativt, lokaliseras till cilier på ett dynamiskt sätt. Flera GPCR har rapporterats att lokalisera till flimmerhåren i neuroner i hjärnan ^{7, 8, 9, 10} </^{sup>, 11, 12, 13, 14, 15, 16.} Defekter i cilier och cilier genererad signaleringsvägar påverka flera vävnader och är kollektivt kända som ciliopathies ^{17, 18, 19.} Den ciliopathy sjukdom spektrum innefattar ofta nerv defekter, såsom kraniofaciala missbildningar ^{20, 21, 22.} Dessutom primära cilier i hypotalamus neuroner reglera centrala mättnadsvägar, och defekter resulterar i central fetma ^23, spegling fetma hos syndrom ciliopathies såsom Bardet Biedel syndrom ^24. Dessutom neuropeptid-receptor signalering i cilier reglerar central mättnad vägar ^{11, 14.} Ciliär lokalisering av adenylylcyklas III (ACIII) och GPCR såsom somatostatinreceptor 3 i hippocampusneuroner resultera i nya defekter objektigenkännings och minnesbrister ^{25, 26} och paralleller en brist på ciliär integritet ^27. De utvecklingsmässiga aspekter av cilier genererad signalering är nära knutna till vävnad homeostas; i synnerhet cilier är viktiga för utvecklingen av Shh-subtyp medulloblastom härrör från granulat stamceller i lillhjärnan ^{28, 29.} Således primära cilier spelar en viktig roll under foster, postnatal och vuxna neuronal utveckling och funktion.

Neurala stamceller (NSCs) bor i den subventrikulära zonen (SVZ) hos den laterala ventrikeln, den subgranular zonen av gyrus dentatus av hippocampus, ochventrikulära zonen av den tredje ventrikeln i hypotalamus hos däggdjur ^{30, 31, 32.} NSCs är multipotenta, besitter förmåga till självförnyelse och är viktiga för hjärnans utveckling och regenerativ medicin ^30. De flesta NSCs i SVZ är vilande och har en ensam primär cilium som i många fall sträcker sig ut till den laterala ventrikeln ^33. De primära cilium signaler via lokalisering av olika receptorer, inducerande nedströms cellulära svar, särskilt i förhållande till Shh, TGFp, och receptortyrosinkinaser kinasvägar ^{2, 34, 35, 36.} Eftersom primära cilier sträcker sig in i laterala ventrikeln, är det en hypotes att primära cilier detektera cytokiner i cerebrospinalvätskan (CSF) för att aktivera NSCs ³⁷ </supp>. Nyare studier tyder på att Shh signalväg och primär cilier är kritiska för aktiveringen av stamceller vid reparation och regenerering av multipla vävnader, inkluderande det olfaktoriska epitelet, lunga och njure ^{38, 39, 40, 41.} Men de mekanismer genom vilka CSF kommunicerar med NSCs och huruvida primära cilier är inblandade är inte kända. Vidhäftande NSCs i kultur cilie; lokalisera Shh pathway komponenter, såsom Smo och Gpr161 i cilier; och är Shh reagerar ^42. Således kan NSCs tjäna som ett viktigt modellsystem för att studera Shh vägen, ciliär trafficking och neuronal differentiering vägar. Dessutom kan neuroner differentierade från NSCs även användas för ciliär trafficking assayer.

Neurosfärer utgörs av kluster av fritt flytande celler som härrör från spridningen av Neural stam / ursprungsceller som växer i närvaro av specifika tillväxtfaktorer och icke vidhäftande ytorna ^{43, 44.} Neuro fungera som viktiga odling in vitro-modeller för att studera neurala stam / progenitorceller i normal utveckling och sjukdomar ^{31, 45, 46, 47.} Här beskriver vi en neurosfär-baserad analys för odling neurala stam / progenitorceller och för differentiering till neuroner / glia. Vi betonar särskilt handeln med signaleringskomponenter till cilier av neurala stam / ursprungsceller och differentierade neuroner (figur 1). I motsats till att odla primära neuroner, primära neurosfärer är relativt lätta att odla, är mottagliga för flera passager och frysnings-upptiningscykler, och kan genomgå differentiering till neuroner / glia. Viktigt har vi bestämt att neurosphere härrör neuralstam / ursprungsceller och differentierade neuroner cilierade i kultur och lokalisera signalmolekyler som är relevanta för ciliär funktion i dessa avdelningar. Neurosfär-baserade odlingsmetoder kan tjäna som en idealisk modell system för att studera ciliogenesis och ciliär handel med NSCs och differentierade neuroner.