פיתוח וסרטן המוח מודלים למחלות ניווניות

ההתקדמות האחרונה בהנדסת רקמות פתחה אפשרויות חדשות למחקר מחלות ניווניות עצביות, המשפיעות על מיליונים ברחבי העולם ועבור אילו טיפולים יעילים קיימים.אחד האזורים המבטיחים ביותר הוא פיתוח של מודלים רקמות מוח vascularated אשר מחקה את הסביבה המורכבת של המוח האנושי.מודלים אלה משלבים במהירות את כלי הדם פונקציונליים עם תאים עצביים, מחדש היבטים מרכזיים של פיזיולוגיה המוח המסורתית שתי תרבויות חד-ממדיות ואיברים פשוטים על ידי שילוב של שיטות ניתוח הדם, שיפור מהיר, כיצד שיטות ניתוחי הדם הנוכחי, שיפור יעיל יותר, ואפקטים, שיפור התפתחותי הדם, ואפקטים, ואפקטים, ואפקטים מתקדמים, שיפור התפתחותיים, ואפקטים של מחלות עצביות, שיפור התפתחותיים, ואפקטים, ואפקטים של מחלות עצביות, שיפור יעיל יותר, שיפור יעיל יותר, שיפור של מחלות עצביות, ואפקטים של מחלות עצביות, שיפור מחלות הדם, שיפור מחלות הדם, שיפור מחלות עצביות, ואפקטים משופרות, שיפור מחלות הדם, שיפור המוח, ואפקטים מתקדמים יותר, שיפור מחלות עצביות, שיפור מוקדם יותר, שיפור יעיל יותר, שיפור יעיל יותר, שיפור יעיל יותר, שיפור יעיל יותר, ואפקטים של מחלות עצביות, שיפור יעיל יותר, שיפור יעיל יותר, ו

החשיבות של וחילון במודלים במוח

וחילון מתייחס להיווצרות רשתות כלי דם בתוך הרקמות. במוח, כלי הדם הם קריטיים לאספקת חמצן וחומרים מזינים, הסרת פסולת, ושמירה על מחסום הדם-מוח (BBB) ללא vascularization תקין, רקמות מוח מונדסות לא יכולות לשכפל באופן מלא את התנאים הפיזיולוגיים של המוח האנושי.

במחלות ניווניות כגון מחלת אלצהיימר (AD), מחלת פרקינסון (PD), ו amyotrophic מאוחר יותר sclerosis (ALS), תפקוד פולשני הוא יותר ויותר מוכר כגורם מוקדם ותרומתי.לדוגמה, הפחתה של זרימת הדם המוחית של הדם המוחית של הפחתת קוגניטיבית precede ב AD, ו-BBB התמוטטות מאפשרת חומרים רעילים להיכנס למוח.

אתגרים בפיתוח וסרטן המוח Tissue

יצירת רקמת מוח פולשני במעבדה מציגה מספר אתגרים בלתי ניתנים לעצירה.תגבר על המכשולים הללו דורש גישות חדשניות בהנדסת ביו-נגינרינג, ביולוגיה תאים ומדע חומרים.

שילוב רשתות דם עם Neural Tissue

שילוב מוצלח של מרכיבים vascular ו עצביים אינו רק עניין של ערבוב סוגים תאים.שני תא רקמות חייב להיות מאורגן בשלושה ממדים עם מערכות יחסים מרחביות מתאימות.תאים אנדואליים צריכים ליצור צינורות שופעים מוקף perictes ו-מרתף membrane, בעוד נוירונים, astrocytes פונקציונליים, ומיקרוglia לתפוס את המרחב parenmal.

הבטחת היציבות והתפקודיות של הווקולורה

גם כאשר כלי הדם יוצרים, הם עשויים לא להישאר יציבים לאורך זמן.תאים אנדואליים יכולים לדעוך, כלי שיט יכולים לחזור על עצמם, ואת הפנוטיפ BBB BB עדין ניתן לאבד.הטבעה המונדסת חייב להיות בלתי ניתן להחליש - ניתן לתמוך בזרימת תחליף דם מתאים - כדי לספק חמצן וחומרים מזינים לאורך כל המבנה.

מחיקת דם-Brain Barrier's Selective Permeability

BBB הוא לא רק מחסום פיזי; זה ממשק מוסדר מאוד עם תחבורה מיוחדת, משאבות efflux, וצומת חזק. Reproduction תכונות אלה במודל מונדס הוא קשה. coתרבות של תאים ריריים המוח עם אסטרוציטים ו pericytes מסוימים יכול לגרום כמה תכונות מחסום, אבל השגת עמידות חשמלית transendotal (TE) דומה לתאים in vivobporererererererereigir (למשל cenr) נדיר cenr pergogenic).

