Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) - это жизненно важная линия обороны, защищающая мозг от токсинов, однако, вместе с тем он иногда не пропускает жизненно важные лекарства, необходимые для лечения опасных заболеваний. Исследователи из Массачусетского технологического института продемонстрировали новую более точную модель работы этого барьера, что должно способствовать появлению новых методов лечения рака мозга.
Крупный план новой модели мозга, созданной командой, с изображением опухолевых клеток (зеленый цвет), окруженных кровеносными сосудами (фиолетовый цвет). Синтия Хаджал и Роджер Д. Камм (Массачусетский технологический институт), под редакцией Криса Стрейла
Патогены или токсины, циркулирующие в крови, могут нанести серьезный ущерб, если попадут в мозг, поэтому наш организм создал своего рода систему контрольных точек. Клетки, выстилающие капилляры мозга, образуют ряд невероятно плотных соединений, которые действуют очень избирательно для питательных веществ и различных ключевых молекул.
К сожалению, это касается и многих лекарственных препаратов для борьбы с инфекциями или раком мозга. Ученые исследовали различные способы кратковременного "открытия" этого барьера, включая магнитные наночастицы, ультразвуковые импульсы и даже специальные наночастицы, предназначенные для проникновения и доставки лекарств.
Проблема в том, что иногда довольно сложно изучить, насколько эффективно работают подобные методы. Клеточные культуры и модели животных не всегда являются точным отображением человека, а эксперименты на людях сопряжены с высоким риском. Поэтому для нового исследования команда Массачусетского технологического института создала мозг-на-чипе - микрофлюидную модель, которая более точно воссоздает орган.
В данном случае модель представляла собой культуру клеток глиобластомы, окруженную кровеносными сосудами, выращенными из эндотелиальных клеток человека. Чтобы воспроизвести барьер между кровью и мозгом, в модель были введены перициты и астроциты - два типа клеток, участвующих в формировании барьера. Идея заключалась в том, чтобы проверить, как различные методы терапии помогут открыть ГЭБ, чтобы доставить химиотерапевтические препараты к раковым клеткам мозга.
Чтобы проверить, насколько эффективно работает модель, исследователи провели эксперимент с наночастицами собственной конструкции. Такие частички были покрыты пептидом AP2, который, (как было доказано ранее), помогает веществам проскользнуть через барьер. Попав внутрь, частицы выпускают лекарство (в данном случае это был цисплатин, широко распространенный химиотерапевтический препарат).
И действительно, частицы, покрытые AP2, смогли достичь опухолей в большем количестве, высвобождая лекарство и убивая раковые клетки. В отличие от них, частицы без пептидного покрытия, оказались малоэффективными и в некоторых случаях разрушали здоровые кровеносные сосуды. Интересно, что AP2 также способствует доставке наночастиц к опухоли, связываясь с рецептором LRP1, уровень которого вблизи опухолей выше, чем в здоровых кровеносных сосудах мозг.
Мы наблюдали повышенную гибель клеток в опухолях, которые обрабатывались наночастицами с пептидным покрытием в отличие от свободных наночастиц или свободного препарата", - говорит Синтия Хаджал, соавтор исследования. " Такие покрытые частицы показали большую эффективность в уничтожении опухоли, в отличие от обычных способов".
Теперь команда планирует использовать эту модель для экспериментов с другими препаратами и другими типами рака мозга.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Protocols.
Источник: Массачусетский технологический институт, журнал Nature Protocols, Википедиа
(https://ru.wikipedia.org/wiki/Цисплатин)
(https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2118697119)
(https://news.mit.edu/2022/nanoparticles-cross-blood-brain-barrier-0601)
