Neisseria meningitidis Infecção de Células-Tronco Pluripotentes Induzidas Derivadas do Endotélio Cerebral

A barreira hematoencefálica (BHE) e a barreira meníngea sangue-LCR (mBCSFB) são barreiras celulares extremamente apertadas que separam a circulação do sistema nervoso central (SNC) e são compostas principalmente por células endoteliais cerebrais (CEBs) altamente ^{especializadas1,2}. Juntas, as CEBs mantêm a homeostase cerebral adequada, regulando nutrientes e resíduos dentro e fora do cérebro, enquanto excluem muitas toxinas, drogas e patógenos ^1,2. A meningite bacteriana ocorre quando as bactérias transmitidas pelo sangue são capazes de interagir e penetrar na barreira formada pelas CEBs e causar inflamação. Neisseria meningitidis (Nm, meningococo) é uma bactéria Gram-negativa que coloniza a nasofaringe de 10% a 40% dos indivíduos saudáveis, mas em alguns casos pode causar doença sistêmica grave³. Nos indivíduos afetados, o Nm pode ter acesso à corrente sanguínea, onde pode causar púrpura fulminante, bem como penetrar nas CEBs que têm acesso ao SNC, causando meningite³. O Nm é uma das principais causas de meningite bacteriana em todo o mundo e, apesar dos esforços de vacinação, ainda é uma causa primária de meningite4. A intervenção médica moderna, como o tratamento com antibióticos, tem tornado essas condições sobreviventes, no entanto, aqueles afetados com meningite muitas vezes ficam com danos neurológicos permanentes ^5,6.

Estudos prévios identificaram fatores bacterianos e sinalização do hospedeiro que contribuem para as interações Nm-BEC 7,8,9,10,11. As adesinas e invasinas identificadas, como a proteína de opacidade Opc e pili tipo IV, bem como receptores como CD147, têm sido conduzidas em vários modelos de BEC in vitro, porém esses modelos carecem de muitas propriedades definidoras de BHE7,9,11,12. A compreensão completa das interações Nm-BEC permanece indefinida devido parcialmente à incapacidade de utilizar modelos in vivo, proteção vacinal incompleta e falta de modelos BEC humanos robustos in vitro.

A modelagem de hBECs in vitro tem sido um desafio devido às propriedades únicas das CEBs. Comparadas às células endoteliais periféricas, as CEBs apresentam uma série de fenótipos que potencializam suas propriedades de barreira, como a alta resistência elétrica transendotelial (TEER) devido às tight junctions complexas¹². Uma vez removidas do microambiente cerebral, as CEBs perdem rapidamente suas propriedades de barreira, limitando a utilidade de modelos primários ou imortalizados in vitro, que formam apenas uma barreira fraca^12,13. A combinação da especificidade humana de infecções por Nm, a falta de modelos robustos in vivo e os desafios para modelar as CEBs humanas in vitro criam a necessidade de melhores modelos para entender a complexa interação patógeno-hospedeiro entre Nm e CEBs. Recentemente, utilizando tecnologias modelo de células-tronco pluripotentes induzidas por humanos (iPSC), células semelhantes a ECEC têm sido derivadas de iPSCs que melhor mimetizam as CEBs in vivo^12,13,14,15. As iPSC-BECs são de origem humana, facilmente escaláveis e possuem fenótipos BEC esperados em comparação com suas contrapartes primárias ou imortalizadas^12,13,14,15. Além disso, nós e outros demonstramos que as iPSC-BECs são úteis para modelar várias doenças do SNC, como interação patógeno-hospedeiro, doença de Huntington e deficiência de MCT8 que causa a síndrome de Allan-Hurndon-Dudley16,17,18,19,20,21. Aqui, demonstramos como derivar iPSC-BECs de fontes renováveis de iPSC e a infecção de iPSC-BECs com Nm levando à ativação da resposta imune inata. Acreditamos que este modelo é útil para interrogar a interação patógeno-hospedeiro que não pode ser recapitulada em outros modelos in vitro e é especialmente útil quando examinamos interações com patógenos humanos específicos, como o Nm.