慢病毒介导的GDNF/Lmx1a基因修饰的hUC-MSCs与hVECs联合移植治疗PD机制的研究

Parkinson's disease (PD) is a kind of chronic disease in the central nervous system which affect patient’s activity. Recent studies have demonstrated the transcription factor Lmx1a is sufficient and required to trigger midbrain dopamine (DA) neurons differentiation. Neurotrophic factors GDNF is supporting the nutrition and protection of dopaminergic neurons. The research on the role and mechanism of induction Lmx1a/GDNF combination modified hUC-MSCs to DA neural precursor and PD targeted treatment has not yet been reported. The study was to explore the generation of Da neurons through delivered Lmx1a and GDNF into hUC-MSCs by lentivirus vector. The two genes modified hUC-MSCs and promoted the generation of DA neurons from hUC-MSCs by endogenous and exogenous factors. Then transplanted these induced cells into PD rat model.Our study's main aims were exploring the role and mechanisms of induction Lmx1a/GDNF combination modified hUC-MSCs to DA neural precursor cells and Parkinson's disease targeted treatment from the molecular level、cellular level and in vivo tests. This study innovative and have provided important theoretical basis for stem cells combined with gene therapy for PD.

帕金森氏病（PD）是一种影响患者活动能力的中枢神经系统慢性疾病。近期研究表明，转录因子Lmx1a是中枢神经系统胚胎发育过程中多巴胺（DA）能神经元形成的关键内源性决定因子；神经营养因子GDNF对DA神经元具有特异的营养和保护作用，但二者联合修饰并诱导人脐带间充质干细胞（hUC-MSCs）为DA能神经前体细胞并靶向治疗PD的作用机制迄今未见报道。本研究拟通过慢病毒载体传递Lmx1a和GDNF基因，对hUC-MSCs进行基因修饰，并通过内源和外源因素共同调控hUC-MSCs分化方向，将hUC-MSCs分化为DA能前体细胞并定向移植进入PD模型鼠脑内，从分子水平、细胞水平和体内试验探讨Lmx1a/GDNF以及hVECs在诱导hUC-MSCs为特异性的DA能神经元并治疗PD的作用机制。本研究具有创新性，为深入拓展干细胞结合基因治疗PD提供重要的理论依据。

帕金森氏病是发生于中老年期以中脑黑质纹状体多巴胺能神经元变性坏死为特征的神经系统退行性疾病。目前治疗帕金森氏病的方法主要是通过药物补充多巴胺或外科手术缓解症状，这些方法存在一定的副作用，未从根本上恢复病灶部位的正常功能。本研究中通过慢病毒载体传递Lmx1a和GDNF基因，对hUC-MSCs进行基因修饰，并通过内源和外源因素共同调控hUC-MSCs分化方向，将hUC-MSCs分化为DA能前体细胞并定向移植进入PD模型鼠脑内，从分子水平、细胞水平和体内试验探讨Lmx1a/GDNF以及hVECs在诱导hUC-MSCs为特异性的DA能神经元并治疗PD的作用机制。通过本研究发现，Lmx1a在促使hUC-MSCs向多巴胺能神经元样细胞分化过程中有重要作用，表达Lmx1a的hUC-MSCs在GDNF的营养保护作用下，以及SHH、FGF-8等细胞因子诱导条件下可以分化成为能够表达多巴胺能神经元特异性标记分子的神经元样细胞。分化的多巴胺能神经元样细胞移植到帕金森氏病模型大鼠脑靶部位后，一方面可以行使细胞替代的功能，恢复多巴胺的释放，从而改善模型大鼠的症状，另一方面，移植的神经元样细胞表达Lmx1a、GDNF和分泌VEGF，使内源性神经干细胞被激活向神经元分化。此研究初步结果提示：利用Lmx1a和GDNF将hUC-MSCs诱导分化为多巴胺能神经元样细胞能够在帕金森氏病发病早起发挥作用，缓解其发病进程，这位细胞移植治疗帕金森氏病提供了新的思路和科学依据，关于疗效的持久性还需做进一步深入细致的和长期的观察研究。