BackgroundBrain microvascular endothelial cells (BMECs) astrocytes, neurons, and pericytes form the neurovascular unit (NVU). Interactions with NVU cells endow BMECs with extremely tight barriers via the expression of tight junction proteins, a host of active efflux and nutrient transporters, and reduced transcellular transport. To recreate the BMEC-enhancing functions of NVU cells, we combined BMECs, astrocytes, neurons, and brain pericyte-like cells.MethodsBMECs, neurons, astrocytes, and brain like pericytes were differentiated from human induced pluripotent stem cells (iPSCs) and placed in a Transwell-type NVU model. BMECs were placed in co-culture with neurons, astrocytes, and/or pericytes alone or in varying combinations and critical barrier properties were monitored.ResultsCo-culture with pericytes followed by a mixture of neurons and astrocytes (1:3) induced the greatest barrier tightening in BMECs, supported by a significant increase in junctional localization of occludin. BMECs also expressed active P-glycoprotein (PGP) efflux transporters under baseline BMEC monoculture conditions and continued to express baseline active PGP efflux transporters regardless of co-culture conditions. Finally, brain-like pericyte co-culture significantly reduced the rate of non-specific transcytosis across BMECs.ConclusionsImportantly, each cell type in the NVU model was differentiated from the same donor iPSC source, yielding an isogenic model that could prove enabling for enhanced personalized modeling of the NVU in human health and disease.

中文翻译：

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由人诱导多能干细胞衍生的脑微血管内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞和神经元组成的等基因神经血管单元模型

背景脑微血管内皮细胞 (BMEC) 星形胶质细胞、神经元和周细胞形成神经血管单元 (NVU)。与 NVU 细胞的相互作用通过紧密连接蛋白的表达、大量主动流出和营养转运蛋白以及减少的跨细胞转运赋予 BMEC 极其​​严密的屏障。为了重建 NVU 细胞的 BMEC 增强功能，我们结合了 BMEC、星形胶质细胞、神经元和脑周细胞样细胞。 Transwell 型 NVU 模型。BMECs 与神经元、星形胶质细胞和/或周细胞单独或以不同的组合进行共培养，并监测关键屏障特性。结果与周细胞共培养，然后是神经元和星形胶质细胞的混合物 (1:3) 诱导了 BMEC 中最大的屏障收紧，这得到了 occludin 连接定位显着增加的支持。BMECs 还在基线 BMEC 单一培养条件下表达活性 P-糖蛋白 (PGP) 外排转运蛋白，并继续表达基线活性 PGP 外排转运蛋白，无论共培养条件如何。最后，大脑样周细胞共培养显着降低了跨 BMEC 的非特异性转胞吞率。 结论重要的是，NVU 模型中的每种细胞类型都与相同的供体 iPSC 来源不同，产生了一个同基因模型，可以证明能够增强个性化NVU 在人类健康和疾病中的建模。occludin 的连接定位显着增加。BMECs 还在基线 BMEC 单一培养条件下表达活性 P-糖蛋白 (PGP) 外排转运蛋白，并继续表达基线活性 PGP 外排转运蛋白，无论共培养条件如何。最后，大脑样周细胞共培养显着降低了跨 BMEC 的非特异性转胞吞率。 结论重要的是，NVU 模型中的每种细胞类型都与相同的供体 iPSC 来源不同，产生了一个同基因模型，可以证明能够增强个性化NVU 在人类健康和疾病中的建模。occludin 的连接定位显着增加。BMECs 还在基线 BMEC 单一培养条件下表达活性 P-糖蛋白 (PGP) 外排转运蛋白，并继续表达基线活性 PGP 外排转运蛋白，无论共培养条件如何。最后，大脑样周细胞共培养显着降低了跨 BMEC 的非特异性转胞吞率。 结论重要的是，NVU 模型中的每种细胞类型都与相同的供体 iPSC 来源不同，产生了一个同基因模型，可以证明能够增强个性化NVU 在人类健康和疾病中的建模。BMECs 还在基线 BMEC 单一培养条件下表达活性 P-糖蛋白 (PGP) 外排转运蛋白，并继续表达基线活性 PGP 外排转运蛋白，无论共培养条件如何。最后，大脑样周细胞共培养显着降低了跨 BMEC 的非特异性转胞吞率。 结论重要的是，NVU 模型中的每种细胞类型都与相同的供体 iPSC 来源不同，产生了一个同基因模型，可以证明能够增强个性化NVU 在人类健康和疾病中的建模。BMECs 还在基线 BMEC 单一培养条件下表达活性 P-糖蛋白 (PGP) 外排转运蛋白，并继续表达基线活性 PGP 外排转运蛋白，无论共培养条件如何。最后，大脑样周细胞共培养显着降低了跨 BMEC 的非特异性转胞吞率。 结论重要的是，NVU 模型中的每种细胞类型都与相同的供体 iPSC 来源不同，产生了一个同基因模型，可以证明能够增强个性化NVU 在人类健康和疾病中的建模。