מיפוי ה-Tissue for Practical Applications

רוב דגמי המוח הvascularized הנוכחיים הם קטנים, בגודל מילימטרים. Scaling עד גדלים רלוונטיים קלינית (מונים) תוך שמירה על יכולת ותפקוד הוא מכשול גדול יותר.רקמות גדולות יותר דורשות רשתות היררכיות היררכיות היררכיות כי הענף מכלי גדול יותר כדי capillaries, מחקה את הארכיטקטורה של איברים אמיתיים.ללא היררכיה כזאת, הליבה של המבנה יהיה מורכב התפתחויות ביולוגית, אבל יוצר שטח רב-ממדיות.

טכניקות וגישות

החוקרים בוחנים מגוון אסטרטגיות כדי להתגבר על האתגרים הללו.לכל גישה יש את החוזקות והמגבלות שלה, ולעתים קרובות טכניקות מרובות משולבות כדי ליצור מודלים רלוונטיים יותר מבחינה פיזיולוגית.

3D Bioprinting

bioprinting מאפשר מיקום מדויק של תאים biomaterials בשלושה ממדים.עבור מודלים עצביים המוחיים, bioinks המכילים תאים עצביים (neurons, astrocytes) מודפסים לצד bioinks המכילים תאים נוסטליים ו pericytes האחרונים. אסטרטגיה נפוצה היא הדפסה צינורות גליקויים (למשל, ג'לטין או פלואורי) אשר יכולים מאוחר יותר לייצר תאים חשמליים.

גורמי צמיחה ואנגיוגניים Cues

גורם צמיחה אנדואלי של ואנגולרי (VEGF) הוא נהג מפתח של היווצרות כלי דם.פרוטוקולים רבים משלבים VEGF, גורם צמיחה בסיסי fibroblast (bFGF), ו angiopoietins לתוך הידרוג'לים או תרבות כדי לקדם את הגורמים האנגיוגניים-אבליים אלה, פשוט להוסיף גורמי צמיחה יכולים להוביל כלי שיט דליפה ללא שליטה, מערכות של שינוי זמני כגון זיהומים גנטיים, אם כי הם מפתחים תאים נוגדים-דלקתיים, כגון זיהומים גמישים, כלומר, כלומר, כלומר, גורמים אנטי-דלקתיים, כלומר, כלומר, כלומר, גורמים ביולוגיים של מחלות כימיים, כדי לגרום לגורמי גדילה גמישים, כלומר, כלומר, כדי להשיג גורמים ביולוגיים, כדי להשיג גורמים ביולוגיים מסוימים, כדי להשיג גורמים ביולוגיים של מחלות נוגדותיים של נוגדנים פונקציונליים של נוגדנים פונקציונליים.

מכשירים מיקרו-השפעהיים (Organ-on-a-Chip)

פלטפורמות מיקרו-השפעה יוצרות ערוצי מיקרו-סוליים המחקים זרימת דם, המאפשרים שליטה מדויקת על הלחץ של הרהר, ⁇ חומרים מזינים, והסרת פסולת.במכשיר טיפוסי במוח-על-a-chip, ערוץ מרכזי עם תאים אנדואליים במוח מופרדים מתאים עצביים משותפים ל- 0D2, עם זאת, Perfusion דרך ערוץ vascular יוצר סביבה דינמית כי הם מפתחים פונקציות מורכבות 2D.

טכנולוגיית תאים

תאים עצביים בשפע (iPSCs) מציעים מקור מקובל ומטופלי של תאים עצביים ורגישים כאחד, פרוטוקולים קיימים כעת כדי להבדיל iPSC לתוך תאים endotial המוח, perictes, אסטרוציטים, ונוירונים ספציפיים באזור.

תוצאות חיפוש ב Neurodegenerative Disease Research

מודלים של רקמת מוח מימית מוכיחים כבלתי ראויים ללימוד הממשק המורכב בין חוסר תפקוד vascular לבין נוירודורון עצבי.הם מספקים פלטפורמה מבוקרת, אנושית-רלוונטית למחקרים מכניסטים ובדיקות סמים שלא ניתן להשיג עם מודלים של בעלי חיים או תרבות תאים פשוטה.

מחלת אלצהיימר

במחלת אלצהיימר, amyloid amgiopathy - הצטברות של amyloid-beta בקירות כלי שיט - הוא תכונה סימן ההיכר מקושרת לשבר BBB ולהפחית זרימת דם במוח.מודלים ומודלים אנדרוקליים מאפשרים לחוקרים לשחזר את הפתולוגיה הזו על ידי מטפחים תאים אנדלוסיאליים עם APP-mutant נוירונים.

מחלת פרקינסון

מחלת פרקינסון מאופיינת על ידי אובדן של נוירונים דופמין ב חנקן substantia. האזור הוא vascularized מאוד, ולאחר מחקרים שלאחר המוות לחשוף הפרעות פולשניות כגון ניוון אנדלוסית ולהפחית capillary צפיפות. ומודלים לימסטרום אנכיים יכול גם להיות בנוי על ידי שילוב של נוירונים IPSC-derive dopamineic, אסטרוציטים, ואת תאים חולי דם יכול לספק את הפחתת כיסולריים אלה.

