Odla en fungerande blod-hjärnbarriär

Av Brain & Behavior Staff

Forskare som leddes av BBRF Young Investigator, Ethan Lippmann, doktor 2016, rapporterar att de har lyckats "bygga" kärlvävnad som fungerar som hjärnans avgörande skyddande membran, kallat blod-hjärnbarriären. Barriären fungerar som en selektiv sikt som håller stora molekyler inklusive bakterier ur hjärnan och ryggvätskan, men låter syre, glukos och andra vitala ämnen komma in.

Arbetet, utfört vid Vanderbilt University och publicerat 14 februari 2019 i stamcellsrapporter, bör hjälpa till att påskynda översättningen av vetenskapliga idéer till hjärnforskning.

Medan tvådimensionella hjärncellskulturer har odlats tidigare, är det första gången en tredimensionell modell som fungerar som den mänskliga blod-hjärnbarriären skapas. Modellen odlas från celler som samplats från mänsklig kärl som induceras att utvecklas som en specialiserad celltyp som är basen för blod-hjärnbarriären. Sedan monteras de i en tredimensionell matris som fungerar som en byggnadsställning.

Cell-omprogrammeringstekniken, banbrytande inom hjärnforskning av BBRF-bidragsmottagare och andra under det senaste decenniet, kallas iPSC, som står för "inducerad pluripotent stamcell" -teknologi. Det har många tillämpningar inom medicin, särskilt när det gäller att skapa olika typer av "organoider" - levande, tredimensionella kulturer av celler som lockas att utvecklas som celltyper som är specifika för olika kroppsorgan. En lovande väg framåt i läkemedelsprovning och sjukdomsforskning ligger i att skapa organoida modeller av mänskliga organ för att bestämma läkemedlets effektivitet och styrka.

Medan forskare har experimenterat med rudimentära hjärnorganoider, skulle den nya metoden för att återskapa strukturer som utför rollen som den mänskliga blod-hjärnbarriären, om de införlivas i hjärnorganoider, föra vetenskapen ett stort steg närmare att skapa "hjärnor i en skål" som troget replikera både strukturen och funktionen hos verkliga mänskliga hjärnor, eller delar av dem.

Det är viktigt att duplicera endotelbarriären i hjärnorganoider, eftersom hjärnan måste skyddas från ämnen i blodet.

Blod-hjärnbarriären utvecklar ”läckor” vid vissa sjukdomar, inklusive vissa neurologiska sjukdomar inklusive ALS och epilepsi. Det är också mer permeabelt när inflammation i kroppen når höga nivåer. Detta kan vara ett sätt på vilket inflammatoriska molekyler kommer in i hjärnan och stör normal funktion, till exempel vid multipel skleros.