Üç boyutlu bir kan-beyin bariyeri modeli, insan beynindeki kan damarlarının karmaşık yapısını ve işlevini kopyalarken, inflamasyon ve geçirgenlik süreçlerini laboratuvar ortamında başarılı bir şekilde taklit ediyor.
POSTECH Makine Mühendisliği, Yaşam Bilimleri, BT Yakınsama Mühendisliği ve Yakınsama Lisansüstü Okulu'ndan Prof. Jinah Jang ile Seul Ulusal Üniversitesi Hastanesi Nöroşirürji Bölümü'nden Prof. Sun Ha Paek liderliğindeki ekip, laboratuvar ortamında kan-beyin bariyerini (BBB) doğru bir şekilde taklit eden üç boyutlu bir model geliştirmeyi başardı. Bu çalışma, nörodejeneratif hastalıklarla mücadelede yeni bir dönemin kapılarını aralıyor.
HASTALIKLARA UMUT IŞIĞI
Alzheimer, Parkinson ve ALS gibi nörodejeneratif hastalıklar, yaşlanma ile birlikte beyin ve sinir sistemi fonksiyonlarının azalması sonucu ortaya çıkıyor. Bu hastalıkların temel nedenlerinden biri olan kronik nöroinflamasyon, kan damarları ile sinir hücreleri arasındaki karmaşık etkileşimler sonucu gelişiyor. Ancak, mevcut araştırmalarda kullanılan modeller, insan beynindeki kan damarlarının üç boyutlu karmaşık yapısını yeterince taklit edemiyor. Bu eksiklik, hem araştırmaları hem de ilaç geliştirme süreçlerini zorluyor.
ÇIĞIR AÇAN TEKNOLOJİ
Araştırma ekibi, bu sınırlamaları aşmak için domuz beyni ve kan damarlarından türetilen "hücresizleştirilmiş ekstraselüler matris" (CBVdECM) kullanarak serebrovasküler-spesifik bir biyomürekkep geliştirdi. Ardından, 3B biyoyazdırma teknolojisiyle insan BBB'sinin anatomik yapısını ve işlevlerini kopyalayan tübüler bir model oluşturuldu.
Bu modelin en dikkat çekici özelliği, dış müdahale olmadan kendi kendine çift katmanlı bir yapının oluşması. CBVdECM biyomürekkebine "HBMEC" (insan beyni mikrovasküler endotel hücreleri) ve "HBVP" (insan beyni vasküler perisitleri) dahil edilip basıldığında, endotel hücreleri iç duvarda toplanırken perisitler dış tabakayı oluşturuyor. Böylece, gerçek kan damarlarına son derece benzeyen çift katmanlı bir yapı elde ediliyor.
İNFLAMASYON SÜREÇLERİ
Araştırmacılar ayrıca, bu modelde sıkı bağlantı proteinlerinin düzenlenmesini ve organizasyonunu başarıyla kopyaladı. Geleneksel iki boyutlu modellerde bulunmayan bu özellik, kan-beyin bariyerinin geçirgenliği ve inflamasyona karşı verdiği tepkileri daha gerçekçi bir şekilde inceleme fırsatı sunuyor. Model, inflamasyona neden olan maddeler (TNF-α ve IL-1β) ile yapılan testlerde başarılı sonuçlar verdi.
GELECEK İÇİN BÜYÜK POTANSİYEL
Bu yeni model, nöroinflamasyonun mekanizmalarını daha hassas bir şekilde incelemeye olanak tanırken, BBB disfonksiyonunun nörodejeneratif hastalıkların gelişimindeki rolüne dair önemli bilgiler sağlıyor. Araştırmacılar, bu çalışmanın yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesi ve hastalıkların patofizyolojisinin daha iyi anlaşılması için kritik bir araç olacağını vurguluyorlar.
Bilim dünyasında heyecan yaratan bu gelişme, nörodejeneratif hastalıklara yönelik daha etkili tedavilerin yolunu açabilir.
