Гемато-энцефалический барьер точно воспроизвели «на чипе»

13 февраля 2020

Исследователи из Технологического института Джорджии создали самую реалистичную модель гемато-энцефалического барьера на чипе. Их работа опубликована в журнале Nature Communications. Этот барьер предполагается использовать для тестирования проницаемости ГЭБ наночастицами, доставляющему препараты в головной мозг.

Структура ГЭБ и структура модели на чипе. Credit: Ahn, S.I., Sei, Y.J., Park, H. et al. 2020

Как известно, сложный клеточный комплекс, именуемый гемато-энцефалическим барьером, с одной стороны, предохраняет наш мозг от токсинов и микроорганизмов, с другой – становится головной болью для врачей, которым он мешает доставлять препараты для лечения заболевания мозга. О его открытии вы можете прочитать в нашей отдельной статье. Моделей же для тестирования препаратов на прохождение ГЭБ не хватает: животные модели не всегда реагируют на лекарства, да и изучать механистические свойства барьера in vivoне очень просто.

Именно поэтому многие группы нацелились на создание моделей ГЭБ в технологии «орган-на-чипе». Правда, это оказалось очень непросто – предыдущие модели были либо двумерными, что не очень соответствовало оригиналу, либо слишком проницаемые – в основном, за счет того, что не удавалось создать в одной модели комплекс всех основных компонентов ГЭБ: эндотелиальных клеток, перицитов и астроцитов. Предыдущая попытка 2018 года оказалась более удачной, однако и она была неидеальной – в первую очередь за счет реактивного глиоза, ответа астроцитов на «нарушение» естественной среды.

И вот в новой работе авторы сообщают, что им удалось очень точно воспроизвести «на чипе» мимикрию структуры и функции ГЭБ со всеми клеточными взаимодействиями, ключевыми экспрессиями генов, низкой проницаемостью «как в оригинале» и трехмерной астроцитарной сетью с уменьшенным реактивным глиозом и поляризованным распределением аквапорина-4 (AQP4). Испытания модели с использованием наночастиц (одних из самых перспективных «контейнеров» для проникновения сквозь ГЭБ), показали очень близкое соответствие реальному гемато-энцефалическому барьеру.

Текст: Алексей Паевский

Ahn, S.I., Sei, Y.J., Park, H. et al. Microengineered human blood–brain barrier platform for understanding nanoparticle transport mechanisms. Nat Commun 11, 175 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-019-13896-7