Name: generation of a human ipsc-based blood-brain barrier chip
Uploaded: 2020-03-02T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Generation of a Human iPSC-Based Blood-Brain Barrier Chip at JoVE.com

ونود أن نشكر الدكتورة سوشانا سفيندسن على التحرير النقدي. تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الإسرائيلية منحة 1621/18، ووزارة العلوم والتكنولوجيا (MOST)، إسرائيل 3-15647، ومعهد كاليفورنيا للطب التجديدي منحة ID DISC1-08800، ومؤسسة عائلة شيرمان، ومنحة NIH-NINDS 1UG3NS105703، ومنحة جمعية ALS 18-SI-389. تم تمويل AH من قبل مؤسسة والنبرغ (رقم المنحة 2015.0178).

1- توليد خلايا السلف العصبي المستمدة من المركز الدولي للحماية من الحماية (iNPCs)
<ol><li>إنتاج EZ-المجالات من مستعمرات iPSC كما هو موضح أدناه وكما نشرت سابقا20،21،22.<ol>
<li>المستعمرات iPSC الثقافة إلى التقاء على غشاء الطابق السفلي مصفوفة المغلفة 6 لوحات ...

<ol>
	<li>Pardridge, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood-brain+barrier+endogenous+transporters+as+therapeutic+targets:+a+new+model+for+small+molecule+CNS+drug+discovery.">Blood-brain barrier endogenous transporters as therapeutic targets: a new model for small molecule CNS drug discovery.</a> Expert Opinion on Therapeutic Targets. 19 (8), 1059-1072 (2015).</li><li>Gastfriend, B. D., Palecek, S. P., Shusta, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+blood-brain+barrier:+beyond+the+endothelial+cells.">Modeling the blood-brain barrier: beyond the endothelial cells.</a> Current Opinion in Biomedical Engineering. 5, 6-12 (2018).</li><li>Jamieson, J. J., Linville, R. M., Ding, Y. Y., Gerecht, S., Searson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+iPSC-derived+pericytes+on+barrier+function+of+iPSC-derived+brain+microvascular+endothelial+cells+in+2D+and+3D.">Role of iPSC-derived pericytes on barrier function of iPSC-derived brain microvascular endothelial cells in 2D and 3D.</a> Fluids and Barriers of the CNS. 16 (1), 15 (2019).</li><li>El-Habashy, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+treatment+strategies+for+brain+tumors+and+metastases.">Novel treatment strategies for brain tumors and metastases.</a> Pharmaceutical Patent Analyst. 3 (3), 279-296 (2014).</li><li>Lim, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Huntington's+disease+iPSC-derived+brain+microvascular+endothelial+cells+reveal+WNT-mediated+angiogenic+and+blood-brain+barrier+deficits.">Huntington's disease iPSC-derived brain microvascular endothelial cells reveal WNT-mediated angiogenic and blood-brain barrier deficits.</a> Cell Reports. 19 (7), 1365-1377 (2017).</li><li>Dumitrescu, A. M., Liao, X. H., Weiss, R. E., Millen, K., Refetoff, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-specific+thyroid+hormone+deprivation+and+excess+in+monocarboxylate+transporter+(mct)+8-deficient+mice.">Tissue-specific thyroid hormone deprivation and excess in monocarboxylate transporter (mct) 8-deficient mice.</a> Endocrinology. 147 (9), 4036-4043 (2006).</li><li>Spencer, J. I., Bell, J. S., DeLuca, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+pathology+in+multiple+sclerosis:+reframing+pathogenesis+around+the+blood-brain+barrier.">Vascular pathology in multiple sclerosis: reframing pathogenesis around the blood-brain barrier.</a> Journal of Neurology and Neurosurgical Psychiatry. 89 (1), 42-52 (2018).</li><li>Yamazaki, Y., Kanekiyo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood-brain+barrier+dysfunction+and+the+pathogenesis+of+Alzheimer's+disease.">Blood-brain barrier dysfunction and the pathogenesis of Alzheimer's disease.</a> International Journal of Molecular Sciences. 18 (9), 1965 (2017).</li><li>Ben-Zvi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mfsd2a+is+critical+for+the+formation+and+function+of+the+blood-brain+barrier.">Mfsd2a is critical for the formation and function of the blood-brain barrier.</a> Nature. 509 (7501), 507 (2014).</li><li>Heng, M. Y., Detloff, P. J., Albin, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rodent+genetic+models+of+Huntington+disease.">Rodent genetic models of Huntington disease.</a> Neurobiology of Disease. 32 (1), 1-9 (2008).</li><li>Ho, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ALS+disrupts+spinal+motor+neuron+maturation+and+aging+pathways+within+gene+co-expression+networks.">ALS disrupts spinal motor neuron maturation and aging pathways within gene co-expression networks.</a> Nature Neuroscience. 19 (9), 1256 (2016).</li><li>Griep, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BBB+on+chip:+microfluidic+platform+to+mechanically+and+biochemically+modulate+blood-brain+barrier+function.">BBB on chip: microfluidic platform to mechanically and biochemically modulate blood-brain barrier function.</a> Biomedical Microdevices. 15 (1), 145-150 (2013).</li><li>Prabhakarpandian, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+tumor+networks+for+screening+drug+delivery+systems.">Synthetic tumor networks for screening drug delivery systems.</a> Journal of controlled release. 201, 49-55 (2015).</li><li>Delsing, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Barrier+properties+and+transcriptome+expression+in+human+iPSC-derived+models+of+the+blood-brain+barrier.">Barrier properties and transcriptome expression in human iPSC-derived models of the blood-brain barrier.</a> Stem Cells. 36 (12), 1816-1827 (2018).</li><li>Park, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypoxia-enhanced+Blood-Brain+Barrier+Chip+recapitulates+human+barrier+function+and+shuttling+of+drugs+and+antibodies.">Hypoxia-enhanced Blood-Brain Barrier Chip recapitulates human barrier function and shuttling of drugs and antibodies.</a> Nature Communications. 10 (1), 2621 (2019).</li><li>Vatine, G. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+iPSC-Derived+Blood-Brain+Barrier+Chips+Enable+Disease+Modeling+and+Personalized+Medicine+Applications.">Human iPSC-Derived Blood-Brain Barrier Chips Enable Disease Modeling and Personalized Medicine Applications.