PNAS，血脑屏障新成果！细胞跨膜电阻仪的 TEER值检测已成“金标准”
发布日期：2025-01-09
在生物医学研究的前沿探索中，血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的特性研究一直是难点和热点。BBB特有的解剖和功能特性使其能够精确控制神经微环境的组成，保护大脑免受有害物质侵害，但同时也阻碍了大多数药物进入中枢神经系统，给神经疾病的药物治疗带来了挑战。近期，德国NanoAnalytics公司研发推出的cellZscope全自动细胞跨膜电阻测量仪（即实时无标记细胞动态分析仪）在BBB研究中发挥了重要作用，特别是在检测跨膜电阻（TEER）值方面，展现了超卓的性能。
以发表于PNAS期刊的近期热门成果为例，在针对血脑屏障（BBB）的研究中，cellzscope凭借高精度和可靠性，已经成为了该领域的金标准。该文章通过cellzscope等技术深入探究了BBB的复杂特性，成功诱导并培养出具有BBB特性的脑血管内皮细胞，充分展现了cellzscope在推动BBB研究发展中的关键能力，进一步验证了其在该研究不可或缺的核心地位。
该团队引入一种小分子鸡尾酒——cARLA以协同增强BBB的屏障紧密性。cARLA能够同时激活环磷酸腺苷（cAMP）与Wnt/β-catenin的信号通路，并抑制转化生长因子-β（TGF-β）通路，在多种BBB模型中显著提高了屏障紧密性。研究人员利用cellZscope实时监测了cARLA处理后BBB模型的TEER值变化，验证了cARLA的协同增强效果。
为了测量屏障完整性，研究者使用了TEER（跨内皮电阻）以及通透性测量等方法。尤其是在探究cARLA（一种分子组合）对屏障紧密度的影响时，指出在cARLA处理的细胞中，TEER值有所上升，表明cARLA能够增强屏障的完整性。
本研究还利用cellZscope仪器自动测量了类脑内皮细胞在处理cARLA或其组分后的跨内皮电阻（TEER）。对于LiCl和A83-01两种化合物，仅进行了管腔侧（luminal）和管周侧（abluminal）的处理。而cAMP+Ro化合物则始终通过管腔侧给予。
通过cellZscope的精确测量，研究人员发现cARLA不仅增加了紧密连接蛋白claudin-5的表达，还促进了其在细胞间连接的定位和稳定。这些发现为BBB的功能研究和药物开发提供了新的思路和工具。结合cARLA等小分子鸡尾酒的应用，cellZscope将进一步推动BBB研究和药物开发的进展，为神经疾病的治疗带来新的希望。
cellZscope简介
cellZscope是一款由电脑控制的全自动、长时间实时监测细胞层生理学参数的仪器。它能够实时输出TEER等重要指标，并支持一次监测多个样品（6/24/48/72/96个）。这款仪器特别适用于细胞屏障（如消化道、呼吸道、血脑屏障）特性、药物转运、纳米药物研发、中枢神经系统疾病、肿瘤等领域的研究。其不干扰细胞正常生长环境的特点，确保了测量数值的真实性；而超长时间全自动实时分析的功能，则提供了更加完整的数据。
cellZscope在血脑屏障（BBB）研究中的重要作用
cellZscope作为一款由电脑控制的自动化仪器，能够长时间监测细胞层的多项生理学参数，其中跨膜阻抗值（TEER）和电容值（Ccl）是最常规的两个测量指标。该仪器通过特殊的设计，在细胞层上下部分施加连续频率的交流电压测量细胞层的阻抗值，通过建立电学环路模型和相应的数学模型，拟合出反应细胞屏障性能的各项参数。这些参数对于研究BBB的功能特性、紧密连接动力学以及药物或毒物对BBB功能的影响具有重要意义。
在BBB研究中，cellZscope的作用主要体现在以下几个方面：
首先，cellZscope能够实时监测BBB的跨膜阻抗值（TEER），这是衡量BBB功能紧密连接的一个重要参数。通过TEER的变化，研究人员可以直观地了解BBB的通透性和屏障功能的强弱。这对于研究BBB在疾病状态下的变化、药物对BBB的影响以及BBB在药物转运中的作用具有重要意义。
其次，cellZscope还能够提供电容值（Ccl）等参数，这些参数能够反映细胞层的融合度和分化度等状态。这对于研究BBB的形成、分化和极化过程，以及细胞间紧密连接的形成和调控具有重要作用。通过Ccl等参数的变化，研究人员可以更深入地了解BBB的生理和病理过程。
此外，cellZscope还具有高度的自动化和兼容性，能够兼容各种细胞培养皿，包括BD、Biosciences、Corning、Greiner、Bio-One、Millipore和Nunc等品牌。这使得研究人员能够在标准的细胞培养箱中使用cellZscope进行实时监测，大大提高了实验的效率和准确性。同时，cellZscope还提供了客户端软件，可以预设时间间隔获取数据、实时监测结果，并对每个孔进行独立的输入描述和记录注释，使得实验数据的管理和分析更加便捷。
综上所述，cellZscope在BBB研究中具有重要作用。它能够实时监测BBB的跨膜阻抗值和电容值等参数，为研究人员提供直观、准确的实验数据。同时，cellZscope的高度自动化和兼容性也使得实验过程更加高效、便捷。随着BBB研究的不断深入和cellZscope技术的不断发展，相信cellZscope将在BBB研究中发挥越来越重要的作用，为神经疾病的药物研发和治疗提供有力支持。
cellZscope凭借其超卓的性能和准确的数据采集能力，已助力用户在众多期刊中发表多篇学术论文，这些成果表明它在科研合作和学术交流中发挥着重要作用。通过cellZscope的研究结果，研究人员可以更加深入地了解BBB的生理功能和药物转运机制，从而推动相关领域的科研进展。同时，cellZscope的广泛应用也将促进不同研究团队之间的合作与交流，共同推动BBB研究的深入发展。
参考文献：
[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. Grißmer, 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 COVID-19 patients does not alter electrical resistance of human endothelial blood-brain barrier in vitro. A. Pociute, K. Kriauciunaite, A. Kaušyle, 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
