MSCs在中枢神经损伤模型中向神经元样细胞功能分化的在体MRI示踪研究

干细胞功能分化在中枢神经损伤修复中起重要作用，但目前其机制尚不明确。需在活体上得到移植细胞迁移、分化与发挥功能的证据，申请者将转染Gd的骨髓间充质干细胞（MSCs）植入脊髓损伤模型，已在MRI下观察到移植细胞在体内的迁移和分布情况。为进一步探讨MSCs功能分化修复脊髓损伤的机制，本研究用酶解激活方式报告干细胞在活体内的功能分化状态，结合基因工程、化学合成等技术，构建非水溶性Gd标记物，该标记物可被神经元分化标志NF-200依赖性脂肪酶转化为水溶性Gd后在MRI下显像，当MSCs分化为神经元样细胞时，MRI信号强度增高，该增高与NF-200的表达量成正相关，通过免疫组化(NF-200、NSE)、原位杂交等证明MRI的发现，并在体监测MSCs的动态分化情况，阐明细胞分化促进损伤修复的机制，使用干预手段调控提高内环境作用下MSCs向神经元样细胞分化的比例，从而为促进神经损伤功能的修复提供实验依据

本课题完成较好，已经取得大部分预期结果，并且在原来计划的基础上进行了课题的延伸研究，发表相关学术论文10余篇，其中SCI论文3篇，会议论文1篇；培养博士生2名，硕士生2名等。本研究分别采用Gd和Fe标记损伤原位和蛛网膜下腔移植的BMSCs，以3T MRI和小动物线圈追踪移植细胞在体内的迁移和分布，并与GFP标记的病理结果、功能评分的改善等相验证，全面客观的评价移植细胞在脊髓损伤模型中的迁移和分布。BMSCs通过不同途径移植入大鼠脊髓损伤模型中后可以迁移到损伤区域存活并发挥功能，磁性标记体内示踪可以全面、客观评价移植细胞的迁移与分布。本实验所得资料可为揭示BMSCs修复脊髓损伤的机制提供实验依据；建立的标记方法高效低毒，适用于动态追踪BMSCs和其它细胞的体内示踪，尤其适用于大动物如灵长类中的示踪及未来的临床研究。.实验总结:.（一）合成脂肪酶激活型磁共振对比剂“Gd-DTPA-FA”.1) Gd-DTPA / Jetpei能有效标记BMSCs，标记不影响细胞的生物学活性。.2) SPIO能有效标记BMSCs，标记不影响细胞的生物学活性。.（二）骨髓间充质干细胞分离、纯化及其鉴定，BMSCs的诱导分化为神经元样细胞。.（三）BMSCs原位注射和经蛛网膜下腔注射移植到大鼠脊髓损伤模型后均可以在损伤区分布和存活，并促进功能恢复。.（四）Gd－DTPA标记引起T1高信号，适用于体内动态追踪原位移植的BMSCs；SPIO标记引起T2低信号，适用于体内动态追踪蛛网膜下腔移植的BMSCs。.（五）新型靶向含钆纳米粒子GD-DTPA-FA可作为特异性高且毒性低的用于诊断急性胰腺炎MRI造影剂使用。.结论：.1） Gd-DTPA 是一种有效的、低毒示踪剂，可以用于大鼠脊髓损伤模型的示踪，用Gd-DTPA标记BMSCs 也可以进行动物缺血损伤模型的研究。.2）成功建立一种Gd磁性标记BMSCs用于分化及功能显像的新技术手段。.3）新型靶向含钆纳米粒子GD-DTPA-FA可作为特异性高且毒性低的用于诊断急性胰腺炎MRI造影剂使用，为临床诊断急性胰腺炎提供新的思路和方法，有望提高急性胰腺炎的早期诊断率。