</a> Cell Stem Cell. 24 (6), 995-1005 (2019).</li><li>Henry, O. Y. F., Villenave, R., Cronce, M. J., Leineweber, W. D., Benz, M. A., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organs-on-chips+with+integrated+electrodes+for+trans-epithelial+electrical+resistance+(TEER)+measurements+of+human+epithelial+barrier+function.">Organs-on-chips with integrated electrodes for trans-epithelial electrical resistance (TEER) measurements of human epithelial barrier function.</a> Lab on a Chip. 17 (13), 2264-2271 (2017).</li><li>Sances, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+iPSC-derived+endothelial+cells+and+microengineered+organ+chip+enhance+neuronal+development.">Human iPSC-derived endothelial cells and microengineered organ chip enhance neuronal development.</a> Stem Cell Reports. 10 (4), 1222-1236 (2018).</li><li>Workman, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+utilization+of+induced+pluripotent+stem+cell&#8211;derived+human+intestinal+organoids+using+microengineered+chips.">Enhanced utilization of induced pluripotent stem cell&#8211;derived human intestinal organoids using microengineered chips.</a> Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. 5 (4), 669-677 (2018).</li><li>Ebert, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EZ+spheres:+a+stable+and+expandable+culture+system+for+the+generation+of+pre-rosette+multipotent+stem+cells+from+human+ESCs+and+iPSCs.">EZ spheres: a stable and expandable culture system for the generation of pre-rosette multipotent stem cells from human ESCs and iPSCs.</a> Stem Cell Research. 10 (3), 417-427 (2013).</li><li>Shelley, B. C., Gowing, G., Svendsen, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+cGMP-applicable+expansion+method+for+aggregates+of+human+neural+stem+and+progenitor+cells+derived+from+pluripotent+stem+cells+or+fetal+brain+tissue.">A cGMP-applicable expansion method for aggregates of human neural stem and progenitor cells derived from pluripotent stem cells or fetal brain tissue.</a> Journal of Visualized Experiments. (88), e51219 (2014).</li><li>Vatine, G. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+psychomotor+retardation+using+iPSCs+from+MCT8-deficient+patients+indicates+a+prominent+role+for+the+blood-brain+barrier.">Modeling psychomotor retardation using iPSCs from MCT8-deficient patients indicates a prominent role for the blood-brain barrier.</a> Cell Stem Cell. 20 (6), 831-843 (2017).</li><li>Svendsen, C. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+the+rapid+and+long+term+growth+of+human+neural+precursor+cells.">A new method for the rapid and long term growth of human neural precursor cells.</a> Journal of Neuroscience Methods. 85 (2), 141-152 (1998).</li><li>Lippmann, E. S., Al-Ahmad, A., Azarin, S. M., Palecek, S. P., Shusta, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+retinoic+acid-enhanced,+multicellular+human+blood-brain+barrier+model+derived+from+stem+cell+sources.">A retinoic acid-enhanced, multicellular human blood-brain barrier model derived from stem cell sources.</a> Scientific Reports. 4, 4160 (2014).</li><li>Canfield, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+isogenic+blood-brain+barrier+model+comprising+brain+endothelial+cells,+astrocytes,+and+neurons+derived+from+human+induced+pluripotent+stem+cells.">An isogenic blood-brain barrier model comprising brain endothelial cells, astrocytes, and neurons derived from human induced pluripotent stem cells.</a> Journal of Neurochemistry. 140 (6), 874-888 (2017).</li><li>Jamieson, J. J., Gerecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chipping+Away+at+Blood-Brain-Barrier+Modeling.">Chipping Away at Blood-Brain-Barrier Modeling.</a> Cell stem cell. 24 (6), 831-832 (2019).</li><li>Faal, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+Mesoderm+and+Neural+Crest-Derived+Pericytes+from+Human+Pluripotent+Stem+Cells+to+Study+Blood-Brain+Barrier+Interactions.">Induction of Mesoderm and Neural Crest-Derived Pericytes from Human Pluripotent Stem Cells to Study Blood-Brain Barrier Interactions.</a> Stem Cell Reports. 12 (3), 451-460 (2019).</li><li>Lippmann, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Derivation+of+blood-brain+barrier+endothelial+cells+from+human+pluripotent+stem+cells.">Derivation of blood-brain barrier endothelial cells from human pluripotent stem cells.</a> Nature Biotechnology. 30 (8), 783 (2012).</li><li>Qian, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+differentiation+of+human+pluripotent+stem+cells+to+blood-brain+barrier+endothelial+cells.">Directed differentiation of human pluripotent stem cells to blood-brain barrier endothelial cells.</a> Science Advances. 3 (11), 1701679 (2017).</li><li>Neal, E. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Simplified,+Fully+Defined+Differentiation+Scheme+for+Producing+Blood-Brain+Barrier+Endothelial+Cells+from+Human+iPSCs.">A Simplified, Fully Defined Differentiation Scheme for Producing Blood-Brain Barrier Endothelial Cells from Human iPSCs.</a> Stem Cell Reports. 12 (6), 1380-1388 (2019).</li><li>Wevers, N. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+perfused+human+blood-brain+barrier+on-a-chip+for+high-throughput+assessment+of+barrier+function+and+antibody+transport.">A perfused human blood-brain barrier on-a-chip for high-throughput assessment of barrier function and antibody transport.</a> Fluids and Barriers of the CNS. 15 (1), 23 (2018).</li><li>Huh, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfabrication+of+human+organs-on-chips.">Microfabrication of human organs-on-chips.</a> Nature Protocols. 8 (11), 2135 (2013).</li><li>Huh, D., Matthews, B. D., Mammoto, A., Montoya-Zavala, M., Hsin, H. Y., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstituting+organ-level+lung+functions+on+a+chip.">Reconstituting organ-level lung functions on a chip.</a> Science. 328 (5986), 1662-1668 (2010).</li></ol>

