基于分子影像技术的骨髄间充质干细胞移植治疗外周神经损伤的实验研究

Repair of peripheral nerve defect has been the problems besetting clinicians. Our group found in a previous research the tissue-engineered artificial nerve compounded of Schwann cells (SCs) and Bone marrow stromal cells (BMSCs) from adult SD rats for repairing peripheral nerve defect in SD rats achieved positive results, but is unable to monitor changes and fate of BMSCs transplanted in vivo. In order to clarify the fate of transplanted stem cells in vivo and optimize stem cell treatments, the project intends to propose the tissue-engineered artificial nerve compounded of adult SD rats BMSCs double marked with red fluorescent protein (RFP) and Luciferase alone or with adult SD rats SCs together will be transplanted into sciatic nerve defect model of SD rat, Molecular imaging in Fluc Reporter Gene regulated by specific promoter of Neuroglia, lively, dynamically monitors survival, migration and differentiation of BMSCs transplanted in target organization and probes into the relationship of changes of BMSCs transplanted in vivo with its effect. It can provide new technologies and new ideas for clinical BMSCs transplantation in the treatment of peripheral nerve injury.

外周神经缺损的修复一直是困扰临床工作者的难题。本课题组在前期的研究中发现将成年SD大鼠许旺细胞（SCs）和成年SD大鼠骨髓间充质干细胞（BMSCs）共同复合组织工程化人工神经修复外周神经缺损的SD大鼠取得了肯定的效果，但是移植的干细胞在体内的变化和转归仍不清楚。为了阐明移植的干细胞在体内的命运，优化干细胞治疗措施，本项目拟提出:用红色荧光蛋白(RFP)和荧光素酶（Luciferase）基因双重标记成年SD大鼠BMSCs单独或与成年SD大鼠SCs共同复合组织工程化人工神经移植入SD大鼠坐骨神经缺损模型，利用神经胶质细胞特异性启动子调控的Fluc报告基因分子成像，活体、动态地监测移植的BMSCs在靶组织内存活、迁移、分化情况，并探讨BMSCs活体动态变化与其治疗效果的关系。为临床BMSCs移植治疗外周神经损伤的方案优化提供新技术和新思路。

本课题组在前期的研究中发现干细胞复合组织工程化人工神经移植修复外周神经缺损的SD大鼠取得了肯定的效果。但是移植的干细胞在体内的变化和转归仍不清楚。为了阐明移植的干细胞在体内的命运，优化干细胞治疗措施，本项目用红色荧光蛋白(RFP)和荧光素酶（Luciferase）基因双重标记成年SD大鼠BMSCs、ADSCs单独或与成年SD大鼠SCs共同复合组织工程化人工神经移植入SD大鼠坐骨神经缺损模型，利用神经胶质细胞特异性启动子调控的Fluc报告基因分子成像，活体、动态地监测移植的干细胞在靶组织内存活、迁移、分化情况， 研究发现BMSCs、ADSCs在体外共培养体系经SCs诱导后3天向SCs方向分化；SCs和BMSCs或ADSCs共移植组与单一BMSCs悬液组、单一ADSCs悬液组，单一SCs悬液组相比修复神经损伤的效果最好，最接近自体神经移植修复效果；其它三组单一细胞移植组比空导管修复效果好；三组单一细胞移植组修复效果相差不大；活体成像对移植入大鼠体内的BMSCs、ADSCs进行实时监控发现共移植组与单一干细胞移植组相比，在移植后第七天可检测到较强Bio-luminescence信号，此信号可维持两周，以后逐渐衰减，移植一个月后Bio-luminescence信号消失。移植修复术后8周，共移植组大鼠免疫荧光组织化学检测发现再生轴突已经由组织工程化人工神经的近侧端到达远侧端，剩余存活干细胞沿轴突排列分布。本项目的研究结果成功地运用了分子影像技术，活体、动态地监测移植的干细胞在相应的靶组织内的存活、迁移、分化和长期命运。通过比较不同移植组干细胞分化效率与功能疗效的关系以及组织学验证结果等关键信息阐明干细胞及其分化的细胞在体内的动态迁移变化规律与治疗机制，为临床干细胞治疗方案的制定和优化提供了新思路、新技术和新方法。