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在生物醫(yī)學(xué)研究的前沿探索中，血腦屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的特性研究一直是難點(diǎn)和熱點(diǎn)。BBB有的解剖和功能特性使其能夠精確控制神經(jīng)微環(huán)境的組成，保護(hù)大腦免受有害物質(zhì)侵害，但同時(shí)也阻礙了大多數(shù)藥物進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，給神經(jīng)疾病的藥物治療帶來(lái)了挑戰(zhàn)。近期，德國(guó)NanoAnalytics公司研發(fā)推出的cellZscope全自動(dòng)細(xì)胞跨膜電阻測(cè)量?jī)x（即實(shí)時(shí)無(wú)標(biāo)記細(xì)胞動(dòng)態(tài)分析儀）在BBB研究中發(fā)揮了重要作用，特別是在檢測(cè)跨膜電阻（TEER）值方面，展現(xiàn)了超卓的性能。本文將分享3篇使用cellZscope檢測(cè)血腦屏障TEER值的經(jīng)典文章。
1. Nature Medicine： TREK1 鉀通道對(duì) BBB 通透性影響研究
發(fā)表于Nature Medicine（IF：58.7/Q1）的論文“Endothelial TWIK-related potassium channel-1 (TREK1) regulates immune-cell trafficking into the CNS"中，研究人員采用小鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（MBMECs）和人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（HBMECs）進(jìn)行培養(yǎng)，構(gòu)建BBB的體外模型。本文使用cellZscope對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞單層的TEER進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，并考量了炎癥條件（如使用IFN-γ和TNF-α處理）對(duì)TEER的影響。
結(jié)果表明，在正常條件下，MBMECs和HBMECs形成的單層具有較高的TER值，意味著B(niǎo)BB的完整性良好。當(dāng)細(xì)胞受到炎癥因子刺激時(shí)，TER值下降，反映出BBB通透性的增加。通過(guò)比較野生型（WT）和Kcnk2敲除（Kcnk2?/?）小鼠的MBMECs在炎癥條件下的TER變化，進(jìn)一步揭示了TREK1鉀通道對(duì)BBB通透性的調(diào)控作用。
2. Autophagy：自噬對(duì)缺氧誘導(dǎo)的BBB損傷影響
廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院、廣東省醫(yī)學(xué)斑馬魚發(fā)育與疾病模型重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)表于Autophagy上的文章“Autophagy Alleviates Hypoxia-Induced Blood-Brain Barrier Injury via Regulation of CLDN5 (Claudin 5)"，主要探討了自噬在缺氧誘導(dǎo)的血腦屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）損傷中的作用，特別是其通過(guò)調(diào)節(jié)緊密連接蛋白CLDN5（Claudin 5）來(lái)維護(hù)BBB完整性的機(jī)制。研究結(jié)果顯示，在卒中患者的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（Brain Microvascular Endothelial Cells，BMECs）中，CLDN5異常聚集在胞質(zhì)中，并伴有自噬的激活。進(jìn)一步的研究表明，自噬通過(guò)調(diào)節(jié)CLDN5的重新分布來(lái)保護(hù)BBB的完整性，這為BBB障礙相關(guān)的腦血管疾病提供了潛在的治療策略。
在該研究中，TEER（跨內(nèi)皮電阻）被用作評(píng)估bEnd.3細(xì)胞（一種腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞系）形成的單層屏障功能的指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，在CoCl2誘導(dǎo)的缺氧條件下，TEER值降低，bEnd.3細(xì)胞單層的屏障功能受損。
進(jìn)一步探究自噬的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，使用3-MA（一種自噬抑制劑）阻斷自噬后，TEER值進(jìn)一步下降，表明自噬的缺失加劇了缺氧對(duì)BBB功能的損害；而使用Rapa（自噬增強(qiáng)劑）增強(qiáng)自噬后，能夠部分逆轉(zhuǎn)TEER的下降，表明自噬的激活有助于維持BBB的功能。
3. PNAS：cARLA 對(duì) BBB 屏障緊密性的影響
PNAS期刊的熱門文章“Synergistic induction of blood-brain barrier properties"在針對(duì)血腦屏障（BBB）的研究中證實(shí)，高精度和可靠性強(qiáng)的cellzscope已經(jīng)成為了該領(lǐng)域的金標(biāo)準(zhǔn)。該文章通過(guò)cellzscope等技術(shù)深入探究了BBB的復(fù)雜特性，成功誘導(dǎo)并培養(yǎng)出具有BBB特性的腦血管內(nèi)皮細(xì)胞，充分展現(xiàn)了cellzscope在推動(dòng)BBB研究發(fā)展中的關(guān)鍵能力，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在該研究的核心地位。