مزيج من تكنولوجيا الجهاز على رقاقة والخلايا المستمدة من iPSC في NVU يحمل وعدا لنمذجة دقيقة من BBB الإنسان. هنا ، نقدم بروتوكولًا مفصلًا للتطبيق البسيط والقوي لرقاقة BBB16التي تم نشرها مؤخرًا في iPSC. يتم عرض نظرة عامة وتوقيت نموذج البذر في الشكل 3. للحصول على وظائف الحاج...

BBB هو حاجز انتقائي للغاية يفصل الجهاز العصبي المركزي عن الدم المتداول. فهو يحمي وظائف الدماغ الحرجة من المواد والعوامل والمواد المدمرة المحتملة ، مع السماح أيضًا بتدفق العناصر الغذائية والأيض الأخرى المطلوبة للحفاظ على التوازن الدماغي1. وBBB هو NVU متعددة الخلايا التي pericytes، الخلايا الفلكية endfeet، والعمليات العصبية الاتصال مباشرة الدماغ الخلايا الفيوائية الدقيقة (BMECs). تسمح هذه التفاعلات لـ BMECs بتشكيل خصائص حاجز متخصصة مدعومة بتقاطعات ضيقة والتقيدية2و3. يحدد تشكيل هذا الحاجز مرور الجزيئات دون الخلايا ، ولكنه يحتوي على ناقلات مستقطبة لنقل الجزيئات بنشاط إلى الجهاز العصبي المركزي أو العودة إلى الدم1. بسبب هذه الخصائص الحاجز فريدة من نوعها، وBBB يشكل عقبة رئيسية أمام تسليم المستحضرات الصيدلانية الحيوية في الدماغ، ويقدر أن أقل من 5٪ من الجزيئات الصغيرة المعتمدة من ادارة الاغذية والعقاقير يمكن أن تصل إلى CNS4.
وقد استخدمت على نطاق واسع نماذج الحيوانات لدراسة BBB penetrance والآليات الجزيئية المشاركة في تطوير BBB5. في حين أن النماذج الحيوانية تمثل بأمانة الخلايا المتعددة المعقدة في بيئة الجسم الحي ، فإن الاختلافات في التعبير والنشاط من ناقلات BBB وكذلك خصوصية الركيزة عبر الأنواع غالبًا ما تحول دون الاستقراء الدقيق للبيانات الحيوانية للبشر6. وبالتالي، فإن النماذج القائمة على الإنسان حاسمة لدراسة BBB البشري وللاستخدام في تطوير الأدوية المصممة لاستهداف الجهاز العصبي المركزي. وتزداد هذه الحاجة وضوحا مع تزايد هيمنة العقاقير البيولوجية الخاصة بالإنسان في مجال التطوير الصيدلاني. تشير الأدلة المتراكمة إلى أن BBB للخطر يرتبط بعدد من اضطرابات الجهاز العصبي المركزي الحادة ، بما في ذلك أورام الدماغ والأمراض العصبية7،8،9. النماذج البشرية التي تعكس بأمانة هذه الأمراض لديها القدرة على حد سواء 1) تحديد مسارات جديدة التي يمكن أن تستهدف لتطوير المخدرات و 2) التنبؤ CNS penetrance، وبالتالي تقليل الوقت والموارد في الدراسات قبل السريرية وربما خفض معدل الفشل في التجارب السريرية.
وقد تم تنفيذ نماذج في المختبر على نطاق واسع لدراسة التفاعلات بين BMECs والخلايا الأخرى من NVU وإجراء شاشات للأدوية المحتملة BBB نفاذة10. لإعادة الجوانب الرئيسية للBBB الإنسان، يجب أن تظهر النماذج المختبرية في الخصائص ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية (أي نفاذية شبه خلوية منخفضة والمقاومة الكهربائية العابرة ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية [TEER] عبر الطبقة الأحادية البطانية). وبالإضافة إلى ذلك، يجب أن يتضمن التوصيف الجزيئي لنظام في المختبر التعبير عن نظم نقل وظيفية تمثيلية. عادة، تتكون النماذج المختبرية من الخلايا البطانية التي تشارك في الاستزراع على غشاء شبه نفاذ مع مجموعات من خلايا NVU الأخرى لتعزيز خصائص BBB11. يسمح هذا النهج بتقييم بسيط وسريع نسبيًا لوظائف العوائق ونفاذية الجزيء. ويمكن إنشاء نماذج BBB هذه القائمة على الخلايا مع مصادر الخلايا الحيوانية أو البشرية، بما في ذلك الخلايا المعزولة عن الختان الجراحي أو خطوط BMEC الخالدة.
في الآونة الأخيرة ، تم إدخال بروتوكولات للتمييز بين الخلايا البشرية متعددة القدرات في BMECs كمصدر جذاب لنماذج BBB البشرية في المختبر12،13. الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSC) المشتقة من BMECs (iBMECs) قابلة للتطوير بشكل كبير ، وتظهر الخصائص المورفولوجية والوظيفية الحاسمة لـ BBB البشري ، وتحمل علم الوراثة للمريض. في الثقافة ، تشكل iBMECs طبقة أحادية تعبر عن علامات التقاطع الضيقة وشاشات العرض في مجمعات التقاطع الضيقة الشبيهة بالجسم الحي. هذه الخلايا أيضا التعبير عن علامات BBB، بما في ذلك ناقل الجلوكوز BBB، نقل الجلوكوز 1 (GLUT1). الأهم من ذلك ، وعلى عكس مصادر الخلايا البديلة الأخرى لBMECs الإنسان ، iBMECs الحصول على خصائص الحاجز مع قيم عالية مثل تلك التي تقاس في الجسم الحي14، الاستقطاب على طول المحور البافولياني ، ومضخات efflux وظيفية صريحة. وعلاوة على ذلك، فإن استخدام iPSCs من مختلف المواضيع على حد سواء 1) يرحب بفرصة لاختبار جوانب BBB بطريقة الطب الشخصي و 2) يوفر مصدرا مرنا لتوليد أنواع إضافية من الخلايا NVU. توليد هذه الخلايا من مصدر خلية isogenic لإنشاء رقائق BBB شخصية من شأنه أن يساعد أيضا في فهم الاختلافات بين الأفراد في استجابات المخدرات، وهو سبب رئيسي للمقاومة أو الاستجابة للخطر للعلاج لوحظ في الدراسات السريرية.
استخدام iBMECs كأحادية في طبق أو على إدراج transwell شبه نفاذية يمثل نهجًا قويًا لنمذجة BBB. وتميل هذه النظم إلى أن تكون قوية وقابلة للاستنساخ وفعالة من حيث التكلفة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن التحليلات الوظيفية مثل TEER ونفاذية بسيطة نسبيا ً. ومع ذلك ، تفشل الأنظمة ثنائية الأبعاد (2D) في تلخيص الطبيعة ثلاثية الأبعاد في الأنسجة العضوية ، وتفتقر إلى قوى إجهاد القص الفسيولوجية التي توفرها الدم المتداولو وخلايا الدم. وهذا يحد من قدرة بطانة الأوعية الدموية في هذه النماذج لتطوير والحفاظ على خصائص BBB الجوهرية والوظائف.
وقد تم تنفيذ أنظمة دقيقة تصطف من قبل الخلايا الحية لنموذج وظائف الجهاز المختلفة في مفهوم يسمى الجهاز على رقائق. من خلال إعادة إنشاء في الهندسة المعمارية متعددة الخلايا مثل الجسم الحي ، واجهات الأنسجة والأنسجة ، والبيئات الدقيقة الفيزيائية الكيميائية ، والتسريب الوعائي ، تولد هذه المنصات المجهرية مستويات من وظائف الأنسجة والأعضاء غير ممكن مع أنظمة الثقافة 2D التقليدية. كما أنها تمكن عالية الدقة، والتصوير في الوقت الحقيقي، وتحليل الملامح البيوكيميائية والوراثية والأيضية مماثلة للخلايا الحية في الأنسجة العضوية وسياق الجهاز. ومع ذلك ، فإن التحدي الخاص للجهاز على رقاقة هو أن تصميم وتصنيع وتطبيق هذه الرقائق الدقيقة يتطلب خبرة هندسية متخصصة تفتقر عادة إلى المختبرات الأكاديمية الموجهة بيولوجيا.
