3D-Hirnsphären als Testsystem für Nanopartikel-assoziierte Substanzen
2019
Center for Alternatives to Animal Testing (CAAT), Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, Baltimore, USA
Nanopartikel (NP) können die Blut-Hirn-Schranke (BHS) überwinden und sich in verschiedenen Bereichen des Zentralnervensystems (ZNS) anreichern und sind somit potenzielle Träger von Medikamenten und zur Behandlung von Hirnerkrankungen. Die Auswirkungen verschiedener NP wurden an einer menschlichen LUHMES-Zelllinie (3D-LUHMES) und an menschlichen iPSC-Hirnsphären (BrainSpheres) untersucht. Das einfachere, einzellige Modell reagierte empfindlicher auf die toxischen Wirkungen, was mit dem Mangel an Glia-Unterstützung für Neuronen zusammenhing. In den BrainSpheres können die NP, insb. mit spezifischen Liganden modifiziert, die BHS kreuzen und höhere Konzentrationen aufweisen, da die BrainSpheres Gliazellen beinhalten und diese die Aufnahme von Substanzen erleichtern. Eine Abnahme der Lebensfähigkeit oder morphologische Veränderungen wurden jedoch nicht beobachtet, möglicherweise aufgrund der Aktivierung von Zellüberlebensprogrammen.
Daher sind 3D-Gehirn-Sphäroid-Modelle mit Mikroglia gut geeignet, um die NP-Neurotoxizität vergleichend zu charakterisieren. Die Verwendung mehrerer Modelle, die sich durch Einfachheit und physiologische Relevanz auszeichnen, ist gut geeignet für eine vermehrt auf die Verabreichung von NP-Medikamenten ausgerichtete Forschung.
Suitability of 3D human brain spheroid models to distinguish toxic effects of gold and poly-lactic acid nanoparticles to assess biocompatibility for brain drug delivery
Lena Smirnova
Eingestellt am: 28.08.2020
[1] https://particleandfibretoxicology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12989-019-0307-3
