[脳のバリア輸送システムに関する学際的な研究アプローチ、動的インターフェイス]

血液脳関門（BBB）と血液脳脊髄液バリア（BCSFB）は、脳機能をサポートおよび保護するために、さまざまなキャリアを介した輸送システムを所有しています。これらの輸送システムで実施された学際的な研究は、脳の障壁の病態生理学的役割をよりよく理解するだけでなく、合理的な薬物送達の開発と中枢神経系（CNS）のターゲティング戦略のための基盤を提供しました。血液から脳の流入輸送システム、たとえばアミノ酸輸送体LAT1/SLC7A5および身元不明の有機陽イオン輸送体によって認識される薬物は、CNS送達の大きな可能性があると予想されます。それにもかかわらず、P糖タンパク質（MDR1/ABCB1）、乳がん抵抗性タンパク質（BCRP/ABCG2）、多剤耐性タンパク質4（MRP4/ABCC4）などのATP結合カセットトランスポーターを含む流出トランスポーターによって認識された薬物は、低い透過性を示しています。脳の障壁は、脳への分布が低くなります。脳から血液の排出輸送システムは、プロスタグランジンやβ-アミロイドなどの内因性神経毒性化合物の脳クリアランスにも重要な役割を果たします。最近、人間の脳の障壁のトランスポーターの絶対発現レベルを決定するために、定量的ターゲット絶対プロテオミクス（QTAP）に基づく方法を開発しました。トランスポーターの絶対発現レベルに関するデータと固有のトランスポーター活性に関するデータにより、ヒトのin vivo脳関門輸送機能の再構築が可能になります。このレビューでは、BBBおよびBCSFBの輸送システムに関連する最先端の知識と方法論をカバーしています。これは、脳による内因性および生体異物化合物の管理に関する知識と、CNS薬物送達および治療薬のためのこれらの輸送システムの重要性に貢献しています。

The blood-brain barrier (BBB) and the blood-cerebrospinal fluid barrier (BCSFB) possess a variety of carrier-mediated transport systems to support and protect brain function. Multidisciplinary research conducted on these transport systems has provided a foundation not only for understanding the pathophysiological role of the brain barriers better but also for the development of rational drug delivery and targeting strategies for the central nervous system (CNS). Drugs recognized by the blood-to-brain influx transport systems, e.g., an amino acid transporter LAT1/SLC7A5 and an unidentified organic cation transporter, are expected to have a great potential for CNS delivery. Nevertheless, drugs recognized by efflux transporters, including ATP-binding cassette transporters such as P-glycoprotein (MDR1/ABCB1), breast cancer resistance protein (BCRP/ABCG2) and multidrug-resistant protein 4 (MRP4/ABCC4), show low permeability across the brain barriers, resulting in low distribution to the brain. The brain-to-blood efflux transport systems also play an important role in the cerebral clearance of endogenous neurotoxic compounds such as prostaglandins and β-amyloid, the reduction of which is related to disorders of the CNS. Recently, we developed a method based on quantitative targeted absolute proteomics (QTAP) to determine the absolute expression levels of transporters of the human brain barriers. Data on absolute expression levels of transporters together with data on intrinsic transporter activity enables reconstruction of in vivo brain barrier transport function in humans. This review covers cutting-edge knowledge and methodologies related to transport systems at the BBB and BCSFB, which contribute to the knowledge regarding the management of endogenous and xenobiotic compounds by the brain, and the importance of these transport systems for CNS drug delivery and therapeutics.