MRI 引导的聚焦超声联合微泡靶向移植BDNF基因转染的神经干细胞治疗阿尔茨海默病的研究

Alzheimer’s Disease is one of the most serious of a chronic and progressive neurodegenerative disease, which disturbs seriously the health and survival ability of patients. Studies have shown that the transplantation of endogenous neural stem cells (NSC) could treat the neuron degeneration of the brain of AD patients.The brain-derived neurotrophic factor (BDNF) can regulate synaptic plasticity in the hippocampus and forebrain cholinergic nervous system, and affect learning and memory, which Will be conducive to the treatment of AD. So BDNF will become the treament target of AD. BDNF gene transfected NSC will be able to enhance the effect of the treatment of AD. Because NSC delivery to the central nervous system are easily blocked by the BBB, the treatment of AD will be invalid. The method of ultrasound combined with ultrasound contrast agents can open BBB Safely , reversiblely and locally. In our study, MRI-guided focused ultrasound combined with microbubble was used to radiate the hippocampus for opening BBB locally, which to promote NSC transfeced by retrovirus encoding BDNF gene (NSC/BNDF) to go through BBB. The behavioral test and histological examination were used to evaluate the effect of NSC/BNDF on AD model rats. Through studying the technique of ultrasound combined with microbubble for BBB opening, which promote NSC to transplant into the brain , a new effective method is explored to treat AD by noninvasive, reversible BBB opening and the tansplantation of NSC/BNDF . The technology including provides a new effective method for treatment of AD and other mental disorders.

阿尔茨海默病( AD)是一种神经退行性疾病,严重影响了患者的健康和生存能力。研究表明，移植外源性神经干细胞（NSC）能够补充替代AD患者脑内退变的神经元，而脑源性神经生长因子（BDNF）也是AD治疗有效的靶点。所以如果用BDNF基因转染NSC将能增强其治疗AD的效果。由于血脑屏障（BBB）的存在，阻碍NSC向脑内移植，影响AD的治疗效果。因低频聚焦超声联合微泡能够无创开放BBB，促进大分子物质进入脑内，所以本课题拟采用MRI 实时引导聚焦超声联合微泡辐照大鼠海马开放BBB，促进编码BDNF基因的逆转录病毒转染的大鼠NSC通过BBB，靶向移植入海马，观察其对AD大鼠行为及组织结构的影响，探讨BDNF基因治疗与NSC移植结合对AD影响的作用效果及机理。通过以上技术，无创、可逆开放BBB ，将进一步增加BDNF基因转染的NSC在治疗脑疾病方面的优势，为AD的治疗开辟了新的途径。

阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease, AD)是一种与年龄相关的、潜在发生的神经退行性疾病, 为老年人群痴呆的主要病因。在临床上对AD 一般实行综合性治疗，只能缓解某些症状却无法阻止或减慢神经变性的进程,所以寻找新的治疗技术和方法是非常必要的。神经干细胞（NSC)是一种具有自我复制能力和多分化潜能的细胞，通过对称和不对称的分裂，最终分化成神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。研究表明移植外源性NSC补充替代AD患者脑内退变的神经元，恢复其胆碱能系统的功能现阶段已成为研究热点，然而，大分子物质难以透过血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB），作为细胞的NSC更无法通过BBB，所以如何促进NSC 无创的通过BBB，将是NSC移植治疗AD的一个关键科学问题。应用聚焦超声联合微泡开放BBB为脑内移植NSC提供了一个新的技术，而这种NSC移植技术为颅内疾病的治疗提供了新的策略。目前，MRI 引导聚焦超声微泡开放BBB，促进BDNF基因转染的NSC移植，治疗AD基础研究尚未报道，本课题拟采用MRI 实时引导聚焦超声联合微泡辐照大鼠颅脑海马开放BBB，促进NSC/BDNF移植入海马，然后通过行为学观察评价对大鼠AD治疗作用，同时测定NSC脑内移植情况、乙酰胆碱（ACh）的含量、乙酰胆碱转移酶(ChAT)阳性细胞数目，观察局部开放BBB后NSC/BDNF进入脑内数量及增加脑内BDNF表达对中枢胆碱能神经元、的影响，探讨NSC/BDNF对AD影响的作用机理。结果表明，通过超声联合微泡开放BBB，能够促进NSC/BDNF进入大鼠海马区域，行为学观察明显改善了AD大鼠的症状，Morris 水迷宫实验中，NSC/BDNF组与模型组有显著差异（p＜0.05）；western-blot检测NSC/BDNF移植脑区BDNF表达明显增加；ChAT阳性细胞数目模型组有显著增加（p＜0.05）。因此，聚焦超声联合微泡辐照大鼠颅脑海马开放BBB，促进NSC/BDNF移植入海马，能加了病变脑区神经元细胞，改善了AD大鼠模型的症状。通过低频聚焦超声联合微泡技术，进行无创、可逆开放BBB后，促进NSC/BDNF移植，为进一步研究BDNF 基因的生物学功能,探讨NSC 在脑内的迁移和分化及基因联合干细胞移植治疗AD及其他神经精神疾病提供理论依据，具有潜在的临床应用价值。