Chip recria barreira hematoencefálica para combater doenças neurológicas!

A barreira hematoencefálica é um dos maiores desafios que a medicina moderna precisa superar se quisermos combater doenças neurológicas usando medicamentos. Os modelos animais servem a um propósito, mas não são muito bons em replicar a barreira hematoencefálica (BHE) ​​humana, pois os resultados geralmente não se traduzem durante os ensaios clínicos. É necessária uma maneira melhor de estudar o BHE e os pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, EUA (Georgia Tech), agora desenvolveram um chip que replica com precisão sua função usando as células humanas que formam essa parte importante de nossa anatomia.

Um chip que recria uma barreira hematoencefálica

As células cerebrais dos astrócitos são o constituinte principal do BHE, fazendo a interface entre os neurônios e os vasos sanguíneos, mas é difícil tê-las vivendo e crescendo fora de um cérebro vivo. As culturas 2D tendem a cultivar astrócitos deformados, mas a equipe da Georgia Tech conseguiu cultivar essas células em 3D. Além disso, o modelo BHE funcionou como o real, com células endoteliais cultivadas funcionando conforme o esperado.

“Nenhum modelo animal chega perto o suficiente da intrincada função da barreira hematoencefálica humana. E precisamos de melhores modelos humanos, porque os medicamentos experimentais que entraram com sucesso no cérebro de animais falharam na barreira humana”, disse YongTae Kim, um dos líderes do estudo.

Mais detalhes, de acordo com a Georgia Tech:

“A pedido do cérebro, os astrócitos colaboram com a vasculatura em tempo real do que o cérebro precisa e abre seus portões para permitir a entrada de apenas um pouco de água e nutrientes. Os astrócitos conseguem o que o cérebro precisa e não deixam muito mais entrar”, disse Kim.

Chip cria barreira hematoencefálica para combater doenças neurológicas
Chip recria barreira hematoencefálica para estudar entrega de medicamentos ao cérebro. Dr. YongTae Kim. Crédito: Georgia Tec.

Os astrócitos formam uma estrutura protéica chamada aquaporina-4 em suas membranas que estão em contato com a vasculatura para liberar e expelir moléculas de água, o que também contribui para limpar os resíduos do cérebro.

“Nos chips anteriores, a expressão da aquaporina-4 não foi observada. Esse chip foi o primeiro. Isso pode ser importante na pesquisa da doença de Alzheimer, porque a aquaporina-4 é importante para remover a proteína destruída do cérebro. Quando propositadamente confrontamos o astrócito com estresse patológico em uma cultura 3D, obtivemos uma reação mais clara. Em 2D, o estado fundamental já era menos saudável e, em seguida, a reação ao estresse patológico não foi tão clara. Essa diferença pode tornar a cultura 3D muito interessante para estudos de patologia”, concluiu o Dr Kim.

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O estudo foi publicado na revista Nature Communications.

* “Microengineered human blood–brain barrier platform for understanding nanoparticle transport mechanisms” – artigo 175 – 2020.

Autores do estudo: Song Ih Ahn, Yoshitaka J. Sei, Hyun-Ji Park, Jinhwan Kim, Yujung Ryu, Jeongmoon J. Choi, Hak-Joon Sung, Tobey J. MacDonald, Allan I. Levey & YongTae Kim – s41467-019-13896-7

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