3D-Organoid aus menschlichen Zellen zur Modellierung der Blut-Hirn-Schranke und zum Screening von Medikamenten
2020
Wake Forest School of Medicine, Winston-Salem, USA
Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) besteht aus einer komplexen Anordnung verschiedener Zelltypen, die eine physische und enzymatische Barriere zwischen dem Gehirn und dem Blutkreislauf bilden. Die BHS ist für die Aufrechterhaltung der Homöostase des Gehirns unerlässlich. Bei einem ischämischen Schlaganfall führt ein Zusammenbruch der BHS zu Ödemen und Blutungen, die schwere Hirnschäden verursachen. Da es kein abgestimmtes Modell für den ischämischen Schlaganfall gibt, ist die Suche nach molekularen Therapien begrenzt. In der vorliegenden Studie zielten die Forscher darauf ab, ein humanes organoides Modell mit sechs Zelltypen für neurovaskuläre Einheiten zu entwickeln, das für das Neurotoxizitätsscreening und die Krankheitsmodellierung verwendet werden kann. Menschliche mikrovaskuläre Endothelzellen des Gehirns, Perizyten, Astrozyten, Oligodendrozyten, Mikroglia und Neuronen wurden aus Primärmaterial gewonnen oder aus induzierten pluripotenten Stammzellen differenziert. Die sechs Zelltypen wurden in vitro zu einem 3D-Organoid zusammengesetzt, das dann unter Hypoxiebedingungen kultiviert wurde, um einen Schlaganfall zu imitieren. Die Forscher maßen die Veränderungen in der Expression von Proteinen, die für die Aufrechterhaltung/Funktion der BHS entscheidend sind. Auch die Sekretion und Wirkung von Entzündungsmediatoren wurde untersucht. Die hypoxiebedingten Veränderungen konnten durch Medikamente, die bekanntermaßen auf Hypoxie-Stress und Entzündungen wirken, verringert werden, wodurch das Modell validiert wurde. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass ein solches neurovaskuläres Sphäroid ein geeignetes Modell für die Nachahmung zerebraler Pathologien wie Hypoxie ist, das die In-vitro-Prüfung und Entwicklung neuartiger Therapien für Erkrankungen des zentralen Nervensystems ermöglichen wird.
Multicellular 3D neurovascular unit model for assessing hypoxia and neuroinflammation induced blood-brain barrier dysfunction
Goodwell Nzou
Eingestellt am: 20.12.2021
[1] https://www.nature.com/articles/s41598-020-66487-8
