Это критически важная анатомическая структура, барьер — первая и наиболее полная линия защиты мозга. Но помимо защиты мозга, он также участвует в заболеваниях и эффективно блокирует многие низкомолекулярные препараты, которые могут быть эффективными при лечении множества неврологических состояний, включая такие вещи, как инсульт, травмы и рак.Рудиментарные модели барьера были созданы в лабораторной чашке с использованием человеческих стволовых клеток, но такие модели зависели от смешивания коктейля типов клеток, чтобы вызвать сложное химическое взаимодействие, которое направляет стволовые клетки с чистого листа на превращение в эндотелиальные клетки, составляющие гематоэнцефалический барьер.В отчете, опубликованном в Science Advances, исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон подробно описывают определенный, пошаговый процесс создания более точной имитации гематоэнцефалического барьера человека в лабораторной посуде.
Новая модель позволит более тщательно изучить клетки, их свойства и то, как ученые могут обойти барьер в терапевтических целях.«Основным достижением является то, что теперь у нас есть полностью определенный процесс, который использует небольшие молекулы для направления клеток через процесс развития», — говорит профессор химической и биологической инженерии Университета Висконсин-Мэдисон Шон Палечек о методе, который заменяет химические факторы на клетки, чтобы подтолкнуть стволовые клетки становятся эндотелиальными клетками головного мозга, составляющими гематоэнцефалический барьер. «Это полностью определено. Мы знаем, какие компоненты действуют на клетки» и на каких стадиях развития.
Чтобы разработать новый метод изготовления клеток, Палечек сотрудничал с лабораторией химической и биологической инженерии UW-Madison профессором Эриком Шустой. Тунчэн Цянь, научный сотрудник из Висконсина в области химической и биологической инженерии, руководил исследованием. Команда подала заявку на патент на процесс через Wisconsin Alumni Research Foundation, некоммерческую организацию, которая управляет интеллектуальной собственностью UW-Madison.
В науке о стволовых клетках часто превращение стволовых клеток в любой из сотен типов клеток, составляющих человеческое тело, часто является не только наукой, но и искусством. Идентифицируя определенные химические молекулы, которые могут сопровождать клетки на различных стадиях развития, чтобы стать эндотелиальными клетками мозга, команда из Висконсина, по сути, предлагает рецепт для стандартизации производства клеток в количествах, полезных для исследований и таких вещей, как лекарство с высокой пропускной способностью. экраны.«Другие подходы требуют смешивания и совместного культивирования других типов клеток», — объясняет Шуста. «Это позволит неспециалисту развернуть модель.
Это готовый рецепт». Использование индуцированных клеток, взрослых клеток пациентов, которые перепрограммируются в состояние, подобное эмбриональным стволовым клеткам, также позволит исследователям лучше понять этиологию и прогрессирование различных неврологических расстройств.
Такие вещи, как инфекции мозга и рассеянный склероз, можно лучше понять с самого начала.«Он стандартизирует подход. Его можно применять к более широкому портфелю клеток.
Мы действительно можем исследовать болезнь», — говорит Палчек, отмечая, что способность отслеживать клетки по мере их прохождения через различные фазы развития может помочь ученым увидеть каскад клеточного события, которые происходят как неврологические состояния.Он добавляет, что новый метод также позволит промышленности увеличить производство эндотелиальных клеток мозга для открытия новых лекарств.
Воздействуя на клетки различными агентами, исследователи могут оценить токсичность и эффект перспективных методов лечения.