这是一篇综述性论文（类型b）。
本文由Mohamed Abd Naceur Ammar、Simona Dobiasova、Iris Chiara Salaroglio、Sihem Hmissa、Nabiha Missaoui和Chiara Riganti共同撰写，其中Nabiha Missaoui与Chiara Riganti为共同通讯作者。研究团队分别来自意大利都灵大学肿瘤学系及分子生物技术中心，以及突尼斯苏塞大学医学院肿瘤发生与肿瘤进展研究实验室。该文于2026年发表于期刊 *Fluids and Barriers of the CNS*，题为“Modeling blood–brain barrier–glioblastoma interactions: implications for chemoresistance and therapeutic targeting”。文章系统综述了血脑屏障（blood–brain barrier，BBB）与胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）之间相互作用的研究模型，重点探讨这些模型在理解化疗耐药性及优化治疗策略中的意义。
本文的核心论点是：胶质母细胞瘤的治疗失败在很大程度上归因于血脑屏障对药物渗透的限制，以及血脑屏障与肿瘤微环境之间复杂且动态的相互作用。要深入理解这一过程并提高临床前研究的预测价值，必须发展和整合多种体外与体内模型。围绕这一核心论点，文章从以下几个主要观点展开论述。
第一，血脑屏障的完整解剖与生理结构是理解其与GBM相互作用的基础。 文章首先详细阐述了血脑屏障的多细胞与非细胞组成。细胞成分包括脑微血管内皮细胞（brain microvascular endothelial cells，BMECs）、周细胞（pericytes，PCs）和星形胶质细胞（astrocytes，ACs）的终足，以及神经血管单元中的小胶质细胞。BMECs之间的紧密连接（tight junctions，TJs）和黏附连接（adherens junctions，AJs）是维持高跨内皮电阻（transendothelial electrical resistance，TEER）的关键结构，其中紧密连接蛋白如occludin、claudins和ZO-1限制了细胞旁转运。非细胞成分则包括基底膜（basement membrane，BM）和内皮糖萼（glycocalyx，GCX），它们在结构支撑、静电屏障和信号调控中发挥重要作用。文章进一步指出，血脑屏障的屏障功能依赖于这些组分的协同平衡，任何一方的退化或损伤——如衰老或神经炎症过程中出现的糖萼破坏、基底膜增厚或周细胞丢失——都会导致屏障功能障碍。
第二，血脑屏障的物质转运机制决定了药物递送的效率与限度。 文章系统总结了跨越血脑屏障的主要转运途径。转运体介导的转胞吞（transporter-mediated transcytosis，TMT）主要针对小分子营养物质和部分药物前体，如葡萄糖转运体GLUT1和大型中性氨基酸转运体LAT1。受体介导的转胞吞（receptor-mediated transcytosis，RMT）则利用转铁蛋白受体（transferrin receptor，TfR）、胰岛素受体和低密度脂蛋白受体等介导大分子物质运输，是当前脑靶向药物递送的重要策略基础。细胞介导的转胞吞（cell-mediated transcytosis，CMT）涉及免疫细胞跨越血脑屏障的过程。主动转运主要由ATP结合盒（ATP-binding cassette，ABC）转运体家族执行，其中P-糖蛋白（P-gp/ABCB1）和乳腺癌耐药蛋白（BCRP/ABCG2）是限制药物进入脑实质的最主要外排泵。被动转运则分为亲脂性分子的跨细胞途径和亲水性小分子的细胞旁途径。这些机制共同构成了药物递送的“守门”系统，也解释了为何大多数化疗药物难以在脑内达到有效治疗浓度。
第三，GBM中的血脑肿瘤屏障（blood-brain tumor barrier，BTB）在结构和功能上具有高度异质性，这是导致化疗耐药的重要肿瘤外源性因素。 文章指出，在GBM肿瘤核心区域，血脑屏障常表现为严重破坏，血管通透性增加，但同时新生血管结构紊乱，导致药物分布不均和缺氧区域形成。而在肿瘤侵袭边缘和瘤周脑组织（brain-adjacent-to-tumor，BAT）区域，血脑屏障在很大程度上仍保持完整的屏障表型，使得浸润的GBM细胞能够逃避药物治疗，成为肿瘤复发的根源。与此相关的肿瘤外源性耐药机制包括：缺氧诱导HIF-1α上调P-gp和BCRP表达；GBM细胞释放的多种可溶性因子（如VEGF、IL-6、IL-8、bradykinin等）和细胞外囊泡破坏紧密连接完整性；GBM干细胞（cancer stem cells，CSCs）富集于缺氧微环境并高表达ABC转运体。此外，GBM细胞本身也高表达P-gp和BCRP，进一步降低细胞内药物蓄积。文章还特别指出，性别因素在GBM进展和血脑屏障功能中具有显著影响，例如雌性小鼠中17β-雌二醇可降低脑毛细血管BCRP活性，而雄性小鼠在创伤性脑损伤后紧密连接蛋白下降更为显著。
