Учёные создали микрофлюидную модель мозга для исследования рака

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) является жизненно важной линией защиты мозга от токсинов, но, к сожалению, иногда он может быть слишком ограничительным, удерживая важные лекарства. Исследователи из Массачусетского технологического института продемонстрировали точную новую модель того, как работает этот барьер. Эта разработка должна позволить создать новые методы лечения рака мозга.

Патогены или токсины, циркулирующие в крови, могут нанести серьёзный ущерб, если они попадут в мозг, поэтому наши тела создали своего рода систему контрольных точек. Клетки, выстилающие капилляры мозга, образуют ряд очень плотных соединений, которые крайне избирательно относятся к питательным веществам и другим ключевым молекулам.

К сожалению, эта избирательность включает в себя препараты для борьбы с инфекциями или раком мозга. Учёные экспериментировали с рядом способов временного вскрытия барьера, включая магнитные наночастицы, ультразвуковые импульсы или специализированные наночастицы, предназначенные для проскальзывающей доставки лекарств.

Проблема в том, что очень сложно понять, насколько хорошо работают эти методы. Клеточные культуры и животные модели не всегда дают точное представление того, как это может работать у людей, а эксперименты на людях сопряжены с высоким риском. Поэтому для нового исследования команда MIT создала «мозг на чипе», микрофлюидную модель, которая более точно воссоздает человеческий орган.

Модель содержит шарик клеток глиобластомы, обёрнутых в кровеносный сосуд, выращенный из эндотелиальных клеток человека. Для воспроизведения гематоэнцефалического барьера она также включает в себя перициты и астроциты, -два типа клеток, участвующих в формировании барьера. Идея состоит в том, чтобы проверить, как различные методы лечения могут открыть ГЭБ для доставки химиотерапевтических препаратов к раковым клеткам мозга внутри.

Чтобы проверить, насколько хорошо работает модель, исследователи экспериментировали с наночастицами собственной конструкции. Эти частицы покрыты пептидом под названием AP2, который, как было сказано, помогает вещам проскользнуть через барьер. Оказавшись внутри, частицы высвобождают свою полезную нагрузку - в данном случае цисплатин, распространённый химиотерапевтический препарат.

В испытаниях частицы, покрытые AP2, смогли достичь опухолей в большем количестве, высвобождая препарат и убивая раковые клетки. Без пептидного покрытия частицы часто повреждали здоровые кровеносные сосуды. AP2 также, по-видимому, помогает направлять наночастицы к месту опухоли, связываясь с рецептором под названием LRP1, который появляется вблизи опухолей чаще, чем вокруг здоровых кровеносных сосудов мозга.

«Мы наблюдали повышенный процент гибели клеток в опухолях, которые лечились наночастицами, покрытыми пептидами, по сравнению с голыми наночастицами или свободно действующим лекарством», — сказала Синтия Хаджал, соавтор исследования. «Эти покрытые частицы показали большую специфичность уничтожения опухоли, а не убийства всех клеток подряд, неспецифическим способом».

Теперь команда планирует использовать модель для экспериментов с другими препаратами и другими типами рака мозга.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Protocols.