Un modèle 3D imitant avec précision la barrière hémato-encéphalique (BBB) dans un environnement de laboratoire a été développé avec succès par des équipes de recherche dirigés par le professeur Jinah Jang des départements de génie mécanique, des sciences de la vie, de l'ingénierie de convergence et de la Graduate School of Convergence at Postech, et le professeur Sun Ha Paek du Département de neurochirurgie du Séoul National University Hospital. Cette étude a récemment été publiée dans Recherche de biomatériauxune revue universitaire internationale sur les sciences des matériaux.
Les maladies neurodégénératives, notamment la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose latérale amyotrophique (SLA), résultent du déclin progressif des fonctions cérébrales et du système nerveux, principalement en raison du vieillissement. La neuroinflammation chronique, un moteur clé de ces troubles, provient des interactions complexes entre les vaisseaux sanguins cérébraux et les cellules neuronales, où le BBB joue un rôle régulateur pivot. Cependant, les modèles BBB existants n'ont pas été en mesure de reproduire la structure 3D tridimensionnelle complexe des vaisseaux sanguins cérébraux, posant des défis importants pour la recherche et le développement de médicaments.
Pour répondre à ces limitations, l'équipe de recherche a développé une bioink spécifique au cerébrovasculaire en utilisant une « matrice extracellulaire décellularisée » (CBVDECM), dérivée du cerveau porcin et des vaisseaux sanguins. De plus, l'équipe a appliqué une technologie de bioprimination 3D pour construire un modèle vasculaire tubulaire qui reproduit précisément la structure et la fonction anatomiques du BBB humain.
Une caractéristique clé de ce modèle est la formation spontanée d'une structure à double couche sans stimuli externes. Lorsque « HBMEC (cellules endothéliales microvasculaires du cerveau humain) et » HBVP (péricytes vasculaires du cerveau humain) ont été incorporés dans la bioinque CBVDECM et imprimés, les cellules endothéliales auto-assemblées dans la paroi vasculaire intérieure, tandis que les péricytes se formaient une couche environnante. Cela a entraîné la création d'une structure à double couche qui ressemble étroitement à l'architecture des vaisseaux sanguins réels.
De plus, l'équipe de recherche a reproduit avec succès le processus d'arrangement et d'organisation des «protéines de jonction serrées», un composant généralement absent dans les modèles 2D conventionnels. De plus, la perméabilité BBB et les réponses inflammatoires ont été observées après une exposition à des substances induisant l'inflammation (TNF-α et IL-1β). Cette approche a permis la modélisation précise des mécanismes neuroinflammatoires, donnant des informations critiques sur le rôle de la dysfonction et de l'inflammation du BBB dans la physiopathologie des maladies neurodégénératives.
Le professeur Sun Ha Paek du Séoul National University Hospital a déclaré: « Cette étude fournit une plate-forme cruciale pour étudier les mécanismes pathologiques de la neuroinflammation et développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. »
Nous visons à intégrer des types de cellules supplémentaires, tels que les cellules gliales, les neurones et les cellules immunitaires, pour affiner les méthodes de quantification des réponses inflammatoires et de la perméabilité, tout en s'étendant aux modèles de maladies spécifiques au patient. «
Professeur Jinah Jang de Postech
Cette recherche a été soutenue par le ministère du Trade, de l'industrie et de l'énergie et du projet Alchemist de technologies industrielles de l'Institut industriel de la Corée, ainsi que par le programme de soutien de l'Institut de recherche axé sur l'université de la Corée du National Research Foundation.
