Human mini-brains for reconstituting central nervous system disorders

神经科学 痴呆 创伤性脑损伤 中枢神经系统 疾病 淋巴系统 人脑 医学 血管性痴呆 生物 病理 精神科 脑脊液
作者
Yeon June Kang,Yingqi Xue,Jae Hee Shin,Hansang Cho
出处
期刊:Lab on a Chip [Royal Society of Chemistry]
卷期号:23 (5): 964-981 被引量:3
标识
DOI:10.1039/d2lc00897a
摘要

Neurological disorders in the central nervous system (CNS) are progressive and irreversible diseases leading to devastating impacts on patients' life as they cause cognitive impairment, dementia, and even loss of essential body functions. The development of effective medicines curing CNS disorders is, however, one of the most ambitious challenges due to the extremely complex functions and structures of the human brain. In this regard, there are unmet needs to develop simplified but physiopathologically-relevant brain models. Recent advances in the microfluidic techniques allow multicellular culture forming miniaturized 3D human brains by aligning parts of brain regions with specific cells serving suitable functions. In this review, we overview designs and strategies of microfluidics-based human mini-brains for reconstituting CNS disorders, particularly Alzheimer's disease (AD), Parkinson's disease (PD), traumatic brain injury (TBI), vascular dementia (VD), and environmental risk factor-driven dementia (ERFD). Afterward, the applications of the mini-brains in the area of medical science are introduced in terms of the clarification of pathogenic mechanisms and identification of promising biomarkers. We also present expanded model systems ranging from the CNS to CNS-connecting organ axes to study the entry pathways of pathological risk factors into the brain. Lastly, the advantages and potential challenges of current model systems are addressed with future perspectives.

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