שחזור מחסום הדם-מוח במבחנה כדי למדל ולטפל במחלות נוירולוגיות

Camille Goldman; Natalie Suhy; Jessica E. Schwarz; Emily Ruth Sartori; Rikki B. Rooklin; Braxton R. Schuldt; Louise A. Mesentier-Louro; Joel W. Blanchard

doi:10.3791/65921

הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

שחזור מחסום הדם-מוח במבחנה כדי למדל ולטפל במחלות נוירולוגיות

3.5K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/65921

⸱

20 באוקטובר 2023

Camille Goldman^*¹^,²^,³^,⁴^,⁵ , Natalie Suhy^*¹^,²^,³^,⁴^,⁵ , Jessica E. Schwarz¹^,²^,³^,⁴^,⁵ , Emily Ruth Sartori¹^,²^,³^,⁴^,⁵ , Rikki B. Rooklin¹^,²^,³^,⁴^,⁵ , Braxton R. Schuldt¹^,²^,³^,⁴^,⁵ , Louise A. Mesentier-Louro¹^,²^,³^,⁴^,⁵ , Joel W. Blanchard¹^,²^,³^,⁴^,⁵

¹Icahn School of Medicine at Mount Sinai, ²Black Family Stem Cell Institute at Mount Sinai, ³Ronald M. Loeb Center for Alzheimer’s Disease at Mount Sinai, ⁴Friedman Brain Institute at Mount Sinai, ⁵Nash Family Department of Neuroscience at Mount Sinai

^* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

למחסום הדם-מוח (BBB) יש תפקיד מכריע בשמירה על סביבת מוח יציבה ובריאה. תפקוד לקוי של BBB קשור למחלות נוירולוגיות רבות. פיתחנו מודל תלת-ממדי, הנגזר מתאי גזע של BBB כדי לחקור פתולוגיה של כלי דם במוח, שלמות BBB, וכיצד BBB משתנה על ידי גנטיקה ומחלות.

תקציר

מחסום הדם-מוח (BBB) הוא מרכיב פיזיולוגי מרכזי במערכת העצבים המרכזית (CNS), השומר על חומרי מזון, מפנה פסולת ומגן על המוח מפני פתוגנים. תכונות המחסום הטבועות ב- BBB מציבות אתגר להעברת תרופות טיפוליות למערכת העצבים המרכזית לטיפול במחלות נוירולוגיות. תפקוד לקוי של BBB נקשר למחלות נוירולוגיות. אנגיופתיה עמילואידית מוחית (CAA), שקיעת עמילואיד בכלי הדם במוח המובילה לפגיעה ב-BBB, היא תחלואה נלווית ברוב המקרים של מחלת אלצהיימר (AD), דבר המצביע על כך שתפקוד לקוי או פירוק של BBB עשויים להיות מעורבים בניוון עצבי. בשל גישה מוגבלת לרקמת BBB אנושית, המנגנונים התורמים לתפקוד תקין של BBB וניוון BBB נותרים בלתי ידועים. כדי להתמודד עם מגבלות אלה, פיתחנו BBB שמקורו בתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים (iBBB) על ידי שילוב תאי אנדותל, פריציטים ואסטרוציטים במטריצה תלת-ממדית. iBBB מתכנס בעצמו כדי לשחזר את האנטומיה ואת האינטראקציות התאיות הקיימות ב- BBB. זריעת iBBBs עם עמילואיד לוכדת היבטים מרכזיים של CAA. בנוסף, iBBB מציע פלטפורמה גמישה לווסת גורמים גנטיים וסביבתיים המעורבים במחלות כלי דם במוח וניוון עצבי, כדי לחקור כיצד גנטיקה ואורח חיים משפיעים על הסיכון למחלות. לבסוף, iBBB יכול לשמש להקרנת תרופות ומחקרי כימיה תרופתית כדי לייעל את המסירה הטיפולית למערכת העצבים המרכזית. בפרוטוקול זה אנו מתארים את ההתמיינות של שלושת סוגי התאים (תאי אנדותל, פריציטים ואסטרוציטים) הנובעים מתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים, כיצד להרכיב את התאים המתמיינים לתוך iBBB, וכיצד למדל CAA במבחנה באמצעות עמילואיד אקסוגני. מודל זה מתגבר על האתגר של חקר רקמת מוח אנושית חיה באמצעות מערכת שיש לה גם נאמנות ביולוגית וגם גמישות ניסויית, ומאפשר לחקור את מחסום הדם-מוח האנושי ואת תפקידו בניוון עצבי.

מבוא

מחסום הדם-מוח (BBB) הוא רשת כלי דם מרכזית המפרידה בין מערכת העצבים המרכזית (CNS) לפריפריה כדי לשמור על סביבה אידיאלית לתפקוד עצבי תקין. יש לו תפקיד קריטי בוויסות הזרימה והזרימה של חומרים למערכת העצבים המרכזית על ידי שמירה על הומאוסטזיס מטבולי 1,2,3,4, פינוי פסולת ^4,5,6, והגנה על המוח מפני פתוגנים ורעלים ^7,8.

סוג התא העיקרי של BBB הוא תא אנדותל (EC). תאי אנדותל, שמ....