لقد قمنا مؤخرا الجمع بين iPSC والتكنولوجيات الجهاز على رقاقة لتوليد شخصية BBB رقاقة نموذج15،16. من أجل التغلب على التحديات التكنولوجية الموصوفة ، يتم استخدام Chip-S1 المتاحة تجاريًا مع وحدة الثقافة ، وهي أداة مصممة لأتمتة صيانة الرقائق بطريقة بسيطة وقوية (Emulate Inc.). تعيد رقاقة BBB التفاعلات بين الخلايا العصبية والخلايا الانبوبيلية وتحقق قيم TEER ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية ، والتي تقاس برقائق الأعضاء المصنوعة خصيصًا مع أقطاب ذهبية متكاملة17. بالإضافة إلى ذلك ، تعرض رقاقة BBB نفاذية منخفضة دون خلوية ، وتستجيب للإشارات الالتهابية على مستوى الأعضاء ، وتعبر عن مضخات efflux نشطة ، وتعرض النقل التنبؤي للعلامات الحيوية القابلة للذوبان والمستحضرات الصيدلانية الحيوية. وتجدر الإشارة إلى أن رقائق BBB المتولدة من عدة أفراد تلتقط الاختلافات الوظيفية المتوقعة بين الأفراد الأصحاء والمرضى الذين يعانون من أمراض عصبية15.
يصف البروتوكول المفصل أدناه طريقة موثوقة وفعالة وقابلة للاستنساخ لتوليد رقائق BBB البشرية المستندة إلى iPSC في ظل ظروف التدفق الديناميكي. وتقدم إرشادات بشأن نوع التحاليل وتحاليل نقاط النهاية التي يمكن إجراؤها مباشرة في رقاقة BBB أو من النفايات السائلة لأخذ العينات. وهكذا، يبين البروتوكول مجموعة التقنيات التي يمكن تطبيقها لتقييم الخصائص والاستجابات البيولوجية والوظيفية في نموذج ذي صلة بالإنسان.
يتم تقديم وصف موجز لشريحة BBB المستندة إلى iPSC هنا. يتم تمييز iPSCs الإنسان في البداية ونشرها في قوارير زراعة الأنسجة كمجاميع عائمة حرة من السلف العصبية ، ويسمى EZ- المجالات. القناة العليا من رقاقة-S116,18,19 هو المصنف مع المنفصلة EZ-المجالات التي تشكل "الجانب الدماغي" من رقاقة, كما الخلايا التفريق على مدى 7 أيام في ثقافة مختلطة من الخلايا السلف العصبية (iNPCs), iAstrocytes, وiNeurons. كما يتم تمييز iPSCs الإنسان في لوحات زراعة الأنسجة في iBMECs. يتم بذر القناة السفلية للرقاقة مع iBMECs لتشكيل "جانب الدم" لأنها تتطور لتشكيل أنبوب الفيوثيوليلي(الشكل 1). يسمح الغشاء المطلي بالمصفوفة خارج الخلية المسامية (ECM) الذي يفصل بين القنوات العلوية والسفلية 1) بتكوين تفاعلات بين الخلية وبين القنوات و2) يسمح للمستخدم بتشغيل المقالات الدقيقة وخلايا الصور في أي من القناة باستخدام مجهر الضوء التقليدي.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Accutase</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>SCR005</td>
			<td>Dissociation solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12587010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bfgf</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>100-18B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chip-S1</td>
			<td>Emulate Inc</td>
			<td>Chip-S1</td>
			<td>Organ-Chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagen IV</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C5533</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D3571</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextran-FITC</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>46944</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM: F12</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>31330038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Donkey serum</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D9663</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emulate Reagent 1 (ER-1)</td>
			<td>Emulate Inc</td>
			<td>ER-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Emulate Reagent 2 (ER-2)</td>
			<td>Emulate Inc</td>
			<td>ER-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibronectin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F1141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP)</td>
			<td>Dako</td>
			<td>Z0334</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GLUT-1</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>MA5-11315</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamax</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>35050038</td>
			<td>Glutamine supplement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hBDNF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>450-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOSR</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10828028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>L2020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354234</td>
			<td>Basement membrane matrix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mTeSR1</td>
			<td>StemCell Technologies, Inc.</td>
			<td>85851</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NEAA</td>
			<td>Biological industries</td>
			<td>01-340-1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nestin</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>MAB353</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NutriStem</td>
			<td>Biological industries</td>
			<td>05-100-1A</td>
			<td>Alternate media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PECAM-1</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10333</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platelet-poor plasma-derived bovine serum (PPP)</td>
			<td>Biomedical Technologies</td>
			<td>J64483AB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retinoic acid (RA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>R2625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S100&#946;</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab6602</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steriflip-GP Sterile Centrifuge Tube Top Filter Unit</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SCGP00525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>X100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZO-1 Monoclonal Antibody</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>33-9100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;III-tubulin (Tuj1&#945;)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T8660</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;-mercaptoethanol</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>31350010</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