第四，现有静态和动态体外模型在再现血脑屏障–GBM界面方面各有优势与局限。 在静态模型方面，单层培养模型（如使用HCMEC/D3细胞系）操作简便、通量高，但缺乏神经血管单元的其他细胞组分和流体剪切力，导致TEER值偏低、屏障功能不完整。静态共培养模型通过Transwell系统将BMECs与星形胶质细胞和周细胞进行接触或非接触共培养，可部分恢复屏障表型，用于研究细胞间旁分泌信号和药物通透性。三元共培养模型进一步提高了生物学真实性，但仍无法模拟血流动力学。在动态模型方面，微流控（microfluidic）模型或器官芯片（organ-on-a-chip，OOC）平台能够施加生理流体剪切力，并允许实时成像和高通量筛选。水凝胶（hydrogel）模型通过三维细胞外基质样支架提供力学和生化信号，促进细胞自组织形成微通道结构。类器官（organoid）模型则利用人类多能干细胞自组织形成包含内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞的三维结构，能够再现紧密连接蛋白高表达、外排泵功能活跃等血脑屏障特征，被认为是最有前景的动态平台之一。然而，这些体外模型均无法完全复制体内肿瘤血管的异质性、免疫环境以及系统药代动力学。
第五，动物模型仍然是连接体外研究与临床转化的关键桥梁。 文章将动物模型分为三类：异种移植模型（xenograft models）、基因工程小鼠模型（genetically engineered mouse models，GEMMs）和同系小鼠模型（syngeneic mouse models）。异种移植模型又分为细胞系来源（cell line-derived xenograft，CLX）和患者来源（patient-derived xenograft，PDX）两类。PDX模型保留了患者肿瘤的组织病理学和分子特征，最适合用于研究血脑屏障相互作用和药物穿透。原位移植模型能够再现脑内微环境，而皮下异位移植虽然操作简单但无法模拟脑特异性相互作用。GEMMs通过Cre-loxP、CRISPR/Cas9等技术引入Egfr、Pten、Nf1等基因改变，可模拟GBM的自发发生过程。同系小鼠模型如GL261和CT2A具有完整的免疫系统，适合评估免疫治疗策略。此外，利用Abcb1和Abcg2基因敲除小鼠进行的药代动力学研究揭示了P-gp和BCRP在限制药物脑内分布中的关键作用。例如，elacridar可显著增加sunitinib和erlotinib的肿瘤内浓度，但对BCRP底物的增透效果有限。值得注意的是，ABC转运体抑制剂对完整血脑屏障区域的药物渗透改善作用有限，提示屏障功能的恢复还涉及其他非转运体机制。
第六，针对血脑屏障的药物递送策略正在从单一物理破坏向多模式、靶向化方向发展。 文章总结了当前改善BTB药物递送的多种策略，包括聚焦超声联合微泡、高渗性药物如甘露醇、激光间质热疗等物理性屏障开放手段，以及纳米载体系统。脂质体是研究最深入的纳米载体之一，但普通脂质体跨完整血脑屏障的效率有限，免疫脂质体（如靶向EGFR的多柔比星脂质体）在GBM中显示出较高的肿瘤特异性但难以穿透完整屏障。固体脂质纳米颗粒（solid lipid nanoparticles，SLNs）和胶束制剂可通过吸附载脂蛋白或表面功能化实现受体介导的转胞吞。细胞外囊泡和仿生纳米颗粒因其良好的生物相容性和跨越屏障能力而受到关注。抗体药物偶联物（antibody-drug conjugates，ADCs）如trastuzumab deruxtecan已在HER2阳性乳腺癌脑转移中显示出疗效，但其在中枢神经系统的脱靶毒性仍是重要限制。
总体而言，本文的学术价值在于提供了一个整合性的分析框架，将血脑屏障的基础生物学、GBM的耐药机制与现有的实验模型体系联系起来。其应用价值体现在为研究者选择合适的模型提供了明确依据：静态模型适用于初步药物筛选和机制研究，动态模型（尤其是类器官模型）更适合研究三维结构和细胞间通讯，而动物模型则是药代动力学和免疫治疗评估不可替代的工具。文章强调，未来优化和组合这些模型对于阐明肿瘤外源性耐药机制、发现新的治疗靶点以及提高从临床前到临床的转化成功率具有关键意义。