血脑屏障与生物多细胞动态串联灌注评估剪切应力的影响及药物渗透特性_abio生物试剂品牌网
一、研究背景与目的
1. 血脑屏障的重要性
血脑屏障（BBB）是中枢神经系统（CNS）的关键保护屏障，通过紧密连接蛋白、主动转运蛋白和酶代谢过程限制药物渗透，是CNS疾病药物开发的主要障碍。
2. 现有体外模型的局限性
- 多数模型（如hCMEC/D3细胞、啮齿类原代内皮细胞）的跨内皮电阻（TEER）低（140–300 Ω·cm²），BBB表型不足。
- 干细胞来源模型虽TEER高（3000–4000 Ω·cm²），但培养成本高、操作复杂。
- 静态培养缺乏生理剪切应力，难以模拟体内BBB的力学环境。
3. 研究目标 阿斯顿大学药学院 Basma Elbakary et al.利用Kirkstall Quasi Vivo 动态灌注系统， 构建基于猪脑微血管内皮细胞（PBMEC）的高TEER体外BBB模型，评估剪切应力对屏障功能的影响及药物渗透特性。 二、北京基尔比生物公司Kirkstall Quasi Vivo 动态灌注系统的功能与应用
1. 系统设计与工作原理
包含串联chambers、培养基 reservoir、微流泵等，通过调节流量（275–550 µL/min）模拟生理剪切应力（4–30 dyne/cm²），促进细胞接触流体力学刺激。
2. 在BBB模型中的具体应用
2.1 优化剪切应力条件：通过低流量（275 µL/min）和高流量（550 µL/min）测试，确定550 µL/min为最优流量，可促进PBMEC紧密连接蛋白ZO-1的定位与表达。
2.2 维持高TEER值：动态灌注下，PBMEC单层的TEER值显著高于静态培养；第4天TEER达35.7 Ω·cm²（静态为21 Ω·cm²），并维持至第7天。 加入紧密连接诱导剂后，动态组TEER峰值达448.1 Ω·cm²（静态为306.3 Ω·cm²）。
2.3 调控细胞形态与功能： 剪切应力诱导PBMEC沿血流方向重排，ZO-1蛋白在细胞间连接区的荧光强度增加1.52倍（48小时后），紧密连接“solidity”提高1.21倍。 细胞 viability 未受剪切应力抑制，高流量组（550 µL/min）培养4天后 viability 显著提升28.2%。
2.4 评估药物渗透特性：以抗肿瘤药物米托蒽醌（Mitoxantrone）为例：
三、研究结果与结论 1. 核心发现
Kirkstall Quasi Vivo系统通过动态灌注施加剪切应力，可显著改善PBMEC的BBB表型，包括紧密连接形成、TEER维持和药物外排功能。该模型无需共培养星形胶质细胞，仅通过PBMEC与星形胶质细胞条件培养基（ACM）即可构建高TEER屏障（448.1 Ω·cm²），优于多数现有模型。 米托蒽醌渗透实验证实，动态灌注下BBB的药物限制能力增强，更接近体内生理状态。
2. 药物开发应用价值
Kirkstall Quasi Vivo-PBMEC模型可用于评估CNS药物的渗透潜力和细胞毒性，为新药筛选提供更可靠的体外工具。 操作简便，适合高通量研究。 该模型可进一步扩展至多细胞共培养（如周细胞、星形胶质细胞），或结合3D培养技术，更全面模拟体内BBB的复杂微环境。
四、关键数据对比
五、研究意义
本研究首次将北京基尔比生物科技公司Kirkstall Quasi Vivo系统与PBMEC结合，构建了可重复、高TEER的体外BBB模型，为解决中枢神经系统药物递送难题提供了新的技术路径。Kirkstall Quasi Vivo系统通过模拟生理剪切应力，填补了静态模型的力学环境缺失，为BBB的生理功能研究和药物开发提供了更贴近体内环境的实验平台。
1. 血脑屏障的重要性
血脑屏障（BBB）是中枢神经系统（CNS）的关键保护屏障，通过紧密连接蛋白、主动转运蛋白和酶代谢过程限制药物渗透，是CNS疾病药物开发的主要障碍。
2. 现有体外模型的局限性
- 多数模型（如hCMEC/D3细胞、啮齿类原代内皮细胞）的跨内皮电阻（TEER）低（140–300 Ω·cm²），BBB表型不足。
- 干细胞来源模型虽TEER高（3000–4000 Ω·cm²），但培养成本高、操作复杂。
- 静态培养缺乏生理剪切应力，难以模拟体内BBB的力学环境。
3. 研究目标 阿斯顿大学药学院 Basma Elbakary et al.利用Kirkstall Quasi Vivo 动态灌注系统， 构建基于猪脑微血管内皮细胞（PBMEC）的高TEER体外BBB模型，评估剪切应力对屏障功能的影响及药物渗透特性。 二、北京基尔比生物公司Kirkstall Quasi Vivo 动态灌注系统的功能与应用
1. 系统设计与工作原理
包含串联chambers、培养基 reservoir、微流泵等，通过调节流量（275–550 µL/min）模拟生理剪切应力（4–30 dyne/cm²），促进细胞接触流体力学刺激。
2. 在BBB模型中的具体应用
2.1 优化剪切应力条件：通过低流量（275 µL/min）和高流量（550 µL/min）测试，确定550 µL/min为最优流量，可促进PBMEC紧密连接蛋白ZO-1的定位与表达。
2.2 维持高TEER值：动态灌注下，PBMEC单层的TEER值显著高于静态培养；第4天TEER达35.7 Ω·cm²（静态为21 Ω·cm²），并维持至第7天。 加入紧密连接诱导剂后，动态组TEER峰值达448.1 Ω·cm²（静态为306.3 Ω·cm²）。
2.3 调控细胞形态与功能： 剪切应力诱导PBMEC沿血流方向重排，ZO-1蛋白在细胞间连接区的荧光强度增加1.52倍（48小时后），紧密连接“solidity”提高1.21倍。 细胞 viability 未受剪切应力抑制，高流量组（550 µL/min）培养4天后 viability 显著提升28.2%。
2.4 评估药物渗透特性：以抗肿瘤药物米托蒽醌（Mitoxantrone）为例：
三、研究结果与结论 1. 核心发现
Kirkstall Quasi Vivo系统通过动态灌注施加剪切应力，可显著改善PBMEC的BBB表型，包括紧密连接形成、TEER维持和药物外排功能。该模型无需共培养星形胶质细胞，仅通过PBMEC与星形胶质细胞条件培养基（ACM）即可构建高TEER屏障（448.1 Ω·cm²），优于多数现有模型。 米托蒽醌渗透实验证实，动态灌注下BBB的药物限制能力增强，更接近体内生理状态。
2. 药物开发应用价值
Kirkstall Quasi Vivo-PBMEC模型可用于评估CNS药物的渗透潜力和细胞毒性，为新药筛选提供更可靠的体外工具。 操作简便，适合高通量研究。 该模型可进一步扩展至多细胞共培养（如周细胞、星形胶质细胞），或结合3D培养技术，更全面模拟体内BBB的复杂微环境。
四、关键数据对比
五、研究意义
本研究首次将北京基尔比生物科技公司Kirkstall Quasi Vivo系统与PBMEC结合，构建了可重复、高TEER的体外BBB模型，为解决中枢神经系统药物递送难题提供了新的技术路径。Kirkstall Quasi Vivo系统通过模拟生理剪切应力，填补了静态模型的力学环境缺失，为BBB的生理功能研究和药物开发提供了更贴近体内环境的实验平台。
