诱导性多能干细胞重塑视网膜新生血管的作用及机制研究

Neovascularization is a common compensatory response of the organism to ischemia, is the core problem for retinal vascular diseases. Due to poorly developed vessel wall, the pathological vessels are easy to break and leak and therefore can lead to retinal complications and visual impairment. Instead of following the traditional thinking of “suppress the process of neovascularization”, we put forward new viewpoint of "Remodeling of blood vessels". Adequate pericytes and accurate signal guidance, is the key to vascular remodeling. Based on the previous research, the subject intends to explore the optimum schemes of induce iPS cells into pericytes in vitro. In vivo, we study the distribution patterns of pericytes during the formation of both normal and pathological retinal vessels. We also study the effects of iPS-induced pericytes on the normal and pathological angiogenesis of the retina. We will further investigate the effects of iPS-induced pericytes on the retinal neovascularization under the PDGF-β signal guidance. The "remodeling" idea is more closer to the real process of retinal vacularization. This project will explore a new direction on the preventions and treatments of the retinal vascular diseases.

新生血管生成是视网膜应对缺血状态的代偿反应，是视网膜血管性疾病的核心问题。病理性新生血管管壁不完整、质脆、易渗漏，是导致视网膜并发症产生及视功能损害的主要原因。本课题摆脱“抑制新生血管”这一传统思路的束缚，提出“重塑新生血管”的新观点。来源充足的周细胞和精确的信号引导，是视网膜血管重塑的关键。基于前期研究，该课题拟通过体外实验，探索iPS细胞向周细胞诱导转化的最佳方案；通过体内实验，研究周细胞在正常血管生成和病理性新生血管生成过程中的分布规律；观察iPS来源周细胞对视网膜正常及病理性血管生成的影响；在此基础上，观察PDGF-β引导下，iPS细胞来源周细胞对视网膜血管生成的影响，并深入研究其内在调控机制。本课题提出“血管重塑”的思路，更加符合疾病的病理生理过程，项目的成功开展，将对视网膜血管性疾病的防治开辟新的思路

在国家自然科学基金的资助下，该项目严格按照计划书内容开展相关研究。研究结果表明，iPSCs与ESCs在体外诱导条件下可成功分化为血管周细胞与内皮细胞，确定2步法诱导流程是干细胞分化为周细胞的最佳方案；通过磁珠分选得到纯化的周细胞与内皮细胞，经扩增培养周细胞可连续传代至第5代，内皮细胞可传至第3代；转录组测序结果显示iPSCs与ESCs在分化过程中有8个基因存在持续特异性表达变化，推测可能是参与分化调控的关键分子。. 体内实验表明，在正常发育与OIR模型的小鼠中，视网膜血管网络始终有周细胞覆盖，且周细胞的密度无明显差异；荧光素眼底血管造影（FFA）与视网膜铺片均可较好显示视网膜血管的形态变化，但病理性新生血管区域未见明显的荧光渗漏，提示单纯的C57BL/6小鼠可能无法模拟病理性新生血管的渗漏和周细胞的缺失。此外，我们成功对玻璃体腔注射的周细胞进行标记示踪，注射2d后视网膜铺片可见标记细胞呈强荧光，暂未发现移植的周细胞整合到固有血管上，注射后视网膜缺血无灌注区（VO）与新生血管区（NV）面积与PBS组及空白对照组无明显差异，根据免疫荧光染色结果推测玻璃体腔注射后的免疫排斥反应对周细胞移植效果可能存在较大影响。. 综上所述结果，该研究加深了我们对于干细胞分化机制的了解，初步探索了iPSCs来源周细胞玻璃体注射后对视网膜血管生成的影响，对视网膜病理性新生血管的重塑研究奠定了坚实的基础，为视网膜血管性疾病的防治提供了新的思路。