혈액 뇌 장벽 작동하는 세계 최초의 미니 뇌 개발

두뇌 발달에 새로운 발견이 있다.

신시내티 어린이, 메이요 클리닉 및 UC 샌디에이고의 오가노이드 전문가들은 질병 연구 및 약물 개발에 중요한 발견을 가져왔다.

인간 혈액뇌장벽(hBBB)은 고도로 전문화되어 혈액 및 중추신경계(CNS) 분열을 통과하는 통로를 조절하는 데 도움을 준다. 이 최신 연구의 주요 내용은 다음과 같다:

– 혈액뇌장벽(BBB) 집합체는 인간 BBB의 주요 특징과 매우 유사하다.

– 신경혈관 누화는 BBB 형성에 중요한 역할을 한다.

– 환자 유래 BBB 집합체는 생체 내 해면종 표현형을 효과적으로 모델링한다.

– BBB 집합체는 CCM에서 SMC 손실과 신경 혈관 상호 작용 중단을 보여준다.

혈액 뇌 장벽 해독

국립 의학 도서관(National Library of Medicine)에 따르면, "혈 뇌 장벽(BBB)은 뇌의 간질액에서 혈액을 분리하는 선택적 반투과성 막이다. 이는 뇌혈관이 혈류와 뇌 사이의 분자와 이온의 이동을 조절할 수 있게 해준다.”

뇌의 혈관은 혈류에서 중추신경계(CNS)로 전달되는 분자의 크기를 제한하는 촘촘하게 채워진 세포의 추가 내벽으로 구성된다.

이제 제대로 기능하는 장벽은 유해 물질이 뇌로 들어가는 것을 막아 뇌 건강을 유지해야 한다.

동시에 필수 영양소가 뇌에 도달할 수 있게 해준다. 그러나 여기서의 결함은 동일한 장벽이 잠재적으로 도움이 되는 많은 의약품이 뇌에 도달하는 것을 막을 수 있다는 것이다. 이번 발견은 줄기세포 생명공학을 통해 이 문제를 해결하는 것을 목표로 하고 있다.

“이제 줄기세포 생명공학을 통해 우리는 BBB 기능과 기능장애를 관장하는 복잡한 메커니즘을 연구할 수 있는 인간 줄기세포를 기반으로 한 혁신적인 플랫폼을 개발했다. 이는 약물 발견 및 치료 개입에 대한 전례 없는 기회를 제공한다.”라고 신시내티 아동 의료 병원의 발달 생물학 부서의 수석 교신저자이자 교수인 지위안 궈(Ziyuan Guo)가 말했다.

"BBB Assembloids" - 획기적인 발견

전 세계 대부분의 연구자들이 뇌 오가노이드를 개발하기 위해 열심히 노력해 왔지만 현재로서는 운이 별로 좋지 않다. 연구 센터가 인간의 뇌 혈관에서 발견되는 특수 장벽 라이닝을 특징으로 하는 뇌 오가노이드를 만드는 데 성공한 것은 이번이 처음이다.

연구자들은 이 새로운 모델을 "BBB 집합체"라고 명명했다. 이 이름은 이 획기적인 발견을 나타낸다. 이 과정에서 이러한 집합체는 뇌 유기체(인간 뇌 조직을 복제하는 것)와 혈관 유기체(혈관 구조를 모방하는 것)라는 두 가지 유형의 유기체를 결합한다.

방법론

실험을 더 진행하기 위해 연구자들은 뇌해면체 기형으로 알려진 희귀한 뇌 상태의 주요 특징을 매우 효율적으로 복제하는 집합체를 만드는 환자 유래 줄기 세포 계열을 사용했다.

이는 혈액 뇌 장벽의 기능 장애를 특징으로 하는 유전 질환이다. 이는 라즈베리처럼 보이는 뇌의 비정상적인 혈관 클러스터를 초래한다.

지위안 궈는 그들의 모델이 질병 표현형을 요약하여 뇌 혈관 장애의 근본적인 분자 및 세포 병리학에 대한 새로운 통찰력을 제공한다고 지적했다.

궈는 "전반적으로 BBB 집합체는 신경 과학, 신약 개발 및 맞춤형 의학에 광범위한 영향을 미치는 판도를 바꾸는 기술을 대표한다."고 말했다.

이 연구는 50 Cell Stem Cell지에 게재되었다.