對小鼠和斑馬魚的新研究發現了形成和維持血腦屏障所需的遺傳信號。這一發現可以讓科學家控制血腦屏障的通透性，從而提供一種更有效的方法將藥物輸送到大腦以治療中風、神經退行性疾病、精神疾病和癌症。

研究人員將熒光染料（藍色）注入一種基因突變的斑馬魚體內，這種基因突變改變了血腦屏障的通透性，導致血腦屏障僅在大腦的某些部位從血管（粉紅色）中滲出

血腦屏障（BBB）是一個由特化細胞組成的緊密交錯的系統，它形成了一層分層的半透膜，具有雙重作用：防止毒素或病原體從血液進入大腦，同時又允許重要的營養物質通過。

但是，BBB的保護功能可能會阻礙向大腦輸送治療癌症、中風或神經退行性疾病（如帕金森氏症或阿爾茨海默氏症）的有效藥物。多年來，人們開發了不同的方法來增加BBB的通透性或滲漏性，以實現藥物的輸送治療，包括使用磁性納米粒子、超聲波和工程脂肪細胞。

現在，哈佛醫學院研究人員的一項新研究確定了產生BBB發育和維持所需信號的基因，並可能發現了一種控制BBB屏障通透性的方法。

研究人員早就知道BBB的通透性受周圍環境中細胞的控制，但這些細胞中的基因仍然不為人知。直到本研究的研究人員開始研究斑馬魚的BBB，問題才開始有了答案。

在之前對透明斑馬魚的研究中，研究人員發現了一種名為mfsd2aa的基因，當這種基因發生突變時，會導致整個大腦的BBB發生滲漏。但是，在某些魚類中，只有前腦和中腦的屏障是可滲透的，後腦則不然。

該研究的第一作者娜塔莎-奧布朗（Natasha O’Brown）說：”這一觀察結果讓我找到了導致血腦屏障區域性通透的基因。”

在目前的研究中，研究人員在斑馬魚和小鼠身上進行了進一步的實驗。他們發現，BBB的區域特異性破壞與spock1基因突變有關，該基因在整個視網膜、大腦和脊髓的神經細胞中表達，但不在構成BBB的細胞中表達。

他們觀察到，Spock1基因突變的動物的內皮細胞中有更多的囊泡，而內皮細胞是BBB的關鍵組成成分。小泡是一種氣泡狀膜，可儲存和運輸細胞產物，並能攜帶大分子穿過屏障。它們的基底膜也較小，基底膜是內皮細胞和周細胞之間的蛋白質網絡，這些細胞對血管的形成和BBB的維持非常重要。

RNA分析顯示，Spock1改變了BBB中內皮細胞和周細胞的基因表達，但沒有改變其他類型腦細胞的基因表達。給斑馬魚大腦注射人Spock1蛋白後，內皮細胞和周細胞在分子水平上得到修復，恢復了約50%的BBB功能。基於這一發現，研究人員得出結論認為，神經元產生的Spock1蛋白在胚胎髮育過程中啟動了BBB的形成，並在整個成年期幫助維持BBB。

“Spock1是一種有效的神經分泌信號，它能夠促進和誘導這些血管的屏障特性；沒有它，就不會有功能性血腦屏障，”O’Brown說。”它就像煤氣灶上的火花，提供了一個提示，告訴屏障程序開啟。”

研究人員說，他們的研究提供了一個更完整的血腦屏障通透性圖譜。它為開發以spock1為靶點的治療藥物打開了大門，有可能改善帕金森氏症、阿爾茨海默氏症等神經退行性疾病和精神疾病的治療。

O’Brown說：”這並不是科學家們發現的第一個神經信號，但它是第一個來自神經元的信號，似乎專門調節屏障特性。我認為，這使它成為一種嘗試撥動開關的有效工具。”

研究人員接下來將研究不同的周細胞如何受到spock1信號的影響。他們還想看看施用spock1是否能對抗中風對BBB的影響。

這項研究的論文發表在《發育細胞》（Developmental Cell）雜誌上。