Az Alzheimer-kór progressziójának követése

A Microsystems & Nanoengineering folyóiratban július 8-án jelent meg a Concordia University kutatóinak tanulmánya, amelyben egy olyan „lab-on-a-chip” típusú mikrofluidikai eszköz kifejlesztéséről számoltak be, amely az Alzheimer-kór progresszióját képes modellezni laboratóriumi körülmények között. Ez a platform lehetővé teszi a mikroglia sejtek viselkedésének vizsgálatát az amiloid-béta oligomerek (AβO) jelenlétében. Az AβO olyan toxikus fehérjetöredékekből álló aggregátum, amelyet az Alzheimer-kór egyik fő patológiai markereként tartanak számon.

Egészséges állapotban a mikroglia sejtek aktívan részt vesznek az AβO eltávolításában, ezáltal hozzájárulnak az agyi homeosztázis fenntartásához. Az Alzheimer-kór során azonban ezeknek a sejteknek az aktivitása az AβO hatására kóros mértékben megnő, és gyulladásos mediátorokat szabadítanak fel, amelyek károsítják a környező neuronokat. Az újonnan kifejlesztett chip úgy működik, hogy folyadékot áramoltat egy mikroszkopikus csatornán keresztül, amelyben mikroglia sejtek helyezkednek el. Az áramlás mechanikai ingert jelent a sejtek számára, és lehetővé teszi annak vizsgálatát, milyen mértékben képesek megtapadni az aljzaton. A vizsgálatok során megfigyelték, hogy az AβO magasabb koncentrációja vagy hosszabb expozíciós idő esetén a mikroglia sejtek tapadási képessége jelentősen csökken, ami a betegség előrehaladásának fizikai jeleként értelmezhető.

A hagyományos Alzheimer-diagnosztikai módszerek gyakran különféle jelölőanyagokat – például festékeket vagy antitesteket – alkalmaznak a sejtek vagy fehérjék kimutatására, amelyek előkészítése időigényes, költséges, és jellemzően csak statikus képet nyújtanak a sejtek állapotáról. Ezzel szemben az új mikrofluidikai chip nem igényel jelölést, költséghatékony és képes a sejtek viselkedésének folyamatos nyomon követésére. A kísérletek során 24 órás, magas AβO koncentrációval történő expozíció után a mikroglia sejtek teljesen elveszítették tapadási képességüket, ami életképességük megszűnésére utal.

A tanulmány rávilágít arra, hogy ez az olcsó, hordozható rendszer képes érzékenyen detektálni az Alzheimer-kórhoz társuló immunsejt-viselkedésbeli változásokat, így értékes eszközt jelenthet mind a diagnosztika, mind a gyógyszerfejlesztés területén. Az AβO szerepe az Alzheimer-kór patomechanizmusában központi jelentőségű, mivel ezek az aggregátumok aktiválják a mikroglia sejteket, befolyásolják azok migrációját, apoptózisát, fagocitózisát, valamint a sejtfelszíni receptorok működését. Mindezek hatással vannak a sejtek mechanobiológiai tulajdonságaira, különösen az aljzathoz tapadási képességük mértékére.

A kutatók a BV2 mikroglia sejtvonalat alkalmazva különböző AβO koncentrációk (1 µM, 2,5 µM és 5 µM) mellett vizsgálták a sejtek tapadási képességét. A sejtek számát valós idejű mikroszkópos megfigyeléssel rögzítették, miközben 3 Pa és 7,5 Pa nyírófeszültségnek tették ki őket, amelyek a Reynolds-szám alapján 10-es és 25-ös értéknek feleltek meg. Az eredmények egyértelműen igazolták, hogy a sejtek aljzathoz való tapadási képességének kvantitatív mérése révén az Alzheimer-kór progressziója jól nyomon követhető. A hosszabb AβO expozíció és a magasabb koncentráció egyaránt hozzájárult a mikroglia sejtek tapadási képességének gyengüléséhez.

Ez a mikrofluidikai chip tehát egy in vitro Alzheimer-modellként szolgál, amely lehetőséget nyújt a mikroglia sejtek AβO hatására bekövetkező mechanobiológiai viselkedésének megfigyelésére, és hozzájárulhat a betegség korai felismeréséhez, valamint célzott terápiás megközelítések kidolgozását teheti lehetővé.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Portable device could help scientists track Alzheimer's disease as it unfolds in real time

Alzheimer model chip with microglia BV2 cells

Irodalmi hivatkozás:

Ehsan Yazdanpanah Moghadam et al, Alzheimer model chip with microglia BV2 cells, Microsystems & Nanoengineering (2025). DOI: 10.1038/s41378-024-00862-7