基于多功能诊疗体系促进衰老内皮祖细胞修复血管损伤的研究

Arterial endothelial injury caused by aging plays a key role in the development of atherosclerosis vascular diseases. Endothelial progenitor cells (EPCs) represents one of the most promising cell-based strategies for the repair of endothelial injury. However, how to enhance the targeted homing to the sites of injured endothelium, accelerate directional differentiating to endothelial cells and evaluate the effect of endothelial injury repair of aging EPCs is so far an unsolved scientific problem. A specific identification the surface CD34 multifunctional nano carrier will be applied to improve the targeted homing and directional differentiation of EPCs by transfer CXCR4 and VEGF gene to EPCs safely and effectively in vitro. Consequently, two different multifunctional imaging probes loaded magnetic resonance imaging contrast or living fluorescent dyes will be used to dynamic monitor the whole biological process of homing, proliferation and differentiation, vascular injury repair of EPCs in vivo. Our present study will provide new perspectives for the mechanism illustration, reasonable improved measures choice and the therapy effect evaluation of EPC vascular injury repair. Also, the present study will offer new scientific evidences for the clinical translational research about the prevention and treatment of ischemic vascular diseases.

衰老致动脉内皮损伤是触发动脉粥样硬化性血管疾病发生发展的关键环节，内皮祖细胞（EPCs）移植疗法是修复血管损伤的重要手段，如何提高衰老EPCs靶向归巢、促进其定向分化、评估移植后的疗效是目前干细胞再生疗法亟待解决的科学难题。本课题拟以EPCs表面的CD34为靶点，构建特异性识别EPCs的多功能纳米载体，体外安全、高效靶向输送归巢基因（CXCR4）、增殖分化基因（VEGF），提高衰老EPCs体内移植后的靶向归巢及定向分化能力；进一步构建特异识别功能的多功能影像探针，携带磁共振显影剂和活体荧光染料，整合磁共振成像和光学成像的优势，以期实现动态监测EPCs体内移植后的分布、归巢、增殖、分化和血管损伤修复的整个生物学过程。本研究预期结果将为明确干细胞修复血管损伤机制、合理选择提高修复能力手段、评价移植后的疗效提供新的视野，从而为推动干细胞防治缺血性血管病的临床转化研究提供更充分的科学依据。

心脑血管疾病已成为我国城乡居民健康的头号杀手，血管内皮损伤是其始动环节和共病基础，维护血管稳态成为心脑血管疾病防治的关键措施。基于干细胞的血管再生疗法是国内外研究的持续热点，然而传统的干细胞移植治疗存在归巢能力弱、增殖及分化能力弱等缺陷，且缺乏移植后在体修复的活体证据，严重影响其治疗策略制定和临床推广应用。本课题以国家重大需求为导向，针对干细胞再生疗法修复血管损伤中遇到的两大挑战，交叉融合纳米医学和医学影像学等多种先进技术，开发了一种全新的多功能纳米载体PEG-PEI。.纳米载体通过离子作用复合干细胞迁移归巢（CXCR4）和增殖分化（VEGFa）基因可被内皮祖细胞（EPCs）显著摄取并在溶酶体释放后促进相应蛋白的表达，从而在体外细胞层面提高EPCs迁移、增殖、分化能力，在裸鼠颈动脉损伤模型中协同促进EPCs归巢至内皮损部位、改善EPCs再内皮化。分子机制研究显示CXCR4和VEGFa双基因的协同促进作用是依赖PI3K-AKT通路，调控下游血管损伤修复蛋白（eNOS、PDGF、FGF）表达而发挥再内皮化作用的。同时，负载治疗基因的纳米药物也具有磁共振成像（SPION模态）和近红外成像（Cy7.5模态）双模态分子显像功能，本项目通过免疫荧光法和流式细胞法证实了该载体提高干细胞靶向归巢及定向分化能力的同时可实现动态监测体内移植后血管损伤修复的整个生物学过程。.该研究于国内外首次探讨独具特色的细胞疗法和维护血管稳态的新模式、新策略，为推进干细胞再生疗法防治心脑血管病的临床转化研究提供创新技术和应用基础。