generation of a human ipsc-based blood-brain barrier chip

يتشكل حاجز الدم في الدماغ (BBB) من وحدات الأعصاب الوعائية (NVUs) التي تحمي الجهاز العصبي المركزي (CNS) من مجموعة من العوامل الموجودة في الدم التي يمكن أن تعطل وظيفة الدماغ الحساسة. على هذا النحو ، فإن BBB هو عقبة رئيسية أمام تقديم العلاجات إلى الجهاز العصبي المركزي. تشير الأدلة المتراكمة إلى أن BBB يلعب دورًا رئيسيًا في ظهور وتطور الأمراض العصبية. وبالتالي، هناك حاجة هائلة لنموذج BBB التي يمكن التنبؤ بتغلغل الأدوية التي تستهدف الجهاز العصبي المركزي وكذلك توضيح دور BBB في الصحة والمرض.
لقد قمنا مؤخرًا بدمج تقنيات الخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة (iPSC) لتوليد شريحة BBB مخصصة تمامًا للبشر. تعرض هذه المنصة الجديدة الخصائص الخلوية والجزيئية والفسيولوجية المناسبة للتنبؤ بنقل الأدوية والجزيئات عبر BBB البشري. وعلاوة على ذلك، وباستخدام رقائق BBB الخاصة بالمريض، قمنا بتوليد نماذج من الأمراض العصبية وأظهرنا إمكانية تطبيقات الطب التنبؤي الشخصية. ويرد هنا بروتوكول مفصل يوضح كيفية توليد رقائق BBB المشتقة من iPSC، بدءا ً من تمايز الخلايا البوائية الدقيقة الوعائية المشتقة من iPSC في الدماغ (iBMECs) وينتج عنه ثقافات عصبية مختلطة تحتوي على السلف العصبية، الخلايا العصبية المتباينة، والخلايا الفلكية. كما وصف إجراء لزرع الخلايا في رقاقة الجهاز وزراعة رقائق BBB تحت تدفق laminar التي تسيطر عليها. وأخيراً، يتم تقديم أوصاف تفصيلية لتحليلات رقاقة BBB، بما في ذلك الاختبارات التفصيلية شبه الخلوية لتقييم نفاذية الدواء والجزيء وكذلك الطرق المناعية الكيميائية لتحديد تكوين أنواع الخلايا داخل الشريحة.

