血-脑屏障（blood-brain barrier, BBB）是人体重要的保护机制之一，它由多细胞神经血管单元(neurovascular unit, NVU)组成，其中周细胞、星形胶质细胞和神经元直接与脑微血管内皮细胞(brain microvascular endothelial cells, BMECs)接触,形成特殊的细胞屏障系统，用于保证大脑的能量供给和微环境的稳定。血-脑屏障可以限制血液中的神经毒性物质、炎症因子、免疫细胞等进入大脑系统，并将大脑细胞中的代谢产物和神经毒性物质排出脑外。然而，血-脑屏障同样也会阻止药物到达大脑。在许多神经系统疾病中，如多发性硬化症、癫痫、阿尔茨海默病和亨廷顿氏病等，血-脑屏障会成为治疗药物到达脑脊液与脑组织的天然屏障，给中枢神经系统疾病的治疗带来重大挑战。

 洛杉矶Ben Gurion大学(BGU)和Cedars Sinai医学中心的研究者Vatine等，通过将器官芯片技术和人类诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPSC）衍生组织相结合，创建了一个完整的人血脑屏障芯片，为遗传性神经障碍的建模提供了平台，并推动了药物筛选和个性化医疗的发展。

将从个体采集的血细胞进行基因改造，使其转化为iPSC。iPSC可以衍生形成一层紧密的脑微血管内皮样细胞（iPSC-derived brain microvascular endothelial-like cells, iBMECs），这些细胞能正常表达大脑血管系统的标记物；此外，iPSC还会衍生成星形胶质细胞和神经元，与脑微血管内皮样细胞共同组成模拟血脑屏障的各种细胞。将细胞放置在一个电池大小的微流控血脑屏障“器官芯片”上，芯片内有许多微小的中空通道，里面排列着数万个活的人体细胞和组织。该微环境再现了细胞在人体内（包括BBB）所经历的自然生理过程。

Vatine等通过实验观察发现：“器官芯片”内，细胞能够行成BBB，且与人体BBB功能相同，因此，也可以阻止部分药物。此外，该芯片还可用于预测药物通过血脑屏障的通透性。

Vatine等进一步进行细胞实验，将从罕见的先天性神经系统疾病Allan-Herndon-Dudley综合征患者或亨廷顿患者的细胞样本进行基因改造，并制成“器官芯片”来模拟血脑屏障。实验结果表明：模拟的血脑屏障就会呈现与该疾病患者血脑屏障相同的功能。

该研究通过将器官芯片技术与人类iPSC衍生组织相结合，构建了一个重现复杂BBB功能的神经血管单元，为遗传性神经疾病的建模提供平台；使体内环境在体外模型上的重现成为可能，提高了脑病药物的筛选效率，使得个体化药物治疗成为可能。（编译：贾盛崧） 

参考文献：Cell Stem Cell 2019;24:995-1005