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本文由美国马里兰州帕克分校马里兰大学菲舍尔生物工程系的科研人员9月20日在线发表于Nature Biomedical Engineering杂志。原文衔接请点击文章最后的阅读原文。星球号提供原文下载！！
健康和患病血脑屏障体外模型的组成和特性的荟萃分析
文章亮点
全面的荟萃分析：该研究对多种体外健康及疾病状态下的BBB模型进行了荟萃分析，特别是针对胶质母细胞瘤、阿尔茨海默病、帕金森病和炎症性疾病的模型进行探讨。其广泛的研究范围提供了对不同模型间异同的更全面理解，而这是单一研究中常常缺乏的。
聚焦模型特性：论文强调了模型特性的重要性，包括培养方法（静态 vs 动态）、细胞类型和细胞比例。它指出这些因素对于复制低渗透性和高紧密连接蛋白表达的典型BBB至关重要，这在理解如何设计更具生理相关性的模型方面是显著的进展。
提供模型设计指南：研究为创建体外BBB模型提供了具体建议。例如，论文指出健康的BBB模型需要包含内皮细胞和周细胞，并引入生理剪切力。这些指导可以帮助研究人员开发出更精准的模型，用于药物测试和疾病研究。
严格的统计方法：该论文采用了稳健的统计分析方法，包括ANOVA和异常值剔除技术。这种严格的统计方法增强了研究发现的可靠性，为未来的相关研究树立了标准。
整合多个数据源：通过收集和分析过去25年内的大量文献数据，研究填补了疾病状态下BBB模型以及紧密连接蛋白表达数据的空白。这种全面的数据收集强化了研究得出的结论，并为当前的BBB研究现状提供了更完整的视角。
强调生物材料的作用：论文探讨了在BBB模型中使用的不同生物材料对细胞外基质的影响，这是以往研究中很少涉及的领域。这一对生物材料的关注为理解BBB建模增加了一个全新的维度。
文章解析
背景
血脑屏障（BBB）是调节血液与大脑之间物质交换的重要结构，起到保护中枢神经系统（CNS）的作用。开发准确的体外BBB模型对于开发治疗CNS疾病的疗法至关重要。然而，以往的研究往往缺乏全面的数据集和统计分析，限制了这些研究对模型设计的指导作用。本文通过对各种体外BBB模型的元分析，旨在弥补这一空缺，重点研究健康状态和病变状态下的BBB模型，包括胶质母细胞瘤、阿尔茨海默病和帕金森病等。
研究结果
元分析表明，模型类型、培养方法（静态或动态）、细胞类型和细胞比例显著影响BBB模型的通透性和紧密连接蛋白的表达。研究特别指出，模型中包含内皮细胞和周细胞，并施加生理剪切应力，才能准确模拟健康的BBB。此外，当包含星形胶质细胞时，它们的数量应超过内皮细胞，以维持屏障的完整性。
通过细胞比例增强血脑屏障完整性
体外血脑屏障（BBB）模型中的屏障完整性可通过培养中使用的不同细胞类型的比例得到显著提升。以下要点总结了论文中的发现，重点是哪些细胞比例可以增强屏障完整性：
非内皮细胞优势：
分析表明，非内皮细胞（non-ECs）相对于内皮细胞（ECs）的较高比例有助于降低屏障的通透性。研究认为，大脑中约25%的非神经元细胞是内皮细胞，剩下的75%是胶质细胞和血管周围细胞，包括周细胞和星形胶质细胞。
推荐的细胞比例：
目前估计的BBB模型中的细胞比例为1:3:5，即内皮细胞：胶质细胞：神经元。这意味着胶质细胞的数量应超过内皮细胞，以获得更好的屏障特性。
特定的细胞组合：
研究指出，内皮细胞与周细胞的组合、内皮细胞与星形胶质细胞的组合，以及内皮细胞、星形胶质细胞和周细胞的组合在屏障完整性方面表现出色。这些组合在数据点超过三个的情况下，具有最高的R²值，表明细胞比例与归一化通透性之间存在强相关性。
周细胞的影响：
与内皮细胞共同培养时，周细胞平均表现出降低通透性的效果。这表明周细胞通过与内皮细胞的相互作用，在增强BBB完整性方面起着关键作用。
星形胶质细胞的考量：
尽管星形胶质细胞在BBB模型中常被优先考虑，但分析表明，周细胞在形成屏障能力方面可能比神经元更重要。这强调了优化各种细胞类型的包含，以实现理想的屏障特性的必要性。
技术方法
作者采用了定量功能元分析方法，比较了各种BBB模型的属性，包括模型类型、剪切应力条件、细胞组合和所用的生物材料。数据来源于多篇发表的文献，并进行了统计分析以得出有意义的见解。分析内容包括通透性和跨内皮电阻（TEER）测量，这些指标对于评估BBB模型的表现至关重要。
文章讨论和局限性
研究结果强调了模型设计在复制BBB生理特性中的重要性。论文为研究人员提供了具体的指导方针，强调需要仔细选择细胞类型和比例，并引入剪切应力以提高模型的逼真度。作者认为，这些见解可以促进开发更有效的体外模型，用于药物测试和疾病研究。
作者指出某些模型类型（如类器官/球体模型）由于缺乏足够的通透性和TEER测量数据，被排除在分析之外。此外，某些细胞类型和生物材料组合的数据有限，可能限制了研究结果的普适性。作者还承认，BBB的复杂性及其与多种细胞类型的相互作用，可能无法在简化的体外模型中得到充分体现。
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