近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所微流控芯片研究組（1807組）秦建華研究團隊利用器官芯片技術(shù)成功構(gòu)建了一種動態(tài)三維高通量血腦屏障模型，并用于腫瘤腦轉(zhuǎn)移和藥效評價研究，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)報告》（Scientific Reports，DOI: 10.1038/srep36670）上。

　　血腦屏障(blood-brain barrier，BBB) 是介于人腦中血液和腦組織之間的一道生理屏障，對維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的生理活動和腦內(nèi)微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。研究表明，血腦屏障功能異常與阿爾茲海默?。ɡ夏晷园V呆）、腦腫瘤和帕金森病等腦疾病的發(fā)生密切相關(guān)。血腦屏障的結(jié)構(gòu)致密性和高選擇性使大多數(shù)藥物分子難以進入腦組織，在一定程度上限制了針對中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物的研究與開發(fā)。因此，建立有效可靠的體外血腦屏障系統(tǒng)，解決現(xiàn)有二維細胞及動物模型與體內(nèi)偏差較大的不足，一直是新藥開發(fā)領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。

　　 本工作中，研究者充分利用器官芯片技術(shù)的多維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能集成特點，創(chuàng)新性構(gòu)建了包含有多種腦細胞、細胞外基質(zhì)和機械流體條件等核心要素的動態(tài)三維血腦屏障模型，驗證了其近生理環(huán)境的結(jié)構(gòu)功能特性，并實現(xiàn)了對臨床抗腫瘤藥物穿透屏障能力的篩選與評價。該三維血腦屏障模型具有如下顯著特點：（1）屏障結(jié)構(gòu)完整，具備良好的緊密連接結(jié)構(gòu)。（2）分子透過率較低，對小分子物質(zhì)屏障功能強。（3）跨膜電阻高，可達到生理跨膜電阻值范圍。（4）可實現(xiàn)多種腦細胞動態(tài)三維共培養(yǎng)與細胞跨屏障遷移觀測。（5）可進行機械流體施加與多種藥物評價。通過模型建立的血腦屏障芯片系統(tǒng)可模擬體內(nèi)腦生理病理微環(huán)境，為開展腦腫瘤研究和藥物篩選提供了一種新的方法，也為老年性癡呆和神經(jīng)退行性病變等重大腦疾病研究、新藥研發(fā)和毒理學(xué)研究提供了新的思路。

　　器官芯片是近年發(fā)展起來的一門新興交叉學(xué)科，在新藥研發(fā)、干細胞研究、組織器官發(fā)育和毒理學(xué)預(yù)測等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景，被2016年達沃斯論壇列為“十大新興技術(shù)”之一。秦建華研究團隊致力于人體器官芯片的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，將微流控技術(shù)與細胞生物學(xué)、生物材料和干細胞技術(shù)相結(jié)合，建立了一系列功能化的縮微組織器官類型，包括心臟、血管、腎臟、骨和腦等，并用于多種疾病發(fā)病機制、藥效評價、發(fā)育學(xué)和轉(zhuǎn)化毒理學(xué)等研究，相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced materials、Biomaterials、Oncotarget、Lab on a Chip 和Integrative Biology 等期刊雜志上。

　　上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和科技部國際合作項目的支持。

大連化物所利用器官芯片技術(shù)仿生構(gòu)建動態(tài)三維血腦屏障模型

文章來源：大連化學(xué)物理研究所