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科学家在体外重建血脑屏障缺陷

科学家无法在你的身体外生存你的大脑。这就是科幻小说的内容。但是在一项新的研究中,他们重建了一个关键的大脑成分 - 血脑屏障,其功能与提供细胞制造它的个体一样。他们的成就 - 详见今天发表在同行评审期刊“细胞干细胞”上的一项研究- 提供了一种新的方法来发现脑部疾病,并可能预测哪种药物最适合个体患者。

血脑屏障通过阻止血液中的毒素和其他外来物质进入脑组织并对其造成损害而充当守门人。它还可以防止潜在的治疗药物到达大脑。肌萎缩侧索硬化症(Lou Gehrig病),帕金森病和亨廷顿氏病等神经系统疾病共同影响着数百万人,这些疾病与血脑障碍缺陷有关,这些障碍阻碍了大脑健康运动所需的生物分子。

在他们的研究中,由Cedars-Sinai研究人员领导的研究小组生成了干细胞,称为诱导多能干细胞,可以使用个体成人的血液样本生产任何类型的细胞。他们利用这些特殊细胞制造神经元,血管衬里和支持细胞,共同构成血脑屏障。然后,研究小组将各种类型的细胞放入Organ-Chips中,用细胞在人体内体验的自然生理和机械力重建身体的微环境。

活细胞很快形成了血脑屏障的功能单元,其功能与体内一样,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患有亨廷顿病或Allan-Herndon-Dudley综合征(一种罕见的先天性神经系统疾病)的患者的细胞时,屏障的失败方式与患有这些疾病的患者相同。

虽然科学家之前已经在体外创造了血脑屏障,但这项研究通过使用诱导多能干细胞在器官芯片内产生功能性血脑屏障进一步推进了科学研究,这显示了个体患者疾病的特征性缺陷。 。

Cedars-Sinai理事会再生医学研究所所长Clive Svendsen博士说,该研究的结果为精准医学开辟了一条前景。“在芯片上使用患者特异性多细胞血脑屏障模型的可能性代表了开发预测性,个性化医疗的新标准,”他说。医学和生物医学科学教授Svendsen是该研究的高级作者。

该研究将来自洛杉矶Cedars-Sinai的研究人员的创新干细胞科学与波士顿Emulate公司的先进的Organs-on-Chips技术相结合。Emulate的人体仿真系统重现了细胞所需的微环境,以展现出前所未有的生物学功能,并且表现得像在人体中一样。该系统由仪器,软件应用程序和Organ-Chips组成,大小与AA电池相当,具有微小的流体通道,内衬有数万个活细胞。

这项研究的共同第一作者是来自以色列比尔谢瓦的内盖夫Ben-Gurion大学的Gad Vatine博士,他是Cedars-Sinai的前博士后科学家。Emulate的Riccardo Barrile博士,他是Cedars-Sinai的前博士后研究员;和Michael Workman,Cedars-Sinai生物医学科学研究生院的博士生。

该研究是涉及Cedars-Sinai和Emulate,Inc。的几个合作项目之一,该项目于2018年2月宣布了一项联合的片上病人计划,以帮助根据患者的基因构成和预测哪种疾病治疗最有效。疾病变种。该计划是Cedars-Sinai Precision Health的一项计划,其目标是推动最新技术和最佳研究的发展,再加上最好的临床实践,以迅速实现个性化健康的新时代。

披露:Cedars-Sinai拥有Emulate,Inc。的少数股权.Cedars-Sinai的一名官员在Emulate的董事会任职。Emulate没有为这项研究提供财务支持。该研究的六位作者是Emulate的员工和股东。

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