Neisseria meningitidis İndüklenmiş Pluripotent Kök Hücre Kaynaklı Beyin Endotel Hücrelerinin Enfeksiyonu

Kan-beyin bariyeri (BBB) ve meningeal kan-BOS bariyeri (mBCSFB), dolaşımı merkezi sinir sisteminden (CNS) ayıran ve esas olarak oldukça özelleşmiş beyin endotel hücrelerinden (BEC’ler) oluşan son derece sıkı hücresel ^{bariyerlerdir1,2}. Birlikte, BEC’ler birçok toksin, ilaç ve patojeni hariç tutarken, beynin içindeki ve dışındaki besinleri ve atık ürünleri düzenleyerek uygun beyin homeostazını korur ^1,2. Bakteriyel menenjit, kan yoluyla bulaşan bakteriler BEC’lerle etkileşime girebildiğinde ve BEC’ler tarafından oluşturulan bariyere nüfuz edebildiğinde ve iltihaplanmaya neden olduğunda ortaya çıkar. Neisseria meningitidis (Nm, meningokok), sağlıklı bireylerin %10\u201240’ında nazofarenksi kolonize eden Gram negatif bir bakteridir, ancak bazı durumlarda ciddi sistemik hastalığa neden olabilir³. Etkilenen bireylerde Nm, purpura fulminans’a neden olabileceği kan dolaşımına erişebilir ve ayrıca menenjite neden olan CNS’ye erişim sağlayan BEC’lere nüfuz edebilir³. Nm, dünya çapında bakteriyel menenjitin önde gelen bir nedenidir ve aşılama çabalarına rağmen hala menenjitin birincil nedenidir⁴. Antibiyotik tedavisi gibi modern tıbbi müdahaleler bu koşulları hayatta kalmayı mümkün kılmıştır, ancak menenjitten etkilenenler genellikle kalıcı nörolojik hasarla kalmaktadır ^5,6.

Önceki çalışmalar, Nm-BEC etkileşimlerine^katkıda bulunan bakteriyel faktörleri ve konakçı sinyallerini tanımlamıştır 7,8,9,10,11. Opaklık proteini Opc ve tip-IV pili gibi tanımlanan adhezinler ve invazinlerin yanı sıra CD147 gibi reseptörler, in vitro olarak çeşitli BEC modellerinde gerçekleştirilmiştir, ancak bu modeller birçok tanımlayıcı BBB özelliğinden yoksundur 7,9,11,12. Nm-BEC etkileşimlerinin tam olarak anlaşılması, kısmen in vivo modellerin kullanılamaması, eksik aşı koruması ve in vitro sağlam insan BEC modellerinin olmaması nedeniyle zor olmaya devam etmektedir.

HCEC’lerin in vitro modellenmesi, BEC’lerin benzersiz özellikleri nedeniyle zor olmuştur. Periferik endotel hücreleri ile karşılaştırıldığında, BEC’ler, karmaşık sıkı bağlantılar nedeniyle yüksek trans-endotelyal elektrik direnci (TEER) gibi bariyer özelliklerini artıran bir dizi fenotipe sahiptir¹². Beyin mikroçevresinden çıkarıldıktan sonra, BEC’ler, yalnızca zayıf bir bariyer oluşturan birincil veya ölümsüzleştirilmiş in vitro modellerin kullanışlılığını sınırlayan bariyer özelliklerini hızla kaybeder^12,13. Nm enfeksiyonlarının insan özgüllüğü, sağlam in vivo modellerin eksikliği ve insan BEC’lerinin in vitro modellenmesindeki zorlukların birleşimi, Nm ve BEC’ler arasındaki karmaşık konakçı-patojen etkileşimini anlamak için daha iyi modellere ihtiyaç yaratır. Son zamanlarda, model insan kaynaklı pluripotent kök hücre (iPSC) teknolojileri kullanılarak, BEC benzeri hücreler, in vivo BEC’leri daha iyi taklit eden iPSC’lerden türetilmiştir ^12,13,14,15. iPSC-BEC’ler insan kökenlidir, kolayca ölçeklenebilir ve birincil veya ölümsüzleştirilmiş muadillerine kıyasla beklenen BEC fenotiplerine sahiptir^12,13,14,15. Ek olarak, biz ve diğerleri, iPSC-BEC’lerin konak-patojen etkileşimi, Huntington hastalığı ve Allan-Hurndon-Dudley sendromuna neden olan MCT8 eksikliği gibi CNS’nin çeşitli hastalıklarını modellemek için yararlı olduğunu gösterdik 16,17,18,19,20,21. Burada, yenilenebilir iPSC kaynaklarından iPSC-BEC’lerin nasıl türetileceğini ve doğuştan gelen bağışıklık tepkisinin aktivasyonuna yol açan iPSC-BEC’lerin Nm ile enfeksiyonunun nasıl türetileceğini gösteriyoruz. Bu modelin, diğer in vitro modellerde özetlenemeyen konakçı-patojen etkileşimini sorgulamak için yararlı olduğuna ve özellikle Nm gibi insana özgü patojenlerle etkileşimleri incelerken yararlı olduğuna inanıyoruz.