生物工程师即将突破血脑屏障

将大脑想象成空中交通管制塔，监督身体“机场”的关键而复杂的运作。这座塔对于协调神经信号的不断流动至关重要，它由一个强大的层把守，其功能就像机场的安全团队一样，勤奋地筛查一切和每个人，确保没有不受欢迎的入侵者扰乱内部的重要运作。

然而，这种安全性虽然至关重要，但也有一个重大缺点：有时控制塔内需要“机械师”(以治疗神经系统疾病所需的关键药物的形式)来解决出现的问题。但如果安全措施过于严格，甚至拒绝这些重要特工的进入，那么他们本应保护的行动可能会受到危害。

现在，由宾夕法尼亚大学迈克尔·米切尔领导的研究人员正在突破生物学中这一长期存在的界限，即血脑屏障，他们开发了一种类似于为机械师提供特殊钥匙卡以绕过安全措施的方法。他们的研究结果发表在《Nano Letters》杂志上，提出了一种使用脂质纳米颗粒 (LNP) 传递 mRNA 的模型，为治疗阿尔茨海默氏病和癫痫发作等疾病带来了新的希望，就像修复控制塔的故障而不损害其安全性一样。

宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院生物工程副教授、资深作者米切尔说：“我们的模型在穿越血脑屏障方面比其他模型表现得更好，并帮助我们识别了器官特异性颗粒，我们后来在未来的模型中验证了这些颗粒。”关于研究。“这是一个令人兴奋的概念证明，无疑将为治疗创伤性脑损伤、中风和阿尔茨海默病等疾病提供新方法。”

寻找钥匙

为了开发该模型，博士艾米丽·韩 (Emily Han) 米切尔实验室的候选人、美国国家科学基金会研究生研究员、该论文的第一作者解释说，它是从寻找合适的体外筛选平台开始的，他说：“我正在梳理文献，我发现的大多数平台都很有限对于普通的 96 孔板来说，这是一个二维阵列，不能同时代表血脑屏障的上部和下部，分别对应于血液和大脑。”

Han 然后探索了具有两个隔室的高通量 Transwell 系统，但发现它们没有考虑细胞的 mRNA 转染，揭示了开发过程中的差距。这促使她创建了一个平台，能够测量 mRNA 从血液室到大脑的转运，以及包括内皮细胞和神经元在内的各种脑细胞类型的转染。

“我花了几个月的时间找出这个新的体外系统的最佳条件，包括使用哪些细胞生长条件和荧光记者，”韩解释道。“一旦强大起来，我们就筛选了我们的 LNP 库，并在动物模型上对其进行了测试。看到大脑由于我们传递的 mRNA 而表达蛋白质，这令人兴奋，并证实我们走在正确的道路上。”

该团队的平台有望显着推进神经系统疾病的治疗。它目前专为测试一系列具有脑靶向肽、抗体和各种脂质成分的 LNP 而定制。然而，它还可以在静脉注射后将其他治疗剂(如 siRNA、DNA、蛋白质或小分子药物)直接输送到大脑。