对小鼠和斑马鱼的新研究发现了形成和维持血脑屏障所需的遗传信号。这一发现可以让科学家控制血脑屏障的通透性，从而提供一种更有效的方法将药物输送到大脑以治疗中风、神经退行性疾病、精神疾病和癌症。

研究人员将荧光染料（蓝色）注入一种基因突变的斑马鱼体内，这种基因突变改变了血脑屏障的通透性，导致血脑屏障仅在大脑的某些部位从血管（粉红色）中渗出

血脑屏障（BBB）是一个由特化细胞组成的紧密交错的系统，它形成了一层分层的半透膜，具有双重作用：防止毒素或病原体从血液进入大脑，同时又允许重要的营养物质通过。

但是，BBB的保护功能可能会阻碍向大脑输送治疗癌症、中风或神经退行性疾病（如帕金森氏症或阿尔茨海默氏症）的有效药物。多年来，人们开发了不同的方法来增加BBB的通透性或渗漏性，以实现药物的输送治疗，包括使用磁性纳米粒子、超声波和工程脂肪细胞。

现在，哈佛医学院研究人员的一项新研究确定了产生BBB发育和维持所需信号的基因，并可能发现了一种控制BBB屏障通透性的方法。

研究人员早就知道BBB的通透性受周围环境中细胞的控制，但这些细胞中的基因仍然不为人知。直到本研究的研究人员开始研究斑马鱼的BBB，问题才开始有了答案。

在之前对透明斑马鱼的研究中，研究人员发现了一种名为mfsd2aa的基因，当这种基因发生突变时，会导致整个大脑的BBB发生渗漏。但是，在某些鱼类中，只有前脑和中脑的屏障是可渗透的，后脑则不然。

该研究的第一作者娜塔莎-奥布朗（Natasha O'Brown）说："这一观察结果让我找到了导致血脑屏障区域性通透的基因。"

在目前的研究中，研究人员在斑马鱼和小鼠身上进行了进一步的实验。他们发现，BBB的区域特异性破坏与spock1基因突变有关，该基因在整个视网膜、大脑和脊髓的神经细胞中表达，但不在构成BBB的细胞中表达。

他们观察到，Spock1基因突变的动物的内皮细胞中有更多的囊泡，而内皮细胞是BBB的关键组成成分。小泡是一种气泡状膜，可储存和运输细胞产物，并能携带大分子穿过屏障。它们的基底膜也较小，基底膜是内皮细胞和周细胞之间的蛋白质网络，这些细胞对血管的形成和BBB的维持非常重要。

RNA分析显示，Spock1改变了BBB中内皮细胞和周细胞的基因表达，但没有改变其他类型脑细胞的基因表达。给斑马鱼大脑注射人Spock1蛋白后，内皮细胞和周细胞在分子水平上得到修复，恢复了约50%的BBB功能。基于这一发现，研究人员得出结论认为，神经元产生的Spock1蛋白在胚胎发育过程中启动了BBB的形成，并在整个成年期帮助维持BBB。

"Spock1是一种有效的神经分泌信号，它能够促进和诱导这些血管的屏障特性；没有它，就不会有功能性血脑屏障，"O'Brown说。"它就像煤气灶上的火花，提供了一个提示，告诉屏障程序开启。"

研究人员说，他们的研究提供了一个更完整的血脑屏障通透性图谱。它为开发以spock1为靶点的治疗药物打开了大门，有可能改善帕金森氏症、阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病和精神疾病的治疗。

O'Brown说："这并不是科学家们发现的第一个神经信号，但它是第一个来自神经元的信号，似乎专门调节屏障特性。我认为，这使它成为一种尝试拨动开关的有效工具。"

研究人员接下来将研究不同的周细胞如何受到spock1信号的影响。他们还想看看施用spock1是否能对抗中风对BBB的影响。

这项研究的论文发表在《发育细胞》（Developmental Cell）杂志上。