《Nature Biomed. Eng.》腦混合水凝膠應用於 hNVU 晶片中人類神經幹細胞的3D培養

【科研摘要】

神經血管單元由被星形膠質細胞末端足和神經元包圍的血管細胞組成，控制腦血流和血腦屏障 （BBB） 的通透性，以維持神經元環境的穩態。研究某些病原體和藥物如何穿透人體 BBB 並破壞神經元穩態需要神經血管單元的體外微生理模型。最近，延世大學Yong-Sun Bahn 教授和Seung-Woo Cho教授團隊表明，新型隱球菌（引起真菌性腦膜炎的最常見病原體）的嗜神經性及其穿透 BBB 的能力可以透過人類神經幹細胞、腦微血管內皮細胞和腦血管周細胞的共培養來模擬。

由逐步重力驅動的單向流動維持的片上神經血管單元，並概括了 BBB 的結構和功能特徵。團隊發現病原體形成細胞簇，在不改變緊密連線的情況下穿透 BBB，表明存在轉胞吞作用介導的機制。晶片上的神經血管單元可能有助於研究病原體感染大腦的機制，以及開發治療一系列大腦疾病的藥物。相關論文以題為Fungal brain infection modelled in a

human-neurovascular-unit-on-a-chip with a functional blood–brain barrier發表在《Nature Biomedical Engineering》上。

【主圖導讀】

圖 1：3D 微流控 hNVU 晶片研究的示意圖。

圖 2：I 型膠原蛋白和 BHEM 水凝膠的表徵。

圖 3：透過 hNVU 晶片中的原位 NSC 分化生成具有 BBB 的神經血管單元。

圖 4：hNVU 晶片中 BBB 滲透性的表徵。

圖 5：hNVU 晶片中 BBB 的屏障功能和生理反應。

圖 6：使用 hNVU 晶片的真菌腦感染模型。

圖 7：用於真菌嗜神經性研究的多器官 hNVU 晶片模型。

圖 8：在多器官 hNVU 晶片中篩選新型隱球菌突變體的致病性。

【總結】

團隊建立了一個可以模擬 hNVU 的器官晶片模型，該模型由功能性人類 BBB 和 3D 類腦組織組成。使用 hNVU 晶片篩選最近構建的大型隱球菌突變體集合，透過識別對真菌 BBB 遷移和神經向性至關重要的新因素，可能能夠更系統地分析新型隱球菌和相關複雜訊號網路的腦感染機制。這將有助於發現微生物 BBB 滲透的拮抗劑，可能有助於開發治療傳染性腦疾病的藥物。hNVU 晶片也可用於開發針對 BBB 和腦組織的藥物輸送系統。多器官 hNVU 晶片系統的實用性可以透過與其他型別的器官和組織結合來擴大。

參考文獻：

doi。org/10。1038/s41551-021-00743-8

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