미세생리학적 시스템 또는 오가노이드-온-어-칩(organ-on-a-chip) 기술은, 덜 통제적인 3차원(3D) 세포 응집체 모델에 비해 더 높은 재현성으로 3차원 인간 조직의 핵심 구조와 기능을 재현할 수 있으며, 동물 모델을 대체할 수 있는 고도화된 약물 독성 및 효능 시험 플랫폼으로 발전할 큰 잠재력을 제공한다. 그러나 이러한 오가노이드 칩 모델은 신뢰할 수 있는 약물 스크리닝과 작용기전 연구를 위해, 고도로 재현 가능한 방식으로 제조되고 표준화되어야 한다. 본 연구에서는 3차원 주위혈관 공간(3D perivascular space)을 가진 인간 혈액-뇌-장벽(BBB)을 고도로 반복 가능하게 모델링하기 위해, ‘미세공학적 생리 시스템-조직 장벽 칩’(micro-engineered physiological system-tissue barrier chip)의 제조 형태를 MEPS-TBC로 제시한다. 주위혈관(perivascular) 영역은 조절 가능한 흡인(tunable aspiration)으로 제어하였으며, 3D에서 인간 성상세포(astrocytes)가 존재하여 네트워크를 형성하고, 인간 혈관 내피세포를 마주하는 인간 페리사이테(pericytes)와 소통함으로써 3D BBB를 재현하였다. MEPS-TBC의 하부 채널 구조는 다세포 구성을 유지하면서 흡인을 용이하게 하기 위해 전산 시뮬레이션을 통해 설계 및 최적화하였다. 3D 주위혈관 단위(perivascular unit)와 생리학적 전단 스트레스(physiological shear stress)에 의해 관류(perfused)된 내피(endothelium)를 포함하는 우리의 인간 BBB 모델은, 단지 내피 모델에 비해 더 높은 TEER과 더 낮은 투과도를 보이며 장벽 기능이 유의하게 향상된 것으로 나타났고, 이는 BBB 세포들 간의 세포 상호작용이 BBB 형성에 중대하게 기여함을 시사한다. 또한 본 BBB 모델은 염증성 말초 면역세포에 대한 항상성 수송(homeostatic trafficking) 조절에서뿐 아니라 BBB를 가로지르는 분자 수송(molecular transport) 제어에서도 세포 수준의 장벽 기능을 나타냈다. 우리는 본 제조 칩 기술이 질병 작용기전 연구와 예측 기반 약물 스크리닝을 위한 신뢰성 있고 표준화된 오가노이드-온-어-칩 모델을 구축할 것이라고 믿는다.
*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.