Các kỹ sư phát triển mô hình mô bắt chước tác dụng của beta-amyloid trên hàng rào máu não

Các mảng beta-amyloid, tập hợp protein hình thành trong não của bệnh nhân Alzheimer, phá vỡ nhiều chức năng của não và có thể giết chết các tế bào thần kinh. Chúng cũng có thể làm hỏng hàng rào máu não - đường viền thường chặt chẽ ngăn chặn các phân tử có hại trong máu xâm nhập vào não.

Xem thêm: khám vùng kín nam giới ở đâu

Các kỹ sư của MIT hiện đã phát triển một mô hình mô phỏng các hiệu ứng beta-amyloid trên hàng rào máu não và sử dụng nó để chứng minh rằng thiệt hại này có thể dẫn các phân tử như thrombin, một yếu tố đông máu thường thấy trong máu, xâm nhập vào não và gây thêm thiệt hại cho tế bào thần kinh Alzheimer.

Trong mô hình này, chúng tôi đã có thể chỉ ra rõ ràng rằng amyloid-beta được tiết ra bởi các tế bào bệnh Alzheimer thực sự có thể làm suy giảm chức năng rào cản và một khi bị suy yếu, các yếu tố được tiết vào mô não có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe thần kinh. "

Roger Kamm, Giáo sư kỹ thuật cơ khí và sinh học nổi tiếng của Cecil và Ida Green, MIT

Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng mô hình mô để chỉ ra rằng một loại thuốc phục hồi hàng rào máu não có thể làm chậm quá trình chết tế bào được thấy trong các tế bào thần kinh của Alzheimer.

Kamm và Rudolph Tanzi, giáo sư thần kinh học tại Đại học Y Harvard và Bệnh viện Đa khoa Massachusetts, là tác giả cao cấp của nghiên cứu, xuất hiện trên tạp chí Advanced Science . MIT postdoc Yoojin Shin là tác giả chính của bài báo.

Sự cố rào cản

Các tế bào mạch máu tạo nên hàng rào máu não có nhiều protein chuyên biệt giúp chúng hình thành các mối nối chặt chẽ - cấu trúc tế bào hoạt động như một dấu hiệu mạnh mẽ giữa các tế bào.

Bệnh nhân Alzheimer thường bị tổn thương mạch máu não do protein beta-amyloid, một hiệu ứng được gọi là bệnh lý mạch máu amyloid não (CAA). Người ta tin rằng thiệt hại này cho phép các phân tử có hại xâm nhập vào não dễ dàng hơn. Kamm quyết định nghiên cứu hiện tượng này và vai trò của nó đối với bệnh Alzheimer, bằng cách mô hình hóa mô não và mạch máu trên một con chip vi lỏng.

"Những gì chúng tôi đã cố gắng làm từ đầu là tạo ra một mô hình mà chúng tôi có thể sử dụng để hiểu được sự tương tác giữa các tế bào thần kinh bệnh Alzheimer và mạch máu não", Kamm nói. "Với thực tế là có rất ít thành công trong việc phát triển các phương pháp trị liệu có hiệu quả chống lại bệnh Alzheimer, đã có sự chú ý ngày càng tăng đối với CAA trong vài năm qua."

Phòng thí nghiệm của ông đã bắt đầu thực hiện dự án này vài năm trước, cùng với các nhà nghiên cứu tại MGH, người đã chế tạo các tế bào thần kinh để tạo ra một lượng lớn protein beta-amyloid, giống như các tế bào não của bệnh nhân Alzheimer.

Được dẫn dắt bởi Shin, các nhà nghiên cứu đã nghĩ ra cách phát triển các tế bào này trong một kênh vi lỏng, nơi chúng sản xuất và tiết ra protein beta-amyloid. Trên cùng một con chip, trong một kênh song song, các nhà nghiên cứu đã phát triển các tế bào nội mô não, là những tế bào hình thành hàng rào máu não. Một kênh trống tách hai kênh trong khi mỗi loại mô phát triển.

Sau 10 ngày phát triển tế bào, các nhà nghiên cứu đã thêm collagen vào kênh trung tâm tách hai loại mô, cho phép các phân tử khuếch tán từ kênh này sang kênh kia. Họ phát hiện ra rằng trong vòng ba đến sáu ngày, các protein beta-amyloid do các tế bào thần kinh tiết ra bắt đầu tích tụ trong mô nội mô, khiến các tế bào bị rò rỉ. Những tế bào này cũng cho thấy sự suy giảm các protein hình thành các mối nối chặt chẽ, và sự gia tăng các enzyme phá vỡ ma trận ngoại bào thường bao quanh và hỗ trợ các mạch máu.

Do sự cố này trong hàng rào máu não, thrombin có thể truyền từ máu chảy qua các mạch bị rò rỉ vào các tế bào thần kinh của Alzheimer. Mức thrombin quá mức có thể gây hại cho tế bào thần kinh và dẫn đến chết tế bào.

"Chúng tôi đã có thể chứng minh tín hiệu hai chiều này giữa các loại tế bào và thực sự hóa cứng những thứ đã thấy trước đây trong các thí nghiệm trên động vật, nhưng tái tạo chúng trong một hệ thống mô hình mà chúng tôi có thể kiểm soát chi tiết hơn và độ trung thực tốt hơn", Kamm nói.

Cắm rò rỉ

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã quyết định thử nghiệm hai loại thuốc trước đây đã được chứng minh là củng cố hàng rào máu não trong các mô hình đơn giản hơn của mô nội mô. Cả hai loại thuốc này đều được FDA chấp thuận để điều trị các tình trạng khác. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một trong những loại thuốc này, etodolac, hoạt động rất tốt, trong khi loại còn lại là beclomethasone ít ảnh hưởng đến sự rò rỉ trong mô hình mô của chúng.

Trong mô được điều trị bằng etodolac, hàng rào máu não trở nên chặt chẽ hơn và tỷ lệ sống sót của tế bào thần kinh được cải thiện. Nhóm MIT và MGH hiện đang hợp tác với một tập đoàn khám phá thuốc để tìm kiếm các loại thuốc khác có thể khôi phục hàng rào máu não ở bệnh nhân Alzheimer.

Xem thêm: lợi ích của thủ dâm

"Chúng tôi đang bắt đầu sử dụng nền tảng này để sàng lọc các loại thuốc phát sinh từ các màn hình đơn bào rất đơn giản mà bây giờ chúng tôi cần xác nhận trong một hệ thống phức tạp hơn", Kamm nói. "Cách tiếp cận này có thể mang lại một hình thức điều trị Alzheimer tiềm năng mới, đặc biệt là thực tế là có rất ít phương pháp điều trị đã được chứng minh là có hiệu quả."

Report this Page