亨廷顿病特异性诱导多能干细胞内CAG拷贝重复程度对移植治疗效果的影响研究

疾病特异性诱导多能干细胞（iPS）具有多能分化和无限自我更新能力，保留了疾病遗传信息并克服了自身免疫反应与伦理学障碍，是细胞移植治疗的新希望。前期研究中，项目组构建了亨廷顿病特异性iPS细胞（HD-iPS）并诱导其分化为GABA能神经细胞。目前的研究结果提示，HD-iPS细胞可能对HD的移植治疗极具价值，但其重建解剖结构和诱导功能恢复的效果和机制未见报道。同时，细胞中CAG拷贝过度重复的缺陷是否影响移植疗效尚不得而知。本项目拟通过行为学和形态学方法研究含有不同程度CAG重复序列的HD-iPS细胞在体重建纹状体及修复运动功能的能力；采用干细胞标记和膜片钳技术检测移植物介导形成的神经突触及其电生理特性；运用分子生物学技术分析宿主脑组织内脑源性神经营养因子（BDNF）的表达，揭示HD-iPS细胞内CAG拷贝重复程度与其移植疗效的关系，为基因修饰CAG序列缺陷与临床应用HD-iPS细胞提供依据。

疾病特异性诱导多能干细胞（iPS）细胞因具有多能分化和无限自我更新能力，克服了自身免疫反应与伦理学障碍而成为了神经变性疾病细胞移植治疗的新希望。但细胞本身保留了疾病的遗传信息，被视为一种特异的“病态”iPS细胞。研究组在动物iPS细胞工作的基础上，从亨廷顿病（HD）家系获取患者皮肤成纤维细胞，利用逆转录病毒转染诱导体细胞重编程，成功获得了hHD-iPS细胞并进行了干细胞特性鉴定与CAG序列检测。初步结果显示，含有不同CAG重复序列缺陷的iPS细胞并未表现出在各项干细胞指标上的表达差异。研究组进而尝试了hHD-iPS细胞向ST细胞的定向诱导分化研究，首先应用拟胚法诱导hHD-iPS细胞分化成为hHD-NSC，然后用含有SHH、DKK1等小分子的神经分化培养液诱导HD-NSC细胞成为ST细胞，但此法分化效率仍不尽理想。动物实验部分，常规构建QA诱导的HD大鼠模型，研究组首先比较了神经微移植技术与普通立体定向细胞移植技术的区别，确认了神经微移植技术相对于传统移植技术的优势（多轨迹微移植技术已在前期研究中阐述），验证了本项目动物移植实验的技术平台。继而以神经微移植技术将含有不同CAG重复序列缺陷的HD-NSC细胞/ST细胞植入HD大鼠受损纹状体内，通过各类简单/复杂行为学实验检测移植物诱导的运动功能恢复，然后将鼠脑切片染色后进行移植物的容量/阳性细胞数的计算，同时以分子生物学技术检测脑组织内脑源性神经营养因子（BDNF）的表达，试图揭示hHD-iPS细胞内CAG拷贝序列的重复程度与其移植治疗效果的具体关系。现有的部分行为学实验数据依然提示CAG拷贝重复程度与HD大鼠移植后的行为学功能恢复存在着可能的负相关性。目前实验数据仍在整理中，部分实验步骤与染色不佳的标本亦需进行重复操作与再次染色，最终的研究结果与结论需要更加深入的计算与分析。组织学研究、电镜分析及膜片钳、Western Blot、PCR等尚未完成的研究步骤也在进一步进行中。研究中出现的技术难点和发现的科学问题提示我们在接下来的研究工作中关注细胞内在的CAG重复序列缺陷给细胞移植治疗效果带来的影响，如能修复hHD-iPS细胞中存在的CAG序列重复缺陷而保留自体来源iPS细胞在免疫与细胞增殖方面的诸多优点，同时探索适宜的诱导分化策略使之能取得增殖能力与定向分化能力之间的良好平衡，将是HD细胞移植治疗策略更有价值的尝试。