脑膜炎奈瑟菌 诱导多能干细胞来源的脑内皮细胞的感染

血脑屏障 （BBB） 和脑膜血脑脊液屏障 （mBCSFB） 是将循环与中枢神经系统 （CNS） 分开的极其紧密的细胞屏障，主要由高度特化的脑内皮细胞 （^{BEC） 组成1,2}。BECs通过调节大脑内外的营养物质和废物来维持适当的大脑稳态，同时排除许多毒素、药物和病原体^1,2。当血源性细菌能够与BECs相互作用并穿透BECs形成的屏障并引起炎症时，就会发生细菌性脑膜炎。脑膜炎奈瑟菌（Nm，脑膜炎球菌）是一种革兰氏阴性细菌，定植于10-40%健康个体的鼻咽部，但在某些情况下可引起严重的全身性疾病³。在受影响的个体中，Nm 可以进入血流，在那里它可以引起暴发性紫癜，并穿透 BEC 进入中枢神经系统，从而引起脑膜炎³。Nm 是全球细菌性脑膜炎的主要原因，尽管接种了疫苗，但仍是脑膜炎^{的主要原因 4}.现代医疗干预，如抗生素治疗，使这些疾病得以生存，但那些患有脑膜炎的人往往会留下永久性的神经损伤^5,6。

先前的研究已经确定了有助于 Nm-BEC 相互作用的细菌因子和宿主信号转导 7,8,9,10,11。已鉴定的粘附蛋白和侵入蛋白，如混浊蛋白Opc和IV型菌毛，以及受体如CD147，已经在体外对各种BEC模型进行了研究，但这些模型缺乏许多定义的BBB特性7,9,11,12。对 Nm-BEC 相互作用的完全理解仍然难以捉摸，部分原因是无法利用体内模型、不完全的疫苗接种保护以及体外缺乏强大的人类 BEC 模型。

由于 BEC 的独特特性，在体外模拟 hBEC 一直具有挑战性。与外周内皮细胞相比，BEC 具有许多增强其屏障特性的表型，例如由于复杂的紧密连接而导致的高跨内皮电阻 （TEER）¹²。一旦从大脑微环境中移除，BECs就会迅速失去其屏障特性，从而限制了仅形成弱屏障的原代或永生化体外模型的有用性^12,13。Nm 感染的人类特异性、缺乏稳健的体内模型以及体外模拟人类 BEC 的挑战相结合，需要更好的模型来理解 Nm 和 BEC 之间复杂的宿主-病原体相互作用。最近，使用模型人诱导多能干细胞 （iPSC） 技术，BEC 样细胞来源于 iPSC，可在体内更好地模拟 BEC ¹²、^13、14、15。iPSC-BECs是人类来源的，易于扩展，并且与原代或永生化对应物相比具有预期的BEC表型^12,13,14,15。此外，我们和其他人已经证明 iPSC-BEC 可用于模拟中枢神经系统的各种疾病，例如宿主-病原体相互作用、亨廷顿舞蹈症和导致 Allan-Hurndon-Dudley 综合征的 MCT8 缺乏症 16,17,18,19,20,21.在这里，我们展示了如何从可再生的 iPSC 来源获得 iPSC-BEC，以及用 Nm 感染 iPSC-BEC 导致先天免疫反应的激活。我们认为，该模型可用于研究宿主-病原体相互作用，这在其他体外模型中无法概括，并且在检查与人类特定病原体（如Nm）的相互作用时特别有用。