Uprawa działającej bariery krew-mózg

Według Brain & Behavior Staff

Naukowcy z 2016 BBRF Young Investigator, dr Ethan Lippmann, donoszą, że udało im się „zbudować” tkankę naczyniową, która działa jak kluczowa błona ochronna mózgu, zwana barierą krew-mózg. Bariera działa jak selektywne sito, zatrzymując duże cząsteczki, w tym bakterie, z mózgu i płynu mózgowo-rdzeniowego, ale umożliwiając przenikanie tlenu, glukozy i innych ważnych substancji.

Praca wykonana na Vanderbilt University i opublikowana 14 lutego 2019 w Stem Cell Reports powinna pomóc przyspieszyć przełożenie naukowych pomysłów na badania nad mózgiem.

Chociaż w przeszłości hodowano dwuwymiarowe kultury komórek mózgowych, po raz pierwszy powstał trójwymiarowy model, który działa jak bariera ludzka krew-mózg. Model jest wyhodowany z komórek pobranych z ludzkiego układu naczyniowego, które są indukowane do ponownego rozwoju jako wyspecjalizowany typ komórek stanowiący podstawę bariery krew-mózg. Następnie są montowane w trójwymiarowej matrycy, która działa jak rusztowanie.

Technika przeprogramowania komórek, zapoczątkowana w badaniach nad mózgiem przez stypendystów BBRF i innych w ciągu ostatniej dekady, nosi nazwę iPSC, co oznacza technologię „indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych”. Ma wiele zastosowań w medycynie, zwłaszcza w tworzeniu różnych typów „organoidów” - żywych, trójwymiarowych kultur komórek, które są zmuszane do ponownego rozwoju jako typy komórek specyficzne dla różnych narządów ciała. Jedną z obiecujących ścieżek naprzód w testowaniu leków i badaniach nad chorobami jest tworzenie organoidalnych modeli narządów ludzkich w celu określenia skuteczności i siły działania leków.

Podczas gdy naukowcy eksperymentowali z prymitywnymi organoidami mózgu, nowa metoda odtwarzania struktur pełniących rolę bariery ludzka krew-mózg, jeśli zostanie włączona do organoidów mózgu, przybliży naukę o duży krok do stworzenia „mózgów w naczyniu”, które wiernie odtwarzają zarówno strukturę, jak i funkcję rzeczywistych ludzkich mózgów lub ich fragmentów.

Powielanie bariery śródbłonkowej w organoidach mózgu ma kluczowe znaczenie, ponieważ mózg musi być chroniony przed substancjami zawartymi we krwi.

Bariera krew-mózg powoduje powstawanie „przecieków” w niektórych chorobach, w tym niektórych chorobach neurologicznych, w tym ALS i padaczce. Jest również bardziej przepuszczalny, gdy stan zapalny w organizmie osiąga wysoki poziom. Może to być jeden ze sposobów, w jaki cząsteczki zapalne dostają się do mózgu i zakłócają normalne funkcjonowanie, na przykład w stwardnieniu rozsianym.