The etiology of major depression (MDD), a common and complex disorder, remains obscure. Gene expression profiling was conducted on post-mortem brain tissue samples from Brodmann Area 10 (BA10) in the prefrontal cortex from psychotropic drug-free persons with a history of MDD and age, gender, and post-mortem interval-matched normal controls (n=14 pairs of subjects). Microarray analysis was conducted using the Affymetrix Exon 1.0 ST arrays. A set of differential expression changes was determined by dual-fold change-probability criteria (∣average log ratios∣>0.585 [equivalent to a 1.5-fold difference in either direction], P<0.01), whereas molecular pathways of interest were evaluated using Gene Set Enrichment Analysis software. The results strongly implicate increased apoptotic stress in the samples from the MDD group. Three anti-apoptotic factors, Y-box-binding protein 1, caspase-1 dominant-negative inhibitor pseudo-ICE, and the putative apoptosis inhibitor FKGS2, were over-expressed. Gene set analysis suggested up-regulation of a variety of pro- and anti-inflammatory cytokines, including interleukin 1α (IL-1α), IL-2, IL-3, IL-5, IL-8, IL-9, IL-10, IL-12A, IL-13, IL-15, IL-18, interferon gamma (IFNγ), and lymphotoxin α (TNF superfamily member 1). The genes showing reduced expression included metallothionein 1M (MT1M), a zinc-binding protein with a significant function in the modulation of oxidative stress. The results of this study indicate that post-mortem brain tissue samples from BA10, a region that is involved in reward-related behavior, show evidence of local inflammatory, apoptotic, and oxidative stress in MDD.

Current techniques for mimicking the Blood–Brain Barrier (BBB) largely use incubation chambers (Transwell) separated with a filter and matrix coating to represent and to study barrier permeability. These devices have several critical shortcomings: (a) they do not reproduce critical microenvironmental parameters, primarily anatomical size or hemodynamic shear stress, (b) they often do not provide real-time visualization capability, and (c) they require a large amount of consumables. To overcome these limitations, we have developed a microfluidics based Synthetic Microvasculature model of the Blood–Brain Barrier (SyM-BBB). The SyM-BBB platform is comprised of a plastic, disposable and optically clear microfluidic chip with a microcirculation sized two-compartment chamber. The chamber is designed in such a way as to permit the realization of side-by-side apical and basolateral compartments, thereby simplifying fabrication and facilitating integration with standard instrumentation. The individually addressable apical side is seeded with endothelial cells and the basolateral side can support neuronal cells or conditioned media. In the present study, an immortalized Rat Brain Endothelial cell line (RBE4) was cultured in SyM-BBB with a perfusate of Astrocyte Conditioned Media (ACM). Biochemical analysis showed upregulation of tight junction molecules while permeation studies showed an intact BBB. Finally, transporter assay was successfully demonstrated in SyM-BBB indicating a functional model.

The abnormal deposition and intercellular propagation of disease-specific protein play a central role in the pathogenesis of many neurodegenerative disorders. Recent studies share the common observation that the formation of protein oligomers and subsequent pathological filaments is an essential step for the disease. Synucleinopathies such as Parkinson’s disease (PD), dementia with Lewy bodies (DLB) or multiple system atrophy (MSA) are neurodegenerative diseases characterized by the aggregation of the α-synucleinprotein in neurons and/or in oligodendrocytes (glial cytoplasmic inclusions), neuronal loss, and astrogliosis. A similar mechanism of protein Tau-dependent neurodegeneration is a major feature of tauopathies, represented by Alzheimer’s disease (AD), corticobasal degeneration (CBD), progressive supranuclear palsy (PSP), and Pick’s disease (PD). The specific inhibition of the protein misfolding and their interneuronal spreading represents a promising therapeutic strategy against both disease pathology and progression. The most recent research focuses on finding potential applications targeting the pathological forms of proteins responsible for neurodegeneration. This review highlights the mechanisms relevant to protein-dependent neurodegeneration based on the most common disorders and describes current therapeutic approaches targeting protein misfolding and aggregation.