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Biology
암세포와 사이토카인에 대응하는 두 개의 임피던스 기반 바이오센서를 사용한 뇌내피 장벽 무결성 측정
암세포와 사이토카인에 대응하는 두 개의 임피던스 기반 바이오센서를 사용한 뇌내피 장벽 무결성 측정
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JoVE Journal Biology
Measuring Changes in Brain Endothelial Barrier Integrity with Two Impedance-based Biosensors in Response to Cancer Cells and Cytokines

암세포와 사이토카인에 대응하는 두 개의 임피던스 기반 바이오센서를 사용한 뇌내피 장벽 무결성 측정

Full Text
990 Views
09:38 min
September 22, 2023

DOI: 10.3791/65959-v

Akshata Anchan1,2, James J.W. Hucklesby2,3, E. Scott Graham1,2, Catherine E. Angel3

1Department of Molecular Medicine and Pathology, School of Medical Sciences,University of Auckland, 2Centre for Brain Research,University of Auckland, 3School of Biological Sciences,University of Auckland

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This research investigates the integrity of the blood-brain barrier mediated by brain endothelial cells through the deployment of impedance-based biosensors. Using an in vitro model, we analyze cancer cell interactions and their impact on barrier strength.

Key Study Components

Research Area

  • Cerebral microvasculature
  • Blood-brain barrier
  • Cellular interactions in cancer

Background

  • Brain endothelial cells control molecular flow into the brain.
  • Impedance-based technologies help assess barrier integrity.
  • Metastatic cancers can disrupt endothelial cell functions.

Methods Used

  • Impedance-based biosensors (ECIS, cellZscope)
  • In vitro brain endothelium models
  • Treatment assessment involving cytokines and cancer cells

Main Results

  • Cancer cells significantly reduce barrier resistance.
  • Transient effects of cytokines on the barrier were observed.
  • Optimized protocols improved experimental reproducibility.

Conclusions

  • This study illustrates the mechanisms by which metastatic cancer affects brain endothelial integrity.
  • The findings are crucial for developing therapeutic strategies to protect the blood-brain barrier in disease contexts.

Frequently Asked Questions

What is the significance of the blood-brain barrier?
The blood-brain barrier protects the brain from harmful substances while regulating the entry of necessary molecules.
How do impedance-based biosensors work?
These biosensors measure changes in electrical impedance to evaluate cellular barrier functions in real-time.
What are the effects of cancer cells on brain endothelial cells?
Cancer cells can profoundly disrupt the integrity of brain endothelial barriers, allowing for increased permeability.
What role do cytokines play in this study?
Cytokines were evaluated for their impact on the endothelial barrier's resilience, showing transient effects.
What modifications were made to improve the methodology?
The study details several years of refinements to increase the reproducibility and robustness of the biosensor techniques.
What does the experiment measure specifically?
The experiment quantitatively assesses the resistance of brain endothelial cell monolayers under various treatment conditions.
What implications do the findings have for future research?
The results indicate potential targets for therapy aimed at protecting the blood-brain barrier in cancer treatments.

여기에서는 뇌 내피 장벽 강도를 측정하기 위해 임피던스 기반 바이오센서인 ECIS 및 cellZscope를 사용하는 기술을 보여줍니다. 우리는 뇌 내피의 체외 모델에 다양한 자극을 추가하는 준비 및 기술에 대해 자세히 설명합니다. 우리는 결과를 측정, 기록 및 대표 분석을 제공합니다.

우리의 연구는 대뇌 미세혈관과 혈액-뇌 장벽에 초점을 맞추고 있습니다. 뇌 내피 세포는 뇌로 들어가는 분자 흐름을 조절합니다. 우리는 임피던스 기반 바이오센서를 사용하여 질병의 장벽 무결성을 평가합니다.

동시 분석과 여러 치료 변수를 통해 우리는 이미 여러 암세포주가 뇌 내피를 파괴할 수 있다는 것을 확인했습니다. 중요한 것은 이것이 주로 프로테아제나 사이토카인에 의해 매개되는 것이 아니라 암 관련 소포체의 기능일 수 있다는 것을 확인했다는 것입니다. 우리는 전이성 암이 어떻게 뇌 내피 세포를 파괴하고 뇌로 들어가 2차 종양을 형성하는지 연구하고 있습니다.

임피던스 기반 바이오센서를 사용하여 이러한 상호 작용을 탐구하여 대뇌 혈관 손상과 질병을 이해합니다. 우리의 목표는 뇌 내피 세포가 파괴되는 것을 막기 위해 표적을 식별하고 차단하는 것입니다. 이 프로토콜에서는 두 임피던스 기반 기술을 모두 사용할 때 재현성과 견고성을 높이는 데 도움이 될 5년에서 7년의 경험을 통해 이루어진 수정 사항에 대해 자세히 설명합니다.

다른 기술과 비교하여 두 시스템의 장점과 한계가 원고에 설명되어 있습니다. 이 기술을 사용하면 뇌 미세혈관 내피 세포의 여러 특성을 동시에 실시간으로 조사할 수 있습니다. 우리는 암세포와 사이토카인이 내피 장벽을 파괴할 수 있다는 것을 확인했습니다.

다음으로, 이러한 접착 분자 또는 수용체를 차단하는 것이 뇌 내피 장벽을 보호하는 데 도움이 되는지 이러한 기술을 사용하여 측정한 결과를 평가할 것입니다.

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키워드: 혈액-뇌 장벽 BBB 내피 세포 신경 혈관 단위 주위 세포 성상 세포 암 신경 염증 사이토카인 임피던스 기반 바이오센서 ECIS CellZscope 장벽 무결성 고처리량 세포 단층

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