Otwieranie bariery krew-mózg (BBB) sterowane ultradźwiękami w mikrofluidycznym chipie BBB-glioblastoma do badań nad dostarczaniem leków

Yihong Li; Liyang Wu; Huadong Fan

doi:10.3791/72041

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Otwieranie bariery krew-mózg (BBB) sterowane ultradźwiękami w mikrofluidycznym chipie BBB-glioblastoma do badań nad dostarczaniem leków

179 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/72041

⸱

18 sierpnia 2026

Yihong Li^*¹^,²^,³ , Liyang Wu^*¹^,²^,³ , Huadong Fan¹^,²^,⁴

¹Ningbo No.2 Hospital, ²Innovation Center for Diagnosis and Treatment of Neurological Diseases, Ningbo Institute of Life and Health Industry, University of Chinese Academy of Sciences, ³Lab of Nanopharmacology Research for Neurodegeneration, Department of Research and Development of Science and Technology, Ningbo Institute of Life and Health Industry, University of Chinese Academy of Sciences, ⁴Lab of Dementia and Neurorehabilitation Research, Department of Research and Development of Science and Technology, Ningbo Institute of Life and Health Industry, University of Chinese Academy of Sciences

^* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Niniejszy protokół opisuje konstrukcję mikrofluidycznego modelu chipa BBB-glioblastoma (BBB-GBM). Model został zwalidowany pod kątem integralności BBB i umożliwia badanie przejściowego i w dużej mierze odwracalnego otwarcia BBB indukowanego ultradźwiękami o niskiej intensywności, co pozwala na ilościową ocenę transportu nanomicel za pośrednictwem ultradźwięków przez BBB oraz efektywności celowania w guz.

Streszczenie

Bariera krew-mózg (BBB) stanowi główną przeszkodę w leczeniu glejaka wielopostaciowego (GBM), ograniczając przenikanie większości cząsteczek terapeutycznych do mózgu. Różnice międzygatunkowe w strukturze i funkcji BBB komplikują translację kliniczną modeli zwierzęcych, co podkreśla potrzebę stworzenia odpowiednich dla ludzi platform BBB in vitro do oceny przepuszczalności leków w terapii GBM. W niniejszym opracowaniu opisano protokół budowy mikrofluidalnego modelu chipa BBB-GBM. Model ten ustanawia system potrójnej hodowli obejmujący ludzkie komórki śródbłonka mikrokrążenia mózgowego (HCMECs), pierwotne astrocyty (ACs) oraz komórki U87-MG w obrębie mikrofluidalnej platformy zatopionej w Matrigelu. Integralność BBB jest weryfikowana poprzez ciągłe barwienie immunocytochemiczne zonula occludens-1 (ZO-1) oraz test przepuszczalności FITC-dekstranu. Następnie zastosowano ultradźwięki (US) o niskiej intensywności (1 MHz, 1 W/cm², 30 s), aby wywołać przejściowe i w dużej mierze odwracalne otwarcie BBB, co pozwala nanomicelom ukierunkowanym na guz (SFN@RB@SPMs) efektywnie pokonać barierę i nagromadzić się w komórkach GBM. Kluczową cechą tego protokołu jest integracja pomiarów przepuszczalności BBB i dostarczania leków w czasie rzeczywistym w ramach jednego chipa reagującego na ultradźwięki, co zapewnia potężną platformę do analizy mechanizmów dostarczania leków wspomaganego ultradźwiękami w GBM.

Wprowadzenie

Leczenie glejaka wielopostaciowego (GBM) jest w znacznym stopniu ograniczone przez barierę krew-mózg (BBB), która silnie utrudnia przenikanie niemal wszystkich środków terapeutycznych do mózgu¹^,². BBB jest tworzona przez niefenestrowane komórki śródbłonka połączone białkami złączy ścisłych (np. okludyną, ZO-1), przy dodatkowym wsparciu pericytów i stóp astrocytarnych³. Chociaż modele zwierzęce dostarczyły cennych informacji na temat funkcji BBB, gatunkowe różnice w fizjologii i metabolizmie ograniczają ich zdolność do dokładnego przewidywania reakcji organizmu człowieka na leki