الشكل 6A, B, C يمثل رقاقة BBB المصنفة مع EZ-spheres على القناة العلوية "الجانب الدماغي" وiBMECs على القناة السفلية "جانب الدم". تم بذر iBMECs أولاً وسمح لها بالتعلق بين عشية وضحاها ، وبعد ذلك تم بذر مجالات EZ. ثم تم استزراع الرقائق في ظل ظروف ثابتة مع استبدال الوسائط اليومية لمدة سبع?...

Watch this Scientific Journal Video about Generation of a Human iPSC-Based Blood-Brain Barrier Chip at JoVE.com

Generation of a Human iPSC-Based Blood-Brain Barrier Chip

حاجز الدم في الدماغ (BBB) هو وحدة متعددة الخلايا العصبية الوعائية تنظم بإحكام التوازن الدماغي. من خلال الجمع بين iPSCs الإنسان والتكنولوجيات الجهاز على رقاقة، قمنا بتوليد رقاقة BBB شخصية، ومناسبة لنمذجة المرض وCNS التنبؤات اختراق المخدرات. يتم وصف بروتوكول مفصل لتوليد وتشغيل رقاقة BBB.

جيل من iPSC الإنسان القائم على الدم في الدماغ حاجز رقاقة

The blood brain barrier (BBB) is formed by neurovascular units (NVUs) that shield the central nervous system (CNS) from a range of factors found in the ...

