体外血脑屏障和血脑脊液屏障模型评估抗病毒药物在中枢神经系统的渗透性

《Cellular and Molecular Neurobiology》：Evaluation of Antiviral Drugs’ Central Nervous System Distribution Using In Vitro Blood–Brain and Blood-CSF Barrier Models: The Impact of Serum Protein Concentration

摘要

血脑屏障（BBB）和血脑脊液屏障（BCSFB）是动态的神经血管界面，通过严格调控细胞旁路和跨细胞分子转运来维持中枢神经系统（CNS）的稳态。相邻细胞之间的细胞间通讯对于维持屏障功能至关重要。此外，血清蛋白结合是影响中枢神经系统渗透的关键因素。能够再现这些生理相互作用的准确体外BBB和BCSFB模型为筛选CNS靶向药物提供了优于动物系统的有价值替代方案。基于我们已发表的人源原代细胞BBB模型，我们采用互补的BBB和BCSFB系统评估了九种抗病毒药物（AV）在低（L）和高（H）血清条件下的通透性。通过跨上皮电阻（TEER）和FITC-葡聚糖通透性测定证实了屏障完整性。在高血清条件下，多替拉韦和依非韦伦等具有高蛋白结合率的抗病毒药物在两种屏障中的通透性显著降低。这些体外通透性特征与临床报道的低蛋白结合率药物具有较高脑脊液浓度的结果基本一致。此外，暴露于多替拉韦和恩曲他滨的星形胶质细胞显示ATP结合盒转运蛋白多药耐药蛋白（MRP1）和P-糖蛋白上调，但缺乏乳腺癌耐药蛋白和MRP4转运体，这也是抗病毒药物CNS浓度低的其他因素。我们验证的体外BBB和BCSFB模型再现了临床上相关的CNS抗病毒渗透模式。这些系统经过进一步优化，可以为临床前CNS药物筛选提供可靠的、具有人类相关性的平台，并与当前减少生物医学研究中动物使用的努力相一致。