該團(tuán)隊(duì)引入一種小分子雞尾酒——cARLA以協(xié)同增強(qiáng)BBB的屏障緊密性。cARLA能夠同時(shí)激活環(huán)磷酸腺苷（cAMP）與Wnt/β-catenin的信號(hào)通路，并抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）通路，在多種BBB模型中顯著提高了屏障緊密性。研究人員利用cellZscope實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了cARLA處理后BBB模型的TEER值變化，驗(yàn)證了cARLA的協(xié)同增強(qiáng)效果。
為了測(cè)量屏障完整性，研究者使用了TEER（跨內(nèi)皮電阻）以及通透性測(cè)量等方法。尤其是在探究cARLA（一種分子組合）對(duì)屏障緊密度的影響時(shí)，指出在cARLA處理的細(xì)胞中，TEER值有所上升，表明cARLA能夠增強(qiáng)屏障的完整性。
本研究還利用cellZscope儀器自動(dòng)測(cè)量了類腦內(nèi)皮細(xì)胞在處理cARLA或其組分后的跨內(nèi)皮電阻（TEER）。對(duì)于LiCl和A83-01兩種化合物，僅進(jìn)行了管腔側(cè)（luminal）和管周側(cè)（abluminal）的處理。而cAMP+Ro化合物則始終通過(guò)管腔側(cè)給予。
通過(guò)cellZscope的精確測(cè)量，研究人員發(fā)現(xiàn)cARLA不僅增加了緊密連接蛋白claudin-5的表達(dá)，還促進(jìn)了其在細(xì)胞間連接的定位和穩(wěn)定。這些發(fā)現(xiàn)為BBB的功能研究和藥物開(kāi)發(fā)提供了新的思路和工具。結(jié)合cARLA等小分子雞尾酒的應(yīng)用，cellZscope將進(jìn)一步推動(dòng)BBB研究和藥物開(kāi)發(fā)的進(jìn)展，為神經(jīng)疾病的治療帶來(lái)新的希望。
cellZscope簡(jiǎn)介
cellZscope是一款由電腦控制的全自動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞層生理學(xué)參數(shù)的儀器。它能夠?qū)崟r(shí)輸出TEER等重要指標(biāo)，并支持一次監(jiān)測(cè)多個(gè)樣品（6/24/48/72/96個(gè)）。這款儀器特別適用于細(xì)胞屏障（如消化道、呼吸道、血腦屏障）特性、藥物轉(zhuǎn)運(yùn)、納米藥物研發(fā)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腫瘤等領(lǐng)域的研究。其不干擾細(xì)胞正常生長(zhǎng)環(huán)境的特點(diǎn)，確保了測(cè)量數(shù)值的真實(shí)性；而超長(zhǎng)時(shí)間全自動(dòng)實(shí)時(shí)分析的功能，則提供了更加完整的數(shù)據(jù)。
cellZscope在血腦屏障（BBB）研究中的重要作用
1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)TEER值，評(píng)估BBB功能
在BBB研究中，cellZscope能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)BBB的跨膜阻抗值（TEER），TEER是衡量BBB功能緊密連接的重要參數(shù)。通過(guò)TEER的變化，研究人員可以直觀地了解BBB的通透性和屏障功能的強(qiáng)弱。這對(duì)于研究BBB在疾病狀態(tài)下的變化、藥物對(duì)BBB的影響以及BBB在藥物轉(zhuǎn)運(yùn)中的作用具有重要意義。
2. 提供電容值（Ccl）等參數(shù)，助力BBB生理病理過(guò)程研究
cellZscope還能夠提供電容值（Ccl）等參數(shù)，這些參數(shù)能夠反映細(xì)胞層的融合度和分化度等狀態(tài)。通過(guò)Ccl等參數(shù)的變化，研究人員可以更深入地了解BBB的形成、分化和極化過(guò)程，以及細(xì)胞間緊密連接的形成和調(diào)控機(jī)制，有助于探究BBB的生理和病理過(guò)程。
3. 高度自動(dòng)化和兼容性，提升實(shí)驗(yàn)效率
cellZscope具有高度的自動(dòng)化和兼容性，能夠兼容BD、Biosciences、Corning、Greiner、Bio-One、Millipore和Nunc等各種品牌的細(xì)胞培養(yǎng)皿。這使得研究人員能夠在標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞培養(yǎng)箱中使用cellZscope進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大大提高了實(shí)驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確性。同時(shí)，cellZscope還提供了客戶端軟件，可以預(yù)設(shè)時(shí)間間隔獲取數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果，并對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行獨(dú)立的輸入描述和記錄注釋，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的管理和分析更加便捷。
綜上所述，cellZscope在BBB研究中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它為研究人員提供了直觀、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其高度自動(dòng)化和兼容性也使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加高效、便捷。隨著B(niǎo)BB研究的不斷深入和cellZscope技術(shù)的不斷發(fā)展，相信cellZscope將在BBB研究中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，為神經(jīng)疾病的藥物研發(fā)和治療提供有力支持。同時(shí)，cellZscope已助力用戶在眾多期刊中發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文，也表明其在科研合作和學(xué)術(shù)交流中具有重要地位，將促進(jìn)不同研究團(tuán)隊(duì)之間的合作與交流，共同推動(dòng)BBB研究的深入發(fā)展。
