近日，中國科學院大連化學物理研究所微流控芯片研究組（1807組）秦建華研究團隊利用器官芯片技術成功構建了一種動態(tài)三維高通量血腦屏障模型，并用于腫瘤腦轉移和藥效評價研究，相關研究成果發(fā)表在Nature旗下科學期刊Scientific Reports上（DOI: 10.1038/srep36670）。
血腦屏障(blood-brain barrier，BBB) 是介于人腦中血液和腦組織之間的一道生理屏障，對維持中樞神經系統(tǒng)的生理活動和腦內微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)至關重要。研究表明，血腦屏障功能異常與阿爾茲海默?。ɡ夏晷园V呆）、腦腫瘤和帕金森病等腦疾病的發(fā)生密切相關。血腦屏障的結構致密性和高選擇性使大多數藥物分子難以進入腦組織，在一定程度上限制了針對中樞神經系統(tǒng)藥物的研究與開發(fā)。因此，建立有效可靠的體外血腦屏障系統(tǒng)，解決現有二維細胞及動物模型與體內偏差較大的不足，一直是新藥開發(fā)領域亟待解決的關鍵問題。
大連化物所器官芯片技術仿生構建動態(tài)三維血腦屏障模型研究取得新進展
本工作中，研究者充分利用器官芯片技術的多維網絡結構與功能集成特點，創(chuàng)新性構建了包含有多種腦細胞、細胞外基質和機械流體條件等核心要素的動態(tài)三維血腦屏障模型，驗證了其近生理環(huán)境的結構功能特性，并實現了對臨床抗腫瘤藥物穿透屏障能力的篩選與評價。該三維血腦屏障模型具有如下顯著特點：（1）屏障結構完整，具備良好的緊密連接結構。（2）分子透過率較低，對小分子物質屏障功能強。（3）跨膜電阻高，可達到生理跨膜電阻值范圍。（4）可實現多種腦細胞動態(tài)三維共培養(yǎng)與細胞跨屏障遷移觀測。（5）可進行機械流體施加與多種藥物評價。通過模型建立的血腦屏障芯片系統(tǒng)可模擬體內腦生理病理微環(huán)境，為開展腦腫瘤研究和藥物篩選提供了一種新的方法，也為老年性癡呆和神經退行性病變等重大腦疾病研究、新藥研發(fā)和毒理學研究提供了新的思路。
器官芯片是近年發(fā)展起來的一門新興交叉學科，在新藥研發(fā)、干細胞研究、組織器官發(fā)育和毒理學預測等領域具有重要應用前景，被2016年達沃斯論壇列為“十大新興技術”之一。秦建華研究團隊致力于人體器官芯片的基礎與應用研究，將微流控技術與細胞生物學、生物材料和干細胞技術相結合，建立了一系列功能化的縮微組織器官類型，包括心臟、血管、腎臟、骨和腦等，并用于多種疾病發(fā)病機制、藥效評價、發(fā)育學和轉化毒理學等研究，相關研究成果發(fā)表在Advanced materials、Biomaterials、Oncotarget、Lab on a Chip和Integrative Biology等期刊雜志上。
上述研究工作得到了國家自然科學基金和科技部國際合作項目的支持。