מחלת הנטינגטון

מחלת הנטינגטון נגרמת על ידי התרחבות חוזרת של CAG בגן HTT. בעוד שבעיקר נחשב הפרעה עצבית, שינויים פולשניים כבר תועדו, כולל הגדלת יכולת הדם BBB וצמצום זרימת הדם המוחית.מוט צידטין הוא ביטוי תאים נוסטליים ו pericytes, המציעה מעורבות ראשונית פולשנית.

בדיקות סמים ורפואה אישית

אחת האפליקציות המעשיות ביותר היא בפיתוח תרופות. תרכובות מבטיחות רבות לא להיכשל בניסויים קליניים כי הם לא לחצות את BBB או כי יש להם השפעות פולשניות מחוץ ל-target.מודלים המוח הוורידיים יכולים לשמש כדי להעריך את ההסתברות של BBB, מסך עבור נוירוטוקרטיות, ולבחון כיצד תרופות משפיעות על הפיכה עצבית.עם סטרואידים, עם מודלים אלה מציעים פלטפורמה אישית כדי לנבאד תאים של תאים אופטיים או טיפוליים מסוימים.

כיוונים עתידיים

התחום מתקדם במהירות, אך המטרה הסופית נותרה לפתח רקמות מוח פונקציונליות, vascularized vascularized עבור תרופות רגנרטיביות. כמה אזורי מפתח יובילו להתקדמות.

חומרים מתקדמים ו-Bioprinting

הידרוג'ל הדור הבא שימחיש את המאפיינים המכניים והביוכימיים של מאטריקס תאי המוח (ECM) ישפר הישרדות תאים והפרדה. ביו-חומרים חכמים המשחררים את גורמי הצמיחה בתגובה לפעילות האנזימטית (למשל, matrix Metalloproteins) יכולים להנחות את angiogenesis בדינמית.

שילוב עם Microfluidics וחיישנים

מודלים עתידיים יטביעו חיישנים לפקח על TEER, pH, רמות חמצן, ופרשת ציטוקין בזמן אמת.מערכות מיקרו-השפעה-פרלופית יתאים את שערי זרימת החומרים ואת הרכב התזונתי המבוסס על משוב של חיישן, שמירה על ההומוסטזה במשך חודשים. פלטפורמות כגון "גשר-on-a-chip" ניתן מרוביםx לדגימים מספר אזורים במוח המחוברים על ידי רשת פולשנית, המאפשרת מחקרים על פני מערכת אלפא-פרית (Fagic) כגון: שבבים (Traicial) או טיפול תרופתית (Trap) של מחלות: CPT-Fagle-Fagle-Fagle-Fagle-Fagle-F-Trap) של מחלות: TLT-APT) של טיפולית (Tratagle-Tratoxy (Tra-A-Fine).

מודלים אישיים ומטופלים-Specific

בעוד טכנולוגיית iPSC משתפרת, היא תהפוך לשגרה כדי להפיק רקמת מוח פולשנית מכל מטופל לרפואה מדויקת.שלב מודלים אלה עם גנום (CRISPR) יאפשר תיקון של מוטציות הקשורות למחלות וללמוד של גנים מתואמים.ביובנקים של רקמות מוח פולשניות מרקע גנטי מגוון יסייעו לחוקרים להבין הבדלים ברמת האוכלוסייה בתגובות סמים ומחלות.

עקבו אחרי Transplantable Tissues

עבור חולים עם נזק מוחי נרחב משבץ או מחלת ניוון, החזון הטיפולי האולטימטיבי הוא לשתול רקמות מונדסת המשלבת עם vasculature המארח. מחקרים קליניים במקוטנטים הראו כי גניבת עצביים prevascularized לשרוד טוב יותר ולקדם התאוששות פונקציונלית.אתגרים כוללים דחייה חיסונית, התאמה של אזור המוח של המטופל, והשגת אינטגרציה סינפטית בתוך immunoupables, שני תרגומים אלה עלולים לאחר מכן להתגבר על גלימות קליניות, בסופו שלבסוף, בסופו של דבר, עלולים.

מסקנה

פיתוח מודלים של רקמת המוח פולשני הוא מאמץ מורכב אך חיוני לקידום ההבנה והטיפול שלנו במחלות ניווניות הנוירו-ריוניות. על ידי שילוב כלי דם פונקציונליים ומחסום הדם-מוח, מודלים אלה ללכוד את האינטראקציה הדינמית בין מערכות עצביות וחילוניות אשר מרכזי למחלות כמו אלצהיימר, פרקינסון, וצידטון, בעוד אתגרים משמעותיים נשארים - החל יציבים, פונקציונליות כדי לפתח מודלים של סרטן תאיים, כמו גם כן, כמו גם חומרים מתואמים, כמו גם כן, כמו ביולוגיה מתקדמת, כמו גם כן, אך ורקמת תאים משולבים.