Wachsen einer funktionierenden Blut-Hirn-Schranke

Von Brain & Behavior Staff

Die von BBRF Young Investigator Ethan Lippmann, Ph.D., gemeinsam geleiteten Forscher berichten, dass es ihnen gelungen ist, Gefäßgewebe aufzubauen, das wie die entscheidende Schutzmembran des Gehirns, die sogenannte Blut-Hirn-Schranke, funktioniert. Die Barriere wirkt wie ein selektives Sieb, das große Moleküle, einschließlich Bakterien, aus dem Gehirn und der Rückenmarksflüssigkeit fernhält, aber den Eintritt von Sauerstoff, Glukose und anderen lebenswichtigen Substanzen ermöglicht.

Die Arbeit, die an der Vanderbilt University durchgeführt und am 14. Februar 2019 in Stem Cell Reports veröffentlicht wurde, soll dazu beitragen, die Umsetzung wissenschaftlicher Ideen in die Forschung am Gehirn zu beschleunigen.

Während in der Vergangenheit zweidimensionale Gehirnzellkulturen gezüchtet wurden, wurde zum ersten Mal ein dreidimensionales Modell erstellt, das wie die menschliche Blut-Hirn-Schranke funktioniert. Das Modell wird aus Zellen gezüchtet, die aus menschlichen Gefäßen entnommen wurden und dazu veranlasst werden, sich als spezialisierter Zelltyp neu zu entwickeln, der die Grundlage für die Blut-Hirn-Schranke bildet. Dann werden sie zu einer dreidimensionalen Matrix zusammengesetzt, die wie ein Gerüst funktioniert.

Die Technik der Zellreprogrammierung, die in den letzten zehn Jahren von BBRF-Stipendiaten und anderen in der Hirnforschung entwickelt wurde, heißt iPSC und steht für die Technologie der „induzierten pluripotenten Stammzellen“. Es hat viele Anwendungen in der Medizin, insbesondere bei der Schaffung verschiedener Arten von „Organoiden“ - lebende, dreidimensionale Zellkulturen, die dazu gebracht werden, sich als Zelltypen zu entwickeln, die für verschiedene Körperorgane spezifisch sind. Ein vielversprechender Weg in der Drogentest- und Krankheitsforschung besteht darin, organoide Modelle menschlicher Organe zu erstellen, um die Wirksamkeit und Wirksamkeit von Medikamenten zu bestimmen.

Während Forscher mit rudimentären Gehirnorganoiden experimentiert haben, würde die neue Methode zur Wiederherstellung von Strukturen, die die Rolle der menschlichen Blut-Hirn-Schranke übernehmen, wenn sie in Gehirnorganoide eingebaut wird, die Wissenschaft der Schaffung eines „Gehirns in einer Schale“ so treu einen großen Schritt näher bringen replizieren sowohl die Struktur als auch die Funktion des tatsächlichen menschlichen Gehirns oder von Teilen davon.

Das Duplizieren der Endothelbarriere in Gehirnorganoiden ist kritisch, da das Gehirn vor Substanzen im Blut geschützt werden muss.

Die Blut-Hirn-Schranke entwickelt bei bestimmten Krankheiten, einschließlich bestimmter neurologischer Erkrankungen, einschließlich ALS und Epilepsie, „Lecks“. Es ist auch durchlässiger, wenn die Entzündung im Körper ein hohes Niveau erreicht. Dies kann eine Möglichkeit sein, wie entzündliche Moleküle in das Gehirn gelangen und die normale Funktion stören, beispielsweise bei Multipler Sklerose.