体外血脑屏障模型变异性管理的新视角：不同传代次数永生化人脑微血管内皮细胞的功能评估

在中枢神经系统（CNS）药物研发中，体外血脑屏障（BBB）模型功能存在变异性，影响其在药物开发研究中的应用。研究人员探究细胞传代次数对 BBB 模型功能的影响，发现传代次数增加虽影响 Transwell-BBB 模型功能，但仍可获得体外 - 体内相关性（IVIVC）曲线，为其应用提供参考。

　　在人体中，血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）就像一道坚固的防线，由脑微血管内皮细胞（Brain Microvascular Endothelial Cells，BMECs）等构成，守护着大脑的安全。它通过紧密连接、转运蛋白以及受体介导的胞吞作用等多种方式，严格控制着各种物质进出大脑。在中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）药物研发领域，判断药物能否有效穿透血脑屏障，达到在大脑中发挥药理作用的浓度，是至关重要的环节。然而，直接获取人体大脑中的药物浓度困难重重，因此体外血脑屏障模型成为了不可或缺的研究工具。

但目前体外血脑屏障模型面临着一个棘手的问题 —— 功能变异性。即便使用相同类型的细胞，不同的检测时间、操作人员、研究机构，以及培养条件和时长等因素，都可能导致模型功能出现差异。这一现象严重影响了模型评估药物血脑屏障通透性结果的可靠性，阻碍了其在 CNS 药物研发中的实际应用。为了解决这一难题，来自国外的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Drug Metabolism and Pharmacokinetics》上。

研究人员运用了多种关键技术方法。他们利用永生化细胞可无限培养的特性，培养了两种不同传代次数的人条件永生化脑微血管内皮细胞（HBMEC/ci18）。在构建体外血脑屏障模型时，采用了 Transwell 培养系统和微生理系统（Microphysiological System，MPS），其中微生理系统包括球体模型。通过这些模型，研究人员进行了通透性测定等实验，以探究细胞传代次数对血脑屏障模型功能的影响。

下面来详细看看研究结果。

1. HBMEC/ci18 细胞传代次数对 Transwell-BBB 模型屏障特性的影响：研究人员使用 Transwell-BBB 模型（2D_L- 和 2D_H-BBB 模型）进行通透性测定。结果发现，作为细胞旁通透性标记的 LY P_e（×10^-6 cm/s），在 2D_H-BBB 模型中比 2D_L-BBB 模型更高（分别为 123.8±20.1 和 62.0±12.5 ）。这表明 HBMEC/ci18 细胞传代次数增加，在一定程度上破坏了细胞旁屏障特性。
2. HBMEC/ci18 细胞传代次数对球体 BBB 模型屏障特性的影响：在球体 BBB 模型实验中，未观察到因 HBMEC/ci18 细胞传代次数增加而导致的明显屏障功能变化。
3. 体外 - 体内相关性（IVIVC）曲线的应用潜力：尽管高传代 HBMEC/ci18 细胞在 Transwell-BBB 模型中使细胞间屏障完整性有所受损，但仍能获得清晰的 IVIVC 曲线，且与低传代 HBMEC/ci18 细胞的 Transwell-BBB 模型所获得的曲线相似。这意味着即使模型功能发生了一定变化，仍可利用 IVIVC 曲线合理估计体内药物通透性。

综合研究结果和讨论部分，本次研究意义重大。一方面，它明确了 HBMEC/ci18 细胞传代次数增加会导致 Transwell-BBB 模型功能降低，但这种不利影响处于可接受范围，尤其是在区分血脑屏障可渗透和不可渗透药物的能力方面。另一方面，研究表明，至少在一定范围内，通过同时构建 IVIVC 曲线，能够有效管理血脑屏障模型的功能变异性，确保在预测人体药物通透性方面保持一致性。这为体外人血脑屏障模型在 CNS 药物研发中的未来应用提供了宝贵的思路和理论依据，有助于推动中枢神经系统药物研发领域的发展，让人们在攻克脑部疾病的道路上迈出更坚实的一步。