由人类干细胞制成的血脑屏障

血脑屏障是大自然的奇迹，它控制着什么能和什么不能与哺乳动物的大脑接触。它能有效地将循环血液与沐浴大脑的液体分离，并将细菌、病毒和其他可能损害大脑的物质阻隔在外。

但是这种屏障可能会被疾病破坏，例如中风和多发性硬化症，这对医学来说也是一个巨大的挑战，因为很难或不可能让治疗分子通过屏障来治疗神经疾病。

然而，现在，随着威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员在实验室中创造出一种新型的培养皿，血脑屏障可能会泄露它的一些秘密细胞它们构成了大脑的保护屏障。这篇文章发表在2012年6月24日的杂志上自然生物技术，威斯康星大学的研究人员描述了将干细胞转化为具有血脑屏障特性的内皮细胞的过程。

获得特化细胞“有可能简化神经疾病的药物研发，”威斯康星大学麦迪逊分校化学和生物工程教授、这项新研究的资深作者之一埃里克·舒斯塔说。“你可以看看数万种候选药物，然后问一个问题，它们是否有机会进入大脑。制药行业对此有广泛兴趣。”

血脑屏障依赖于内皮细胞的独特特性，这些细胞构成了血管的内衬。在身体的许多部位，排列在毛细血管上的内皮细胞之间是有间隔的，这样物质就可以通过。但在通往大脑的毛细血管中，内皮细胞紧密地排列在一起，形成了一个半渗透性的屏障，使得一些物质必需的营养代谢物——进入大脑，同时将病原体和有害化学物质等其他物质拒之门外。

在威斯康星新研究中描述的细胞，由伊森·s·李普曼(Ethan S. Lippmann，现任威斯康星发现研究所博士后)和萨米拉·m·阿扎林(Samira M. Azarin，现任西北大学博士后)领导，表现出构成完整大脑毛细血管的细胞的主动和被动调节特性。

研究小组诱导胚胎干细胞和诱导多能干细胞形成血脑屏障的内皮细胞。诱导细胞的使用可能来自患有特定神经疾病的患者，对于建立损害血脑屏障的疾病模型可能特别重要。更重要的是，由于这些细胞可以大规模生产，它们可以用于设计高通量筛选分子，这些分子可能对神经疾病有治疗价值，或者用于识别可能具有神经毒性的现有药物。

“从诱导多能干细胞中提取内皮细胞的好处是，你可以制作包含血脑屏障的特定疾病脑组织模型，”威斯康星大学麦迪逊分校化学和生物工程教授、新报告的高级作者肖恩·帕莱切克解释说。“你创造的细胞将携带你想要研究的疾病的遗传信息。”

威斯康星大学的研究人员指出，专门的血脑屏障内皮细胞的生成从未用干细胞完成过。除了在筛选药物和模拟血脑屏障病理方面的潜在应用外，它们还可能为那些对血脑屏障如何聚集在一起并与大脑共同发展感兴趣的发育生物学家提供一个新的窗口。

“神经元与内皮细胞同时发育，”舒斯塔说，并指出，在发育过程中，细胞分泌有助于确定器官特异性的化学线索。

“我们不知道所有这些因素是什么，”李普曼说。“但有了这个模型，我们可以回头看看。”识别所有起作用的分子因素就像一张白纸干细胞差异化使之专业化内皮细胞也许有一天会对治疗中风或抑制脑肿瘤吸收维持癌症所需血管的能力具有临床意义。

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