Smegenų maliarija nužudo 1 iš 5 vaikų, kurie kenčia, ir sukelia ilgalaikę negalią pusėje išgyvenusiųjų. Maliariją sukelia parazitų Plasmodium falciparum, kuris dauginasi mūsų raudonuose kraujo kūneliuose, o paskui iš jų išsiskiria ir toliau užkrėsta naujomis ląstelėmis. Kai parazitas pateks į kraujo ir smegenų barjerą (BBB), struktūrą, kuri apsaugo smegenis nuo kenksmingų medžiagų, ji gali ją sugadinti, sukeldamas sunkias komplikacijas.
Dabar „EMBL Barcelona“ tyrėjai sukūrė laboratorijoje užaugintą BBB, kad parodytų, kaip parazitas jį sugadina, ir sėkmingai išbandė galimą terapiją, kuri galėtų padėti išvengti žalos ar net panaikinti. Darbas buvo paskelbtas žurnale Gamtos ryšiai.
„Jūs turite įsivaizduoti BBB kaip sandariai užklijuotų vamzdžių, kurie neleidžia nutekėjimui, sistema. Maliarijos parazitas gali išsivystyti į tuos vamzdžius įtrūkimus ir sukurti nuotėkį, kuris pradeda lašinti užkrėstą skystį į smegenis, sukeldamas patinimą ir ligą, kuria liga ir negrįžtama”.
Norėdami suprasti, kaip P. falciparum sugeba sugadinti barjerą, „Bernabeu“ grupė iki šiol sukūrė išsamiausią laboratorinį žmogaus BBB infekcijos modelį. Tai apima pagrindinius ląstelių žaidėjus: endotelio ląsteles, kurios linijuoja kraujagysles, palaikančios pericitus ir astrocitus, kurie yra žvaigždės formos smegenų ląstelės, visos išdėstytos 3D struktūroje su tekančiu skysčiu.
Tada šis miniatiūrinis BBB-on-chip (3D-BBB) buvo paveiktas parazito jo sprogstamojoje stadijoje: tuo metu, kai jis išsiveržė iš raudonųjų kraujo kūnelių, vadinamų išėjimu.
„Siekdami įvertinti barjerų sutrikimą, mes naudojome tiesioginio vaizdavimo metodą, kuris stebėjo fluorescencines molekules, nutekėjusias iš indų vidaus į apylinkes. Kai mes taikėme parazitų išėjimo produktus ar užkrėstus raudonuosius kraujo kūnelius, pastebėjome reikšmingą žymėjimo praėjimo padidėjimą, rodantį, kad barjeras tapo labiau praleistas”.
Be to, genų ekspresijos analizė vienos ląstelės lygyje parodė, kad ląstelės gamina mažiau baltymų, kurie palaiko BBB užklijuotą, ir daugiau molekulių, sukeliančių uždegimą.
Šis tyrimas ne tik parodo, kaip ir kada maliarijos parazitas kenkia BBB, bet ir nurodo gydymo link. Tyrėjai sėkmingai išbandė patvirtintą vaistą ruxolitinibą pagal savo 3D-BBB modelį, o rezultatai rodo, kad jis gali būti veiksmingas mirtinoms maliarijos atvejams.
Ruxolitinibas yra JAK-STAT signalizacijos kelio inhibitorius, kuris suaktyvina imuninį atsaką, paprastai susijusį su uždegimu. Šiame tyrime blokuojant JAK-STAT signalizaciją su ruxolitinibu, buvo pleistras, kad būtų sustabdytas lašas nuo įtrūkusių BBB vamzdžių. Padedant nuraminti smegenų kraujagyslių uždegimą, vaistas sumažino BBB nesanderumą.
„Mūsų 3D-BBB modelis yra vienas iš pažangiausių iki šiol, tačiau mes norime žengti toliau“,-sakė Maria Bernabeu, grupės vadovė ir vyresnioji tyrimo autorė. „Kitas mūsų žingsnis yra įtraukti imunines ląsteles ir papildomus ląstelių tipus, esančius smegenyse, pavyzdžiui, mikroglia ir neuronai. Tai padidins modelio sudėtingumą, kad jis taptų kuo panašesnis į tikrasis smegenis.”