使用cellZscope檢測(cè)BBB的TEER值的相關(guān)文章：
[1]. TGF-Beta Modulates the Integrity of the Blood Brain Barrier In Vitro, and Is Associated with Metabolic Alterations in Pericytes. L. Schumacher, R. Slimani, L. Zizmare, J. Ehlers, F. Kleine Borgmann, J. C. Fitzgerald, P. Fallier-Becker, A. Beckmann, A. Gri?mer, C. Meier, A. El-Ayoubi, K. Devraj, M. Mittelbronn, Ch. Trautwein, U. Naumann, Biomedicines 11, 214 (2023). → doi: 10.3390/biomedicines11010214
[2]. Synergistic induction of blood-brain barrier properties. G. Porkoláb, M. Mészáros, A. Szecskó, J. P. Vigh, F. R. Walter, R. Figueiredo, I. Kálomista, G. Vizsnyiczai, J.-S. Jan, F. Gosselet, M. Vastag, N. Hudson, M. Campbell, S. Veszelka, M. A. Deli. bioRxiv -, - (2023). → doi: 10.1101/2023.02.09.527899
[3]. Plasma of patients does not alter electrical resistance of human endothelial blood-brain barrier in vitro. A. Pociute, K. Kriauciunaite, A. Kau?yle, B. Zablockiene, T. Alcauskas, A. Jelinskaite, A. Rudenaite, L. Jancoriene, S. Rocka, A. Verkhratsky, A. Pivoriunas. bioRxiv -, - (2023). → doi: 10.1101/2023.09.28.559927
[4]. Compromised Blood-Brain Barrier Junctions Enhance Melanoma Cell Intercalation and Extravasation. F. Saltarin, A. Wegmüller, L. Bejarano, E. S. Ildiz, P. Zwicky, A. Vianin, F. Spadin, K. Soukup, V. Wischnewski, B. Engelhardt, U. Deutsch, I. J. Marques, M. Frenz, J. A. Joyce, R. Lyck. Cancers 15, 5071 (2023). → doi: 10.3390/cancers15205071
[5]. A Perfused In Vitro Human iPSC-Derived Blood–Brain Barrier Faithfully Mimics Transferrin Receptor-Mediated Transcytosis of Therapeutic Antibodies. F. Burgio, C. Gaiser, K. Brady, V. Gatta, R. Class, R. Schrage, L. Suter-Dick. Cell. Mol. Neurobiol. tba, tba (2023). → doi: 10.1007/s10571-023-01404-x
[6]. Mouse embryonic stem cell-derived blood-brain barrier model: applicability to studying antibody triggered receptor mediated transcytosis. A. Jezierski, J. Huang, A. S. Haqqani, J. Haukenfrers, Z. Liu, E. Baumann, C. Sodja, C. Charlebois, C. E. Delaney, A. T. Star, Q. Liu, D. B. Stanimirovic. Fluids Barriers CNS 20, 36 (2023). → doi: 10.1186/s12987-023-00437-0
[7]. Measuring Changes in Brain Endothelial Barrier Integrity with Two Impedance-based Biosensors in Response to Cancer Cells and Cytokines. A. Anchan, J. J. W. Hucklesby, E. S. Graham, C. E. Angel. J. Vis. Exp. 199, e65959 (2023). → doi: 10.3791/65959
[8]. A hydrogel model of the human blood-brain barrier using differentiated stem cells. N. R. Singh, R. Gromnicova, A. Brachner, I. Kraev, I. A. Romero, W. Neuhaus, D. Male. PLoS One 18, e0283954 (2023). → doi: 10.1371/journal.pone.0283954
相關(guān)產(chǎn)品
1、實(shí)時(shí)無(wú)標(biāo)記細(xì)胞動(dòng)態(tài)分析儀-cellZscope