هذا البروتوكول سوف تظهر كيف يمكن أن تكون البذور متمايزة مستحثة الخلايا الجذعية متعددة القدرات على جهاز على رقاقة لتوليد الإنسان تماما، شخصية، حاجز الدم في الدماغ microfluidic، والتي يمكن استخدامها للتنبؤ نفاذية المخدرات الجهاز العصبي المركزي ودراسة الاضطرابات العصبية. باستخدام الجهاز على رقاقة المتاحة تجاريا، وسوف نبين كيف يمكن لأي مختبر الموجه بيولوجيا استخدام هذه التكنولوجيا لتوليد شخصية، microfluidic حاجز الدم في الدماغ على رقاقة. وتشير الأدلة المتراكمة إلى أن BBB يلعب دورا في الأمراض العصبية من خلال توليد رقائق BBB الشخصية المستمدة من iPSCs من الأفراد الذين يعانون من مرض عصبي وراثي.وسيكون من الممكن دراسة دور BBB في الصحة والمرض. ويمكن أن تكون هذه الطريقة مفيدة أيضا لشركات الأدوية، التي يمكن أن تستخدم هذه منصة BBB الإنسان لفحص لpenetrability من الأدوية العصبية مرشح في الدماغ البشري. إن تطبيق التكنولوجيات الخاصة بالأعضاء على الشريحة يتطلب عادة مهارات هندسية متخصصة.باستخدام منصات متاحة تجاريا تمكن تطبيق هذه التكنولوجيا في أي مختبر الموجهة بيولوجيا. للبدء، جلب الطبق الذي يحتوي على رقائق أعدت لمجلس الوزراء السلامة البيولوجية. باستخدام ماصة P200، وغسل بلطف كلا القناتين عن طريق إضافة 200 ميكرولترات من التمايز العصبي المتوسطة في مدخل وسحب السائل من منفذ.تجنب الاتصال مع الموانئ، وpirpirate بعناية قطرات وسائل الإعلام الزائدة من سطح الشريحة. يهيج بلطف تعليق الخلية لضمان تعليق الخلية متجانسة. لزرع الخلايا السلف العصبي المشتقة من iPSC في القناة العليا لتوليد جانب الدماغ ، أضف نصيحة P200 تحتوي على 30 إلى 100 ميكرولترات من تعليق الخلايا بتركيز مرة واحدة 10 إلى الخلايا الست لكل ملليلتر إلى مدخل القناة العلوي ، والإفراج بلطف عن الطرف من الماصة.خذ ماصة P200 فارغة، والاكتئاب المكبس، وإدراج في منفذ القناة العلوي، وسحب بعناية تعليق خلية واحدة من خلال طرف. نقل رقاقة إلى المجهر للتحقق من كثافة البذر والتوزيع المتجانس للخلايا داخل القناة العليا. بعد التأكد من كثافة الخلية في تغطية 20٪، على الفور وضع رقائق في الحاضنة لمدة ساعتين في 37 درجة مئوية.بعد ذلك، وغسل الخلايا التي لا نعلق بإضافة تمايز عصبي جديد المتوسطة في مدخل وسحب السائل عن طريق ماصة من مأخذ. إبقاء الخلايا في ظل ظروف ثابتة في 37 درجة مئوية مع استبدال متوسط التمايز العصبي اليومي. بعد أن تعلق INPCs أو في يوم لاحق بعد البذر ، أحضر الطبق الذي يحتوي على رقائق جاهزة إلى مجلس الوزراء السلامة الحيوية.غسل بلطف القناة السفلية مع 200 ميكرولترات من وسط الخلية البطانية. تجنب الاتصال مع الموانئ، قطرات التعرق بعناية من فائض متوسط الخلية ال endothelial من سطح الشريحة، مع التأكد من ترك المتوسطة في كلتا القناتين. يهيج بلطف تعليق الخلية لضمان تعليق الخلية متجانسة.باستخدام ماصة P200، رسم ما يصل 30 إلى 100 ميكرولترات من الدماغ المشتقة من iPSC تعليق الخلايا البطانية الدقيقة الأوعية الدموية بتركيز 14 إلى 20 مرة 10 إلى الخلايا الست لكل ملليلتر، ووضع الطرف في القناة السفلية مدخل. الخطوة الأكثر أهمية لتحقيق خصائص الحاجز الوظيفي هو بذر خلايا البطانية الأوعية الدموية الدقيقة في الدماغ. من الأهمية بمكان أن الخلايا البذور في الكثافة المناسبة لتجنب تشكيل فقاعة للتحقق من التوزيع متجانسة داخل رقاقة الجهاز.اِكْدُ المكبس على ماصة P200 مع طرف فارغ، إدراج في منفذ القناة السفلي، والإفراج ببطء المكبس ماصة لسحب بعناية تعليق خلية واحدة من خلال القناة السفلي. استلهمي تعليق الخلايا الزائدة من سطح الرقاقة. تجنب الاتصال المباشر مع منافذ المدخل والمنفذ لضمان عدم ستنشق أي تعليق الخلية من القنوات.نقل رقاقة إلى المجهر للتحقق من كثافة البذر. يتم ملء القناة السفلية مع الخلايا مع عدم وجود فجوات ملحوظة في ما بين. بعد التأكد من كثافة الخلايا الصحيحة، بذور الخلايا في رقائق المتبقية.لإرفاق الخلايا على الغشاء المسامي، الذي يقع على قمة القناة السفلية، عكس كل رقاقة، والسماح لهم بقية في مهد رقاقة. ضع خزانًا صغيرًا يحتوي على DPBS معقمة داخل الطبق 150 ملليمترًا لتوفير الرطوبة للخلايا. احتضان الرقائق في 37 درجة مئوية لمدة ثلاث ساعات تقريبا أو حتى الخلايا في القناة السفلية قد تعلق.مرة واحدة في الدماغ المشتقة من iPSC الخلايا البطانية الدقيقة الأوعية الدموية قد تعلق، الوجه رقائق العودة إلى وضع مستقيم للسماح مرفق الخلية إلى الجزء السفلي من القناة السفلية. 48 ساعة بعد البذر من الخلايا البطانية الدقيقة الدماغ المشتقة من iPSC، توازن درجة حرارة وسط الخلية البطانية عن طريق الاحترار في حمام مائي 37 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. ثم، degas المتوسطة عن طريق الحضانة تحت نظام الترشيح التي يحركها فراغ لمدة 15 دقيقة.بعد ذلك، قم بتعقيم السطح الخارجي للتعبئة والتغليف و الصواني المحمولة مع 70٪ من الإيثانول، مسح، ونقلها إلى مجلس الوزراء السلامة الحيوية. افتح العبوة، وضع الوحدات النمطية في الدرج توجهها مع الخزانات باتجاه الجزء الخلفي من الدرج. Pipette ثلاثة ملليلتر من ما قبل التوازن، وسائل الإعلام الدافئة إلى كل خزان مدخل.إضافة ثقافة الخلية البطانية المتوسطة إلى خزان مدخل القناة السفلية والتمايز العصبي المتوسطة إلى خزان مدخل القناة العليا من القناة العليا. ثم، ماصة 300 ميكرولترات من وسائل الإعلام قبل التوازن، دافئة إلى كل خزان منفذ، مباشرة على كل منفذ منفذ. ضع ما يصل إلى ست وحدات محمولة على كل صينية.جلب الصواني إلى الحاضنة، والانزلاق تماما في وحدة الثقافة مع مقبض علبة تواجه الخارج. حدد وتشغيل دورة رئيس الوزراء على وحدة الثقافة. أغلق باب الحاضنة، واسمح للوحدة النمطية للثقافة بـ Prime الوحدات المحمولة لمدة دقيقة واحدة.يتم إكمال دورة فتيلة عندما يقرأ شريط المعلومات جاهزة. قم بإزالة الدرج من وحدة الثقافة، واحضره إلى خزانة السلامة الحيوية. فحص الجانب السفلي من كل وحدة محمولة في مجلس الوزراء السلامة البيولوجية للتحقق من أن الوحدات المحمولة تم بنجاح.ابحث عن وجود قطرات صغيرة في جميع المنافذ الأربعة. إذا لم تظهر أي وحدة محمولة قطرات، أعد تشغيل دورة رئيس الوزراء على تلك الوحدات النمطية. إذا كان أي وسائط يقطر على الدرج، والذي يحدث في كثير من الأحيان من منافذ منفذ، تنظيف علبة مع 70٪ الإيثانول.بعد ذلك، قم بغسل كل قناتي كل شريحة بوسيلة ثقافة دافئة ومُتَحدَّدة لل الخلايا لإزالة أي فقاعات محتملة في القناة، ووضع قطرات صغيرة من الوسائط على الجزء العلوي من كل مدخل ومنفذ منفذ. أدخل الرقائق مع حاملات في الوحدات المحمولة، ووضع ما يصل إلى ستة على كل صينية. أدخل الصواني في الوحدة النمطية للثقافة.قم ببرمجة شروط ثقافة شريحة الجهاز المناسبة، مثل معدل التدفق والتمدد، على وحدة الثقافة. بمجرد اكتمال دورة التنظيم ، والتي تستغرق حوالي ساعتين ، تبدأ الشروط المبرمجة. بعد ذلك، وحدة ثقافة يبدأ تدفق في شروط ثقافة رقاقة الجهاز مسبقا.الكيمياء المناعية على رقاقة حاجز الدم في الدماغ المستندة إلى iPSC سبعة أيام بعد البذر يظهر مجالات EZ متفاوتة في مجموعة خلايا عصبية مختلطة في القناة الجانبية للدماغ العلوي، بما في ذلك S100 بيتا إيجابية الفلكية، نستين إيجابية الخلايا السلف العصبية، فضلا عن GFAP-الخلايا الفلكية الإيجابية، وبيتا الثالث tubulin-الخلايا العصبية الإيجابية. IPSC المستمدة من خلايا البطاخلية البطانية الدقيقة الأوعية الدموية المشتقة من IPSC المصنفة في قناة الجانب الدم السفلي أعرب GLUT-1 وPECAM-1. تقييم نفاذية حاجز حاجز الدم في الدماغ يوضح أن رقاقة الجهاز بذر مع الخلايا البطانية الدقيقة الأوعية الدموية الدقيقة الدماغ المشتقة من iPSC ومجالات EZ كان لها حاجز ضيق مقارنة مع رقائق الجهاز بذر مع الخلايا البطانية البطانية الأوعية الدموية الدقيقة المشتقة من iPSC وحدها.لم تظهر رقائق الأعضاء المصنفة مع مجالات EZ وحدها أي خصائص الحاجز. من المعالجة السطحية الأولية للقناة إلى التبديل المتوسط كل يوم ، تجنب تشكيل الفقاعة في القناة. في جميع مراحل الخطوة في البروتوكول الذي يجب إدخال مُشفر التنشيط السطحي أو المصفوفة خارج الخلية أو الوسيطة المحتوية على الخلايا عبر القنوات، من المهم للغاية التحقق من عدم وجود فقاعة بعناية.يمكن إجراء فحص نفاذية لتقييم penetrability الدماغ البشري من الأدوية المرشحة. ويمكن أن يفيد هذا النهج في اختبار العلاجات المحتملة. تطبيق رقاقة BBB المستندة إلى iPSC يسمح بدراسة دور BBB في الأمراض العصبية المختلفة.في المستقبل، قد تكون هذه المنصة مفيدة لتطبيقات الطب التنبؤية والشخصية.

