
横向通道让血管侧与组织侧处于同一成像平面
美国加州大学戴维斯分校团队在 bioRxiv 发布血脑屏障(blood–brain barrier,BBB)模型预印本。芯片把血管通道放在中间,两侧分别布置含胶质细胞的基质通道及培养液通道,使显微成像可以同时观察血管界面和组织侧颗粒分布。
内皮来自人脑微血管内皮细胞系 hCMEC/D3,周细胞和星形胶质细胞为人原代细胞,两者按 1∶1 放入纤维蛋白基质。培养采用间歇性液位差驱动流动,3 天后开始屏障与颗粒实验。
先测屏障通透性,再比较颗粒在两侧的分布
70 kDa 荧光葡聚糖的测得通透系数为约 1.47 × 10⁻⁶ cm/s;多柔比星约为 5.7 × 10⁻⁷ cm/s。研究同时检测细胞连接和摄取相关蛋白,用这些指标描述此模型的屏障状态。
随后加入 5 类颗粒:HEK293T 细胞来源细胞外囊泡(extracellular vesicles,EV)、脑趋向性乳腺癌细胞系 MDA-MB-231-Br 来源 EV、脂质体,以及 26 nm 和 100 nm 聚苯乙烯颗粒。初始比较使用 2 × 10¹⁰ 个颗粒/mL,暴露至少 16 小时。
HEK293T 囊泡运输较多,部分颗粒同时增加屏障渗漏
HEK293T 来源 EV 在组织侧出现的荧光较多,MDA-MB-231-Br 来源 EV 较少;脂质体和聚苯乙烯颗粒主要停留在血管侧附近。作者比较粒径、表面蛋白和膜构成,提出表面配体及膜组成可能参与这些差异。
研究同时给 EV 膜和内容物加荧光标记。在基质侧,膜与内容物标记的共定位比例约为 5%–10%,作者据此推测部分信号来自保留膜和内容物的 EV。染料行为和显微分辨率仍会影响这一判断。
HEK293T 来源 EV 与 100 nm 聚苯乙烯颗粒暴露后,葡聚糖通透性升高约 2–3 倍;其他受测颗粒在相应比较中未显著增加该指标。递送评价因此同时记录颗粒分布和屏障完整性变化。
摄取抑制实验提供路径线索
作者以 50 μM dynasore 抑制动力蛋白相关摄取,或以 10 μM 丙咪嗪干扰大胞饮相关过程。两种处理都明显减少 HEK293T 来源 EV 内容物进入组织侧;dynasore 对另一来源 EV 的内容物信号也有抑制。
这 2 组抑制实验的 EV 浓度分别为 4.3 × 10⁹ 和 2.9 × 10⁹ 个/mL,低于前述初始运输比较。作者计划通过受体阻断等实验继续分析配体的作用;当前结果主要反映所用处理条件下的摄取依赖。
细胞系屏障与荧光追踪限定了当前用途
模型的横向结构便于直接成像,但 hCMEC/D3 的 claudin-5 表达偏低,屏障强度受细胞来源限制。颗粒在内皮附近积累,还可能受到基质结合、通道结构和局部运输距离的影响。
本文比较的是模型内的颗粒运输和屏障反应,未检验载药颗粒在患者脑组织中的暴露或疗效。这一框架可用于递送机制和神经毒性研究的前期比较,体内预测能力仍需后续验证。