Гемато-энцефалический барьер точно воспроизвели «на чипе»

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

Гирлянда гемато-энцефалического барьера

Эту микрофотографию мы берегли на 1 января. И не потому, что в 2012 году этот снимок выиграл конкурс Nikon Small World. Но согласитесь, что  конфокальная…

Астроциты тянутся друг к другу

На этом снимке — два окрашенные красящим виментин красителем IHC-DAB астроцита в хвостатом ядре мозга человека. Астроциты непосредственно взаимодействуют с кровеносными сосудами, формируя гемато-энцефалический барьер,…

Блокировка иммунитета остановит разрушение тканей после инсульта

Разрушительное действие ишемического инсульта можно предотвратить. К такому выводу пришел коллектив исследователей из Южной Калифорнии, показав, что локальное «отключение» иммунной системы в месте ишемии уменьшает…

Боксеров, футболистов и солдат вылечит генная терапия

Исследователи из Weill Cornell Medical College в Нью-Йорке предложили новый подход для лечения хронической травматической энцефалопатии (ХТЭ) – генную терапию и успешно применили его на…

День в истории: женщина, поставившая барьер между мозгом и кровью

Наша иммунная система не знает о присутствии в нашем организме мозга благодаря ему – гематоэнцефалическому барьеру (ГЭБ), концепция которого сформировалась ровно 100 лет назад. За…

Запущенный инсульт облегчит кластерная стимуляция нейронов

Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Франциско (UCLA) создали новый эффективный подход при инсульте. Они предложили стимулировать нейроны, располагающиеся в крыловидно-небном узле – части тройничного нерва….

Как при помощи марихуаны «протащить» лекарства в мозг?

Одной из главных проблем в лечении заболеваний центральной нервной системы по-прежнему остается гемато-энцефалический барьер (ГЭБ), который не пропускает большинство препаратов из крови в мозг. Испанские…

Нейрососудистый оркестр

Перед вами — так называемая нейрососудистая единица. Минимальный элемент из нейронной, глиальной и сосудистой ткани в головном мозге (или, в данном случае — в сетчатке)….

Патофизиология гемато-энцефалического барьера

Тематике патофизиологии гемато-энцефалического барьера будет посвящено 513-е заседание Санкт-Петербургского общества патофизиологов. Оно состоится 29 октября (вторник) 2019 года в 17ч 30м в аудитории №1 (3 этаж нефрологического…

Создана биоразлагаемая «открывашка» гемато-энцефалического барьера

Исследователи из Университета штата Коннектикут в США создали биоразлагаемое устройство, которое должно помочь открыть гемато-энцефалический барьер для доставки лекарственных препаратов в головной мозг. Результаты исследований…

Ультразвук открывает мозг генетическому редактированию

Credit: Leong Lab/Columbia Engineering На этом фото дня вы видите, как сфокусированный ультразвук открывает гемато-энцефалический барьер, через который группа американского профессора Кама Леонга  и его коллега…