İnsan iPSC Tabanlı Kan-Beyin Bariyer Chip Üretimi

Srikanth Jagadeesan; Michael  J. Workman; Anna Herland; Clive  N. Svendsen; Gad  D. Vatine

doi:10.3791/60925

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

İnsan iPSC Tabanlı Kan-Beyin Bariyer Chip Üretimi

12.7K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/60925

⸱

2 Mart 2020

Srikanth Jagadeesan¹^,²^,³ , Michael J. Workman⁴ , Anna Herland⁵^,⁶ , Clive N. Svendsen⁴ , Gad D. Vatine¹^,²^,³

¹The Department of Physiology and Cell Biology, Faculty of Health Sciences, Ben-Gurion University of the Negev, ²The Regenerative Medicine and Stem Cell (RMSC) Research Center, Ben-Gurion University of the Negev, ³The Zlotowski Center for Neuroscience, Ben-Gurion University of the Negev, ⁴The Board of Governors Regenerative Medicine Institute, Cedars-Sinai Medical Center, ⁵Division of Micro and Nanosystems, KTH Royal Institute of Technology, ⁶AIMES, Department of Neuroscience, Karolinska Institutet

Bu makalede

Özet

Kan-beyin bariyeri (BBB) sıkı beyin homeostazı düzenleyen bir çok hücreli nörovasküler birimdir. İnsan iPSC'leri ve çip üzerine organ teknolojilerini birleştirerek, hastalık modellemesi ve CNS ilaç penetrite tahminleri için uygun kişiselleştirilmiş bir BBB çipi ürettik. BBB çipinin üretimi ve işletimi için ayrıntılı bir protokol açıklanmıştır.

Özet

Kan beyin bariyeri (BBB) nörovasküler birimler tarafından oluşur (NUS) bu kalkan merkezi sinir sistemi (CNS) hassas beyin fonksiyonlarını bozabilir kanda bulunan bir dizi faktörden. Bu nedenle, BBB CNS terapötik teslim için önemli bir engeldir. Kanıt birikmesi BBB başlangıç ve nörolojik hastalıkların ilerlemesinde önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Bu nedenle, CNS hedefli ilaçların penetrasyon tahmin yanı sıra sağlık ve hastalık BBB rolünü açıklığa kavuşturabilir bir BBB modeli için büyük bir ihtiyaç vardır.

Yakın zamanda, insanlar için tamamen kişiselleştirilmiş bir BBB çipi üretmek için çip üzerine organ ve indüklenen pluripotent kök hücre (iPSC) teknolojilerini birleştirdik. Bu yeni platform insan BBB genelinde ilaç ve molekül taşıma tahmin için uygun hücresel, moleküler ve fizyolojik özellikleri görüntüler. Ayrıca, hastaya özel BBB çipleri kullanarak, nörolojik hastalık modelleri oluşturduk ve kişiselleştirilmiş prediktif tıp uygulamaları için potansiyel gösterdi. Burada iPSC kaynaklı BBB yongalarının nasıl üretiliş gösterilmiş olduğunu gösteren ayrıntılı bir protokol, iPSC kaynaklı beyin mikrovasküler endotel hücrelerinin (iBT'ler) farklılaşmasıyla başlayan ve nöral atalar içeren karışık sinir kültürleriyle sonuçlanan, farklılaştırılmış nöronlar ve astrositler. Ayrıca, hücreleri organ çipine tohumlama ve BBB yongalarının kontrollü laminar akışı altında birliğe dönüştürme prosedürü de açıklanmıştır. Son olarak, ilaç ve molekül geçirgenliğinin değerlendirilmesi için parasellüler geçirgenlik tahlilleri ve çip içindeki hücre tiplerinin bileşimini belirlemek için immünositokimyasal yöntemler de dahil olmak üzere BBB çip analizlerinin ayrıntılı açıklamaları sağlanmaktadır.

Giriş

BBB, CNS'yi dolaşan kandan ayıran son derece seçici bir bariyerdir. Aynı zamanda beyin homeostaz1 korumak için gerekli besin ve diğer metabolitlerin akını sağlarken potansiyel olarak yıkıcı maddeler, faktörler ve kksobiyotikler kritik beyin fonksiyonları korur¹. BBB, perisitlerin, astrosit endfeet'in ve nöronal süreçlerin beyin mikrovasküler endotel hücrelerine (BMEC) doğrudan temas ettiği çok hücreli bir NVU'dur. Bu etkileşimler BMECs sıkı ve bağlı kavşaklar²^,³tarafından desteklenen özel bariyer özellikleri oluşturmak için izin verir. Bu bariyerin oluşumu moleküllerin parasellüler geçi....