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Generation of Human Adipose Stem Cells through Dedifferentiation of Mature Adipocytes in Ceiling Cultures

جيل من الخلايا الجذعية الدهنية لجسم الإنسان من خلال فقد التمايز من الناضجة الخلايا الشحمية في الثقافات السقف

Mature adipocytes have been shown to reverse their phenotype into fibroblast-like cells in vitro through a technique called ceiling culture. Mature ...

Generation of Integration-free Human Induced Pluripotent Stem Cells Using Hair-derived Keratinocytes

جيل من التكامل خالية الإنسان المستحثة متعددة القدرات الخلايا الجذعية عن طريق الشعر المستمدة من الخلايا الكيراتينية

Recent advances in reprogramming allow us to turn somatic cells into human induced pluripotent stem cells (hiPSCs). Disease modeling using ...

Generation of Genetically Modified Organotypic Skin Cultures Using Devitalized Human Dermis

جيل المعدلة وراثيا الثقافات الجلد الميتة عضوي عن طريق الأدمة الإنسان

Organotypic cultures allow the reconstitution of a 3D environment critical for cell-cell contact and cell-matrix interactions which mimics the function ...

Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Human Melanoma Tumor-infiltrating Lymphocytes

جيل من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات من سرطان الجلد البشري الخلايا اللمفاوية-التسلل الورم

Adoptive transfer of ex vivo expanded autologous tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) can mediate durable and complete responses in significant subsets ...

Defined and Scalable Generation of Hepatocyte-like Cells from Human Pluripotent Stem Cells

محددة وقابلة للتطوير الجيل من الخلايا تشبه الكبدية من الخلايا الجذعية متعددة القدرات البشرية

Human pluripotent stem cells (hPSCs) possess great value for biomedical research. hPSCs can be scaled and differentiated to all cell types found in the ...

Generation of iPSC-derived Human Brain Organoids to Model Early Neurodevelopmental Disorders

جيل المستمدة IPSC-Organoids الدماغ البشري لنموذج اضطرابات النمو العصبي في وقت مبكر

The restricted availability of suitable in vitro models that can reliably represent complex human brain development is a significant bottleneck that ...

Generation and Culturing of Primary Human Keratinocytes from Adult Skin

جيل واستزراع من الخلايا الكيراتينيه البشرية الأساسية من الجلد الكبار

The main function of keratinocytes is to provide the structural integrity of the epidermis, thereby maintaining a mechanical barrier to the outside world. ...

Real-time Measurement of Epithelial Barrier Permeability in Human Intestinal Organoids

قياس النفاذية الحاجز الظهارية في أورجانويدس المعوية البشرية في الوقت الحقيقي

Advances in 3D culture of intestinal tissues obtained through biopsy or generated from pluripotent stem cells via directed differentiation, have resulted ...

Assay for Blood-brain Barrier Integrity in Drosophila melanogaster

Assay for Blood-brain Barrier Integrity in Drosophila melanogaster

فحص لسلامة حاجز الدم في الدماغ في دروسوفيلا melanogaster

Proper nervous system development includes the formation of the blood-brain barrier, the diffusion barrier that tightly regulates access to the nervous ...

Generation of Multicellular Human Primary Endometrial Organoids

توليد العضوية متعددة الخلايا الإنسان الاساسيه بطانة الرحم

The human endometrium is one of the most hormonally responsive tissues in the body and is essential for the establishment of pregnancy. This tissue can ...