Augantis veikiantis kraujo ir smegenų barjeras

Autorius: „Brain & Behavior Staff“

Tyrėjai, vadovaujami 2016 m. BBRF jaunojo tyrėjo, mokslų daktaro Ethano Lippmanno, praneša, kad jiems pavyko „sukurti“ kraujagyslių audinį, kuris veiktų kaip svarbiausia smegenų apsauginė membrana, vadinama kraujo ir smegenų barjeru. Barjeras veikia kaip atrankinis sietas, laikantis dideles molekules, įskaitant bakterijas, iš smegenų ir stuburo skysčio, bet leidžiantis patekti deguoniui, gliukozei ir kitoms gyvybiškai svarbioms medžiagoms.

Vanderbilto universitete atliktas darbas, paskelbtas 2019 m. Vasario 14 d. „Kamieninių ląstelių ataskaitose“, turėtų padėti pagreitinti mokslinių idėjų vertimą į smegenų tyrimus.

Nors praeityje buvo auginamos dvimatės smegenų ląstelių kultūros, tai pirmą kartą sukurtas trimatis modelis, veikiantis kaip žmogaus kraujo ir smegenų barjeras. Modelis yra išaugintas iš ląstelių, paimtų iš žmogaus kraujagyslių, kurios skatinamos pertvarkyti kaip specializuotas ląstelių tipas, kuris yra kraujo ir smegenų barjero pagrindas. Tada jie surenkami į trimatę matricą, kuri veikia kaip pastoliai.

Ląstelių perprogramavimo technika, kurią pastarąjį dešimtmetį pradėjo BBRF stipendijų gavėjai ir kiti smegenų tyrimai, vadinama „iPSC“, kuri reiškia „indukuotų pluripotentinių kamieninių ląstelių“ technologiją. Jis turi daugybę galimybių medicinoje, visų pirma kuriant įvairius „organoidų“ tipus - gyvas, trimačias ląstelių kultūras, kurios yra priverstos pertvarkyti kaip ląstelių tipus, būdingus įvairiems kūno organams. Vienas perspektyvus kelias bandant vaistus ir atliekant ligų tyrimus yra sukurti organoidinius žmogaus organų modelius, siekiant nustatyti vaistų veiksmingumą ir stiprumą.

Nors mokslininkai eksperimentavo su elementariais smegenų organoidais, naujas metodas atkurti struktūras, atliekančias žmogaus kraujo ir smegenų barjero vaidmenį, jei jis yra įtrauktas į smegenų organoidus, atneštų mokslui didelį žingsnį kuriant „smegenis patiekale“, kurie ištikimai pakartoti faktinių žmogaus smegenų ar jų dalių struktūrą ir funkciją.

Smegenų organoiduose labai svarbu dubliuoti endotelio barjerą, nes smegenys turi būti apsaugotos nuo kraujyje esančių medžiagų.

Kraujo ir smegenų barjeras sukuria tam tikrų ligų, įskaitant tam tikras neurologines ligas, įskaitant ALS ir epilepsiją, „nutekėjimą“. Jis taip pat yra pralaidesnis, kai kūno uždegimas pasiekia aukštą lygį. Tai gali būti vienas iš būdų, kai uždegiminės molekulės patenka į smegenis ir sutrikdo normalią funkciją, pavyzdžiui, išsėtinės sklerozės atveju.