孤雌胚胎干细胞向心肌细胞的阶段性分化调控及对心肌梗死的治疗研究

The pluripotency ,low immunogenicity of Parthenogenetic embryonic stem cells(pESCs), and no ethical controversy compared with Embryonic stem cell, have attracted a great attention.Our results showed that pESCs possesed the low tumorigenicity and significant ablity of cardiac repair.It could be explained by a decrease expression in the pluripotent marker Oct4,and an increase in cardiac marker GATA4 and a tumor suppressor marker H19.In order to further investigate the the ablity of regeneration for infarcted myocardium and to eliminate the tumorigenicity of pESCs, this project will be carried out as follows. Firstly, the staged cardiac-specific differentiation of pESCs will be induced by compound cytikine to find the optimal time and culture conditions that control the differentiation of pESCs into cardiac like cells.Secondly,the induecd cardiac like cells will be grafted to infarcted myocardium for cardiac repair,and the proliferation,migration and differentiation of transplanted cells are tracked by molecular imaging techniques.Thirdly, we systematically and comprehensively investigate the repair mechanism and efficiency of pESCs for infarcted myocardium.If this project can be carried out successfully ,the theoretical and technological supports will be acquired for the application of pESCs in regenerative medicine fields.In a word,this project possessed important scientific and clinical value.

孤雌胚胎干细胞（pESCs）因其多分化潜能、低免疫原性，且较之正常胚胎干细胞(ESCs)的应用不存在伦理争议，而受到越来越多关注。本研究组前期研究中首次将孤雌胚胎干细胞用于心肌梗死的治疗，发现和ESCs相比，pESCs低表达Oct4、高表达GATA4和H19，显示了良好的心肌修复效果，且心肌致瘤性也相对较低。基于此，为了进一步探讨pESCs的心肌修复能力及消除致瘤性，本项目拟通过细胞因子体外调控，诱导pESCs定向、阶段性地分化为心肌样干细胞和心肌细胞，探讨诱导pESCs定向分化为心肌样细胞的最佳阶段及最佳诱导条件。并将诱导所得的种子细胞标记后，用于小鼠心肌梗死的治疗，采用分子影像技术检测种子细胞在动物体内的增殖、迁移与分化。系统探讨pESCs对心肌梗死的修复机制，评估其对心肌梗死的修复效果。该项目的顺利实施，将为pESCs在再生医学领域的应用提供理论支持，具有重要的科学意义和临床实用价值

本项目中成功制备了pESCs，体外鉴定发现pESCs较之ESCs而言，高表达GAGA4而低表达OCT4。将pESCs和ESCs用于心肌梗死治疗的比较研究，发现两者能显著改善梗死心脏的心功能，减少心肌梗死面积，促进新血管的形成，通过分化为肌样细胞而促进心肌再生。令人惊喜的是，pESCs的心肌致瘤性明显低于ESCs，pESCs治疗组没有发现肉眼可见的畸胎瘤形成，只在1例心脏中发现了由单层柱状上皮构成的囊泡结构；而ESCs却有20%以上的致畸胎瘤能力。.pESCs体外诱导分化研究表明，pESCs能够在体外被诱导为内皮细胞，并具有很强的成血管网能力。同时，转录因子Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc体内可以诱导心肌细胞去分化，也在一定程度上展示了这种方法用于心肌再生治疗是的潜力。.近年来，许多研究证明干细胞移植策略能有效地缓解和治疗急性心肌梗死后的症状。但是，由于心脏的收缩挤压、或缺血等影响，梗死区内移植的干细胞存活率及驻留率较低，严重削弱了该策略的治疗效果。因此，我们通过共价连接将一个带有萘环（Nap）的小分子多肽链FFGGG，与一个被β-半乳糖保护的一氧化氮(NO)供体连接起来，得到小分子成胶分子Nap-F2G3-“NO”（NapFF-NO），后利用NapFF-NO水凝胶作为细胞载体，联合脂肪来源的间充质干细胞（AD-MSCs）移植到小鼠心梗周边区。对NapFF-NO水凝胶的体外表征发现，NapFF-NO水凝胶具有良好的生物相容性、促细胞增殖的能力，并能在β-半乳糖苷酶的作用下缓慢释放NO分子。由NapFF-NO水凝胶包裹AD-MSCs能一定程度的提升细胞在梗死区内的存活与驻留，利用生物发光-活体成像系统能实时观测到NapFF-NO水凝胶在体内显著上调了AD-MSCs促血管新生细胞因子的旁分泌能力。此外，NapFF-NO水凝胶联合AD-MSCs移植能显著改善心梗小鼠的心功能，并显著抑制心室扩张等重构现象。.综上，NapFF-NO水凝胶能提升AD-MSCs在小鼠心梗区内的存活及驻留，并促进AD-MSCs分泌促血管新生的细胞因子，从而显著改善小鼠心梗后的心室重构，并一定程度上的恢复心功能，为进一步深入研究奠定了基础。