基因修饰的人脐带间充质干细胞治疗胶质瘤的实验研究

脑胶质瘤是成年人中枢神经系统最常见的原发性肿瘤。由于它在发病早期就向周围正常脑组织浸润性生长，即使予以手术、放疗和化疗等综合治疗效果仍不满意。最近以干细胞为载体的基因治疗因具有向靶病灶定向迁移等优点而引起浓厚的研究兴趣。为此，本课题组拟在先前对人脐带间充质干细胞进行研究的基础上，根据最新研究进展，先在体外研究其趋瘤效应，再以单纯疱疹病毒-胸苷激酶基因对该细胞进行修饰，并联合更昔洛韦治疗实验性脑胶质瘤。本研究不仅探讨基因修饰的人脐带间充质干细胞的趋瘤效应和抗肿瘤效应，还对肿瘤内注射、对侧半球内注射、同侧及对侧脑室内注射、同侧颈内动脉注射、腰穿蛛网膜下腔注射和尾静脉注射等多种细胞移植方式进行比较。本研究预期为间充质干细胞为载体的脑胶质瘤的基因治疗提供实验依据，并为选择最佳的细胞移植方式提供借鉴。

本项目组从成年人中枢神经系统最常见的原发性恶性肿瘤——脑胶质瘤的治疗所面临的困境出发，在成功分离和培养人脐带间充质干细胞的基础上，以不同的细胞移植方式探讨了人脐带间充质干细胞对脑胶质瘤的趋化能力，进而研究了以单纯疱疹病毒-胸苷激酶基因修饰的人脐带间充质干细胞联合更昔洛韦对实验性脑胶质瘤模型的治疗效果。研究组先以组织块培养法和酶消化法的两种不同方法分离人脐带间充质干细胞，发现与组织块培养法相比，胶原酶、透明质酸酶和胰酶联合消化能有效地打碎脐带组织中的细胞外基质，从而显著提高人脐带间充质干细胞的分离效率。与组织块培养法相比，酶消化法使短时间内获得大量原代培养的人脐带间充质干细胞成为可能。在此基础上，还对冻存和复苏后人脐带间充质干细胞的生物学性质进行研究，发现冻存和复苏后人脐带间充质干细胞的形态、生长方式、表型和分化潜能等生物学特性保持相对稳定，为其作为基因治疗的细胞载体奠定了基础。此后，以不同方式将人脐带间充质干细胞移植到的大鼠脑胶质瘤模型，发现经瘤内移植和经侧脑室移植的人脐带间充质干细胞均具有较强的趋胶质瘤能力，是较为理想的两种细胞移植方式，这是因为：经瘤内注射的人脐带间充质干细胞能广泛分布于瘤床，并追踪浸润至正常脑实质内的肿瘤细胞，提示可直接用于胶质瘤切除术后的瘤腔内；经侧脑室注射的人脐带间充质干细胞能亦具有显著的向胶质瘤特异性靶向迁移和在瘤床内广泛分布的能力，表明脑室内注射的方法可作为一种更加微创的有效移植途径。以单纯疱疹病毒-胸苷激酶对人脐带间充质干细胞进行基因修饰再联合腹腔内注射更昔洛韦能明显抑制大鼠脑胶质瘤的生长，表明其具有良好的抗胶质瘤功效。总之，本研究探讨了高效分离人脐带间充质干细胞的方法，探讨了冻存和复苏后其生物学性质的稳定性，证实了人脐带间充质干细胞具有向胶质瘤趋化迁移的能力以及基因修饰的人脐带间充质干细胞的抗胶质瘤功效，为人脐带间充质干细胞作为载体的脑胶质瘤的基因治疗奠定了基础。