ヒト血液脳関門モデルを幹細胞から作製(Human model of blood-brain barrier)

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2025-12-18 ミュンヘン大学(LMU)

ドイツのミュンヘン大学の研究チームは、ヒトの血液脳関門(BBB)を高精度に再現する新しいヒトモデルを開発した。血液脳関門は、血中物質の脳内侵入を厳密に制御する重要な防御機構であるが、従来の動物モデルではヒトとの違いが課題となっていた。本研究では、ヒト由来細胞を用いてBBBの構造と機能を再現し、物質透過性や細胞間相互作用を詳細に評価できるモデルを構築した。これにより、神経疾患の病態解明や、脳への薬物送達、安全性評価をより正確に行うことが可能となる。動物実験の代替としても有望であり、神経科学・創薬研究の発展に大きく貢献する成果である。

<関連情報>

神経血管疾患のメカニズムと治療介入を研究するための、ヒト血液脳関門の完全iPS細胞由来3Dモデル A fully iPS-cell-derived 3D model of the human blood–brain barrier for exploring neurovascular disease mechanisms and therapeutic interventions

Judit González-Gallego,Katalin Todorov-Völgyi,Stephan A. Müller,Sophie Antesberger,Mihail Ivilinov Todorov,Rainer Malik,Rita Grimalt-Mirada,Carolina Cardoso Gonçalves,Martina Schifferer,Georg Kislinger,Isabel Weisheit,Barbara Lindner,Dennis Crusius,Joseph Kroeger,Mila Borri,Ali Erturk,Mark Nelson,Thomas Misgeld,Stefan F. Lichtenthaler,Martin Dichgans & Dominik Paquet
Nature Neuroscience  Published:15 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41593-025-02123-w

ヒト血液脳関門モデルを幹細胞から作製(Human model of blood-brain barrier)

Abstract

Blood–brain barrier (BBB) integrity is critical for brain homeostasis, with malfunctions contributing to neurovascular and neurodegenerative disorders. Mechanistic studies on BBB function have been mostly conducted in rodent and in vitro models, which recapitulate some disease features, but have limited translatability to humans and pose challenges for drug discovery. Here we report on a fully human induced pluripotent stem (iPS)-cell-derived, microfluidic three-dimensional (3D) BBB model consisting of endothelial cells (ECs), mural cells and astrocytes. Our model expresses typical fate markers, forms a barrier in vessel-like tubes and enables perfusion, including with human blood. Deletion of FOXF2 in ECs, a major risk gene for cerebral small vessel disease, induced key features of BBB dysfunction, including compromised cell junction integrity and enhanced caveolae formation. Proteomic analysis revealed dysregulated endocytosis and cell junction pathways. Disease features phenocopied those seen in mice with EC-specific Foxf2 deficiency. Moreover, lipid-nanoparticle-based treatment with Foxf2 mRNA rescued BBB deficits, demonstrating the potential for drug development.

細胞遺伝子工学
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