Odporność chorób ośrodkowego układu nerwowego (OUN) (np. raka, epilepsji, depresji, schizofrenii i zaburzeń neurologicznych związanych z HIV) na terapie farmakologiczne wynika z różnych mechanizmów, w tym z uciążliwego przenikania leków przez barierę krew-mózg (BBB). Bariera krew-mózg to granica, która izoluje tkanki mózgowe od substancji krążących we krwi. W obrębie tej bariery znajduje się warstwa komórek śródbłonka mikronaczyniowego mózgu (BMEC), wspierana przez perycyty i astrocyty na końcach, jest odpowiedzialna za wysoką selektywność bariery krew-mózg w stosunku do leków rozpuszczalnych w wodzie o masie cząsteczkowej większej niż 400 Da1. Inny mechanizm oporności związany z lekami jest związany z obecnością na BMEC transporterów wypływu leków (glikoproteiny P i białek oporności wielolekowej), które współpracują w celu zmniejszenia penetracji leku do OUN i ułatwienia jego wytłaczania z mózgu2.
W ciągu ostatniej dekady opracowano wiele podejść nanotechnologicznych, aby sprostać klinicznemu i biologicznemu wyzwaniu dostarczania leków przez BBB3-6. W tym kontekście nanosfery ferrytynowe (FnN) stanowią całkowicie innowacyjne i obiecujące rozwiązanie. FnN to kule o długości 12 nm zawierające 24 samoorganizujące się monomery ferrytyny (Fn), które są ułożone w pustą sferyczną strukturę o średnicy wewnętrznej 8 nm. Podjednostki ferrytyny można rozmontować przy kwaśnym pH i ponownie złożyć w sposób z pamięcią kształtu, doprowadzając pH do neutralności, co pozwala na zamknięcie różnych cząsteczek organicznych. W związku z tym FnN stanowi interesujący model dla rozwoju wielofunkcyjnych systemów dostarczania leków7,8. Co więcej, FnN może wchodzić w interakcje z BMEC dzięki specyficznemu rozpoznawaniu receptora transferyny (TfR) 1, który ulega ekspresji na błonie świetlnej tych komórek9.
Do tej pory opracowano różne modele BBB in vitro w celu wyjaśnienia przepuszczalności trans-BBB dla różnych leków, toksyczności w stosunku do BBB, czy interakcji cząsteczek z transporterami wypływu. Rzeczywiście, modele te są uważane za ważne podejścia in vitro do szybkiego badania przesiewowego aktywnych cząsteczek przed przystąpieniem do badań in vivo. Modele te składają się z pojedynczej warstwy śródbłonka BMEC lub współhodowanych BMEC i astrocytów (rzadziej perycytów), uzyskanych z linii komórkowych zwierzęcych (szczurów, myszy, świń i bydła) lub ludzkich10,11,12. Rezystancja elektryczna transśródbłonka (TEER) i pozorna przepuszczalność (Papp) znaczników o określonej masie cząsteczkowej stanowią dwa krytyczne parametry, które są wykorzystywane do określenia jakości modelu in vitro. W tym miejscu opisujemy zastosowanie modelu BBB in vitro, opartego na wspólnej hodowli szczurzych BMEC (RBMEC) i szczurzych astrocytów korowych (RCA) w celu zbadania przenikania trans-BBB do nanokage ferrytyny kapsułkujących izotiocyjanian fluoresceiny (FITC).