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第一个使用干细胞的血脑屏障芯片

内格夫本古里安大学(BGU)和洛杉矶Cedars-Sinai医学中心的研究人员首次复制了患者的血脑屏障(BBB),创造了一种含有干细胞的人类BBB芯片,用于开发个性化医疗和研究脑部疾病的新技术。

这项新研究发表在Cell Stem Cell杂志上,是BGU再生医学和干细胞研究中心的Gad Vatine博士和生理学和细胞生物学系以及Cedars-Sinai医学中心的Clive N. Svendsen博士的合作。在洛杉矶。

血脑屏障阻止血液中的毒素和其他外来物质进入脑组织并造成损害。但它也可以防止治疗药物到达大脑。神经系统疾病如多发性硬化症,癫痫,阿尔茨海默病和亨廷顿氏病,共同影响全世界数百万人,与血脑屏障缺陷有关。

在这项研究中,研究人员将从个体收集的血细胞遗传操作成干细胞(称为诱导多能干细胞),可以产生任何类型的细胞。这些用于产生构成血脑屏障的各种细胞。将细胞置于微流体BBB器官芯片上,其尺寸大约为AA电池,其中包含细小的空心通道,内衬有数万个活细胞和组织。这种生活的微观工程环境再现了细胞在人体内体验的自然生理和机械力,包括BBB。

活细胞重建了功能性BBB,包括阻止某些药物的进入。值得注意的是,当这种血脑屏障来自Allan-Herndon-Dudley综合征患者的细胞,罕见的先天性神经系统疾病和亨廷顿病患者时,屏障的失败方式与患有这些疾病的患者相同。

“通过结合患者特异性干细胞和器官芯片技术,我们生成了人类BBB的个性化模型,”Vatine博士说。“由几个人产生的BBB-on-chips允许以个性化方式预测最适合的脑药物。该研究的结果为精准医学创造了戏剧性的新可能性。”

这对于癫痫或精神分裂症等神经系统疾病尤其重要,因为有几种FDA批准的药物可供使用,但目前的治疗选择主要基于反复试验。

“通过结合器官芯片技术和人类iPSC衍生组织,我们创建了一个神经血管单元,概括了复杂的BBB功能,为可遗传的神经系统疾病建模提供了平台,并推进了药物筛选以及个性化医疗,”Vatine博士说。

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