Nature子刊：模拟血脑屏障的新型器官芯片

　　

哈佛大学生物启发工程研究所的研究人员近日开发出一种器官芯片，能够将大脑芯片与血脑屏障芯片结合在一起。此系统为研究药物的运输、疗效和作用机制打下了基础。这项成果于近日发表在《Nature Biotechnology》上。

血脑屏障（BBB）是一个由血管、周细胞和星形胶质细胞相互作用形成的网络，为大脑提供氧气和营养物质。它是一种高度选择性的屏障，以保护身体中最宝贵的器官 – 大脑。如果血脑屏障遭到破坏，当大脑暴露于冰毒（methamphetamine，甲氧苯丙胺）时，它就容易受到损伤。

科学家以前曾用体外和体内模型来模拟大脑和血脑屏障之间的相互作用。 然而，这些模型要么过于简单，要么过于复杂。为了解决这个问题，研究人员创建了一个由人造器官芯片组成的系统。这使他们获得一个有效的模型，用来研究血脑屏障如何与大脑相互作用并影响大脑功能。

第一作者Ben Maoz表示：“如今的大多数研究都试图增加器官芯片的复杂性，但我们意识到大脑本身已经很复杂，无法在一块芯片上开展分析，所以我们正相反，将一个器官分布在多块芯片上。这项工作的美妙之处在于，器官芯片能够为神经学研究开辟另一个维度，而其他方法无法做到；它有望揭示大脑内不同结构之间的新型相互作用。”

这个器官芯片系统模拟了体内的大脑和血脑屏障系统。研究人员通过带有内皮细胞的通道，将三块芯片（包括血脑屏障流入、大脑和血脑屏障流出）相连。物质通过血脑屏障流入扩散到通道，进入大脑芯片，然后流回到通道，通过血脑屏障流出扩散出去。他们利用甲氧苯丙胺检验了此系统，发现它破坏了血脑屏障芯片中的细胞连接，导致它们渗漏，且大脑芯片暴露。

共同通讯作者Kit Parker表示：“重大突破在于我们用传统研究技术无法实现的方式梳理了细胞之间的通讯网络。体内研究无法确定异质细胞群中的代谢网络有多复杂。我们在此展现了一个意想不到的复杂程度，有助于成功绘制大脑的连接组。”

“我们很高兴能够突破复杂的器官芯片的极限，并有望通过这种去耦合的方法来分析血管内皮细胞如何促进其他器官的特殊功能，”另一位通讯作者Judah Folkman对此激动不已。（生物通 薄荷）

原文检索

A linked organ-on-chip model of the human neurovascular unit reveals the metabolic coupling of endothelial and neuronal cells

Nature Biotechnology