抑制Notch信号通路对成年脊髓神经干/祖细胞的调控及其在脊髓损伤修复中的作用

Cell transplantation is the well established method for spinal cord injury. Neural stem cells, especially spinal cord derived neural stem / progenitor cells, are the most promising candidate. Because of the microenvironment of spinal cord and the instinct property of neural stem cells, most of the endogenous and exogenous neural stem cells differentiate into astrocytes which play a bad role in the repair after spinal cord injury. Notch pathway is one of the most important pathways involved in the regulation of neural stem cell differentiation. Based on the papers which others reported and the preliminary data we got, inhibition of Notch pathway could promote the spinal cord derived neural stem / progenitor cells differentiate into neuron and oligodendocytes as well as inhibit them differentiate into astrocytes. So if we inhibit the Notch pathway after spinal cord injury, it would ameliorate the endogenous repair of spinal cord. If we transplant Notch-inactive neural stem cells into the injuried spinal cord, the exogenous repair would be better than what wild type neural stem cells did. This project would investigate the regulations and the mechanisms of Notch pathway in spinal cord derived neural stem / progenitor cells, and the role of inhibition of Notch pathway in endogenous and exogenous repair after spinal cord injury. We hope this program would bring new insight to the treatments of spinal cord injury.

细胞移植是目前最广泛研究的治疗脊髓损伤的方法。神经干细胞，尤其是脊髓来源的神经干/祖细胞，是最有前景的候选细胞。但由于损伤后局部微环境和神经干细胞自身的特点，导致损伤后脊髓内、外源性的神经干细胞多向星形胶质细胞分化，严重影响了脊髓损伤的修复。多种调控途径参与了神经干细胞向星形胶质细胞的分化，Notch信号通路是其中重要的调控通路。根据国内外研究现状及我们的前期研究结果提示，抑制Notch通路可以促进脊髓神经干/祖细胞向神经细胞和少突胶质细胞分化，抑制其向星形胶质细胞分化。因此，抑制脊髓损伤后Notch通路的活性，则有可能改善脊髓内源性修复作用。如果植入Notch通路失活的神经干细胞，其外源性修复作用可能远远强于野生型神经干细胞。本课题将就抑制Notch信号通路对成年大鼠脊髓来源的神经干/祖细胞的调控作用及其可能的机制展开研究，并探讨抑制Notch通路在脊髓损伤内外源性修复中的作用。

脊髓损伤是目前国际神经科学领域的重大疑难问题，其中细胞移植是最广泛研究的治疗脊髓损伤的方法。由于脊髓损伤后局部微环境和神经干细胞自身的特点，导致损伤后脊髓内、外源性的神经干细胞多向星形胶质细胞分化，严重影响了脊髓损伤的修复。多种调控途径参与神经干细胞向星形胶质细胞的分化，Notch信号通路是其中重要的调控通路。因此，利用调控Notch信号通路的脊髓来源的神经干/祖细胞，是促进脊髓损伤后功能恢复的很有前景的方案。在本项目的实施过程中，我们实现了小鼠脊髓来源的神经干祖细胞（mNSPCs）的分离培养与鉴定，构建了慢病毒介导的Notch1受体高表达（Notch1-CA）和显性负性失活（Notch1-CA）的mNSPCs。继而，我们研究了Notch1 受体对mNSPCs的调控作用及其机制，明确其是通过MAPK信号通路调控mNSPCs的增殖。并且，我们利用RNA-Seq技术筛查出Notch1受体调控mNSPCs生物学行为的可能的lncRNA和miRNA。此外，通过体内实验，我们证实抑制Notch信号通路以及外源性植入显性负性失活的NSPCs（Notch1-DN-mNSPCs），可以有效减少脊髓损伤后胶质瘢痕形成，促进神经再生及功能恢复，以促进脊髓损伤后内、外源性修复作用。通过本项目的实施，我们确认了抑制Notch信号通路可以有效改善脊髓损伤后的功能恢复，Notch1受体通过与MAPK信号通路相互作用调控mNSPCs的增殖，若干lncRNA及miRNA在Notch1调控mNSPCs增殖与分化的过程中发挥作用。通过调控Notch这一保守的信号通路，可以在脊髓损伤的功能恢复中发挥积极作用。