高分子ナノ粒子の鼻から脳への輸送は、嗅覚神経細胞ではなく、免疫センチネルによって媒介される

The Nose-To-Brain Transport of Polymeric Nanoparticles Is Mediated by Immune Sentinels and Not by Olfactory Sensory Neurons.

• Murali Kumarasamy
• Alejandro Sosnik

抄録

嗅上皮（OE）を介したナノ粒子の鼻から脳への（N-to-B）輸送メカニズムは完全には解明されていない。ほとんどの研究では、嗅細胞を完全に取り除いた鼻上皮細胞モデルを利用しています。本研究では、重要な細胞経路に光を当てることを目的として、17-483 nm の大きさの高分子ナノ粒子と、新生ラットの嗅球（OB）、嗅上皮（OE）および皮質から分離された一次嗅覚ニューロン、皮質ニューロン、ミクログリアとの相互作用を初めて研究しました。異なるナノ粒子の良好な細胞適合性を実証した後、共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡によるナノ粒子の取り込みをモニターした。その結果、嗅覚ニューロンも前脳ニューロンもナノ粒子を内包しないことが明らかになった。逆に、嗅覚と皮質のミクログリアがそれぞれの特徴に依存せずにナノ粒子を貪食することが実証された。全体的に、我々の知見は、N-to-Bナノ粒子輸送におけるミクログリアの関与の可能性とニューロンの関与の可能性が低いことを示す最初の明確な証拠を示すものである。さらに、このアプローチは、ナノ安全性とナノ毒性学およびナノメディシンにおけるN-to-B経路の主要な細胞プレーヤーによるナノ材料の生体適合性、取り込み、および輸送をスクリーニングするための全く新しい実験ツールとして浮上している。

The nose-to-brain (N-to-B) transport mechanism of nanoparticles through the olfactory epithelium (OE) is not fully understood. Most research utilized nasal epithelial cell models completely deprived of olfactory cells. Aiming to shed light into key cellular pathways, in this work, for the first time, the interaction of polymeric nanoparticles in a 17-483 nm size range and with neutral and negatively and positively charged surfaces with primary olfactory sensory neurons, cortical neurons, and microglia isolated from olfactory bulb (OB), OE, and cortex of newborn rats is investigated. After demonstrating the good cell compatibility of the different nanoparticles, the nanoparticle uptake by confocal laser scanning fluorescence microscopy is monitored. Our findings reveal that neither olfactory nor forebrain neurons internalize nanoparticles. Conversely, it is demonstrated that olfactory and cortical microglia phagocytose the nanoparticles independently of their features. Overall, our findings represent the first unambiguous evidence of the possible involvement of microglia in N-to-B nanoparticle transport and the unlikely involvement of neurons. Furthermore, this approach emerges as a completely new experimental tool to screen the biocompatibility, uptake, and transport of nanomaterials by key cellular players of the N-to-B pathway in nanosafety and nanotoxicology and nanomedicine.

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