血腦屏障與生物多細胞動態(tài)串聯(lián)灌注評估剪切應力的影響及藥物滲透特性

一、研究背景與目的
 1. 血腦屏障的重要性  
血腦屏障（BBB）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的關鍵保護屏障，通過緊密連接蛋白、主動轉(zhuǎn)運蛋白和酶代謝過程限制藥物滲透，是CNS疾病藥物開發(fā)的主要障礙。

 2. 現(xiàn)有體外模型的局限性     
- 多數(shù)模型（如hCMEC/D3細胞、嚙齒類原代內(nèi)皮細胞）的跨內(nèi)皮電阻（TEER）低（140–300 Ω·cm²），BBB表型不足。     
- 干細胞來源模型雖TEER高（3000–4000 Ω·cm²），但培養(yǎng)成本高、操作復雜。     
- 靜態(tài)培養(yǎng)缺乏生理剪切應力，難以模擬體內(nèi)BBB的力學環(huán)境。 
  二、北京基爾比生物公司Kirkstall Quasi Vivo 動態(tài)灌注系統(tǒng)的功能與應用 
1. 系統(tǒng)設計與工作原理     
包含串聯(lián)chambers、培養(yǎng)基 reservoir、微流泵等，通過調(diào)節(jié)流量（275–550 µL/min）模擬生理剪切應力（4–30 dyne/cm²），促進細胞接觸流體力學刺激。   


2. 在BBB模型中的具體應用      
2.1 優(yōu)化剪切應力條件：通過低流量（275 µL/min）和高流量（550 µL/min）測試，確定550 µL/min為最優(yōu)流量，可促進PBMEC緊密連接蛋白ZO-1的定位與表達。     
2.2 維持高TEER值：動態(tài)灌注下，PBMEC單層的TEER值顯著高于靜態(tài)培養(yǎng)；第4天TEER達35.7 Ω·cm²（靜態(tài)為21 Ω·cm²），并維持至第7天。 加入緊密連接誘導劑后，動態(tài)組TEER峰值達448.1 Ω·cm²（靜態(tài)為306.3 Ω·cm²）。    
2.3 調(diào)控細胞形態(tài)與功能： 剪切應力誘導PBMEC沿血流方向重排，ZO-1蛋白在細胞間連接區(qū)的熒光強度增加1.52倍（48小時后），緊密連接“solidity”提高1.21倍。  細胞 viability 未受剪切應力抑制，高流量組（550 µL/min）培養(yǎng)4天后 viability 顯著提升28.2%。     
2.4 評估藥物滲透特性：以抗腫瘤藥物米托蒽醌（Mitoxantrone）為例： 1. 核心發(fā)現(xiàn)       
Kirkstall Quasi Vivo系統(tǒng)通過動態(tài)灌注施加剪切應力，可顯著改善PBMEC的BBB表型，包括緊密連接形成、TEER維持和藥物外排功能。該模型無需共培養(yǎng)星形膠質(zhì)細胞，僅通過PBMEC與星形膠質(zhì)細胞條件培養(yǎng)基（ACM）即可構(gòu)建高TEER屏障（448.1 Ω·cm²），優(yōu)于多數(shù)現(xiàn)有模型。 米托蒽醌滲透實驗證實，動態(tài)灌注下BBB的藥物限制能力增強，更接近體內(nèi)生理狀態(tài)。 



2. 藥物開發(fā)應用價值     
Kirkstall Quasi Vivo-PBMEC模型可用于評估CNS藥物的滲透潛力和細胞毒性，為新藥篩選提供更可靠的體外工具。 操作簡便，適合高通量研究。 該模型可進一步擴展至多細胞共培養(yǎng)（如周細胞、星形膠質(zhì)細胞），或結(jié)合3D培養(yǎng)技術，更全面模擬體內(nèi)BBB的復雜微環(huán)境。
 
 四、關鍵數(shù)據(jù)對比 


五、研究意義 
本研究首次將北京基爾比生物科技公司Kirkstall Quasi Vivo系統(tǒng)與PBMEC結(jié)合，構(gòu)建了可重復、高TEER的體外BBB模型，為解決中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物遞送難題提供了新的技術路徑。Kirkstall Quasi Vivo系統(tǒng)通過模擬生理剪切應力，填補了靜態(tài)模型的力學環(huán)境缺失，為BBB的生理功能研究和藥物開發(fā)提供了更貼近體內(nèi)環(huán)境的實驗平臺。