转基因hMSC对肝癌转移潜能随时间变化的分子影像研究

Studies have confirmed that bone marrow mesenchymal stem cells (hMSC) can repair the damaged liver tissue and have ability to inhibit the growth of HCC,and impact metastatic potential of HCC, and make metastatic potential downregulated. The purpose of this study is to observe the metastatic potential variation over time of HCC by TGF β1 and OPN gene modified hMSC transplantation using imaging technology. hMSC was labeled by magnetic nanoparticles SPIO, and MRI track hMSC migration, positioning and distribution in vivo. Tumor metastasis adhesion molecule integrin αvβ3-specific RGD peptide ligand was labeled respectively by Gd and F-18, then using new probes to observe the high and low metastatic potential animal models of HCC by MR and microPET / CT scanning. An analysis of the relationship and mechanisms between the metastatic potential of signaling pathway critical protease B, TGFβ1, OPN and integrin αvβ3 receptor expression and other biological factors and molecular imaging findings by molecular biology techniques. The project was the observation of metastatic potential changes of gene modified hMSC intervention HCC by means of modern molecular imaging,and to solve the imaging real-time monitoring scientific issues of the performance of gene modified hMSC intervention HCC and the metastatic potential changes in vivo.

研究证实骨髓间充质干细胞（hMSC）具有修复受损肝组织和抑制肝癌生长的能力，且影响肝癌的转移潜能，使转移潜能下调。本研究目的是利用影像技术观察经TGFβ1和OPN基因修饰的hMSC移植前后肝癌转移潜能随时间变化的规律。磁性纳米颗粒SPIO标记hMSC，MRI追踪hMSC在肝癌动物模型体内的迁移、定位和分布。采用肿瘤转移黏附因子整合素αvβ3的特异性配体RGD多肽，分别行Gd和F-18标记，应用MR和microPET/CT对高低转移潜能肝癌动物模型进行成像。应用分子生物学技术分析hMSC影响肝癌转移潜能的信号通路关键蛋白酶B、TGFβ1、OPN与整合素αvβ3受体等生物学因子表达随时间变化与影像表现的关系的相关机制。本项目通过现代分子影像学手段在体、可视观察hMSC治疗前后肝癌转移潜能随时间变化的研究，解决转基因hMSC治疗肝癌效能及干预前后转移潜能变化的在体影像学实时监测的科学问题。

基于骨髓间充质干细胞（BMSC）的生物治疗是干细胞技术走向临床的基础性研究工作。本研究主要内容是观察经转移相关基因骨桥蛋白（OPN）和增殖相关性基因生长转化因子（TGFβ1）双向分别修饰BMSC和具有高低转移潜能肝癌细胞（MHCC97-H和MHCC97-L）。观察经基因修饰前后的BMSC对经基因修饰前后的高低转移潜能肝癌细胞或组织的影响。分别从细胞学水平和动物模型水平进行观察研究。同时构建转移相关（RGD）分子影像探针，观察转移相关分子影像探针对BMSC干预肝癌转移潜能和增殖潜能变化的影像监测。对结果的初步分析发现：BMSC对肝癌动物模型的干预有着时间依赖性，随着时间的延长BMSC干预效能减低；经转移相关和增殖相关基因修饰的BMSC对肝癌的转移和增殖潜能干预呈现上调或下调变化，反之，经转移相关和增殖相关基因修饰的高低转移潜能肝癌细胞在BSMC干预下亦呈现上调或下调变化；分子生物学相关指标显示，转移相关和增殖相关生物学因子呈现不同的变化，可以验证BMSC的干预效能。这些实验表明，OPN和TGFβ1可能是肝癌转移和增殖的靶点，通过调节两个基因表达的变化，可以实现对肝癌转移和增殖潜能的最大效能干预。本研究通过转移相关分子影像探针RGD的动物模型成像观察到不同转移潜能的肝癌组织在MRI成像上的差异，BMSC干预后亦出现不同的影像差异。该研究的科学意义在于在体实现对肝癌转移潜能和增殖潜能变化的实时监测，本研究初步实现了这种设想，以后将继续深入研究。