ヒト脳微小環境を再現するヒトiPS細胞由来血液脳関門マイクロチップの構築と評価

再现人脑微环境的人 iPS 细胞血脑屏障微芯片的构建和评估

基本信息

批准号：
21K15321
负责人：
黒澤俊樹
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Teikyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的はヒト脳の微小環境を模倣する3次元流体血液脳関門モデルを構築することである。血液脳関門（BBB）の機能解析は動物実験によって発展してきた一方で、ヒトBBBの機能は不明な点が多く存在する。そこで、新たなin vitro human BBBモデルであるヒトiPS細胞由来脳毛細血管内皮細胞（hiPS-BMECs)を用いた3次元流体BBBモデルの構築を目指した。hiPS-BMECsは多様な輸送体が機能する一方で、薬物の脳内への侵入を防ぐP糖タンパク質（P-gp/MDR1）の機能が低いことが報告されている。この欠点はMIMETAS社OrganoPlate 3-lane Plateを用いた3次元流体培養においても改善されることはなかった。そこで、2022年度はMDR1遺伝子を導入したヒトiPS細胞を作製し、従来の分化誘導方法によりMDR1発現hiPS-BMECs（MDR1-BMECs）の開発を行った。MDR1-BMECsにおけるMDR1発現量は対照細胞であるcontrol-BMECsと比較しておよそ1000倍増加し、既知のMDR1基質薬物を用いた透過実験の結果、基質薬物の脳側からの排出方向の透過は逆方向を有意に上回っていたことから、MDR1による排出機能を獲得したことが示された。このMDR1の機能はOrganoPlate 3-lane Plateを用いた3次元流体モデルにおいても維持されることが明らかとなっている。今後、ヒト個体における脳内移行性との相関解析を行い、MDR1-BMECsの有用性について追究していきたい。また、BBBにおいて塩基性薬物を脳内へ輸送するプロトン/有機カチオン（H+/OC）交換輸送体の関連分子としてTM7SF3およびLHFPL6の存在を報告した。次年度以降、これらタンパク質の機能について、hiPS-BMECsを用いた解析を進める予定である。

这项研究的目的是构建一个三维流体血脑屏障模型，该模型模仿了人脑的微环境。尽管通过动物实验进行了血脑屏障（BBB）的功能分析（BBB），但人类BBB功能有许多未知方面。因此，我们旨在使用人IPS衍生的脑毛细管内皮细胞（HIPS-BMEC）构建3D流体BBB模型，这是一种新的体外人BBB模型。据报道，臀部-BMEC的P-糖蛋白（P-GP/MDR1）的功能较低，可防止药物进入大脑，而多种转运蛋白功能。即使在3D流体培养中使用Mimetas Organoplate 3车道板也无法改善该缺点。因此，在2022年，使用传统的MDR1基因生产人IPS细胞，并使用常规分化诱导方法开发了表达MDR1的臀部-BMEC（MDR1-BMEC）。与对照BMEC相比，MDR1-BMEC中MDR1表达的量增加了约1,000倍，使用已知MDR1底物药物的渗透实验表明，底物药物在脑部排泄的方向上的渗透性明显高于反向方向，这表明MDR1获得了MDR1的排泄功能。已经表明，使用Organoplate 3车道板在3D流体模型中保持了MDR1的这种功能。将来，我们将分析与人体中脑易位的相关性，并研究MDR1-BMEC的有用性。我们还报道了TM7SF3和LHFPL6的存在是质子/有机阳离子（H+/OC）交换转运蛋白的相关分子，该分子将基本药物运送到BBB中的大脑中。从明年开始，我们计划使用HIPS-BMEC进行分析这些蛋白质的功能。