神经免疫因子调控神经干细胞神经发生的机制及其干预阿尔茨海默病的可行性研究

With the progress of cell reprogramming and trans-differentiation technology, it becomes possible to prepare autologous induced Neural Progenitor Cell or Neural Cells for potential clinical application. Our work has shown that the expression level of multiple inflammatory factor altered in AD transgenic mouse following treatment by different drugs. In AD patients compared with the age matched health controls, the levels of several inflammatory cytokines that have be shown to mediate NPC proliferation and differentiation changed significantly. At the same time, we have successfully established a series of transdifferentiated systems, including generation of NPCs and NCs from induced pluripotent stem cells derived from human peripheral blood mononuclear cells, and the direct transdifferentiation of human skin fibroblasts to NPCs or NCs with fixed transcription factors or chemical compounds. Based on these previous works, this project aims to compare the self-renewal and differentiation profiles of AD patient and healthy control specific NPCs and NCs derived with somatic cell reprogramming or transdifferentiation strategies. The project will also assess the effect of NPC and NC proliferation and neurogenesis regulated by inflammatory cytokines and explore their immunoregulation mechanisms. Thus, our research will not only give more detailed neuroinflammatory mechanisms during AD pathogenesis, but provide possible stem cell individual intervention strategies against AD.

随着重编程与转分化技术的发展，利用病患自体诱导神经祖细胞进行干细胞移植治疗成为可能。申请人在前期工作中发现AD小鼠经治疗后多种炎性因子表达水平发生改变。在AD病人和健康人中，多种与神经干细胞增殖，分化相关的炎性细胞因子水平存在显著差异。同时申请人所在研究组已经成功建立了由人外周血单个核细胞或皮肤成纤维细胞制备诱导多能干细胞转分化获得神经干细胞，神经细胞等多个技术体系。本项目在这些前期工作的基础上，比较病人和正常人来源的神经祖细胞体外自我更新和分化过程中的特点，在体内和体外同时观察炎性因子对诱导神经祖细胞和神经细胞增殖和神经发生的作用，探讨疾病发生发展过程中神经免疫分子调控神经干细胞增殖和神经发生的机制。因此，本项目将不仅揭示阿尔茨海默病神经发生与神经免疫的相互调控新机制，同时为该疾病干细胞个体干预治疗方案的制定与探索提供依据。

神经退行性疾病及其导致的进行性认知障碍是四大致死致残因素之一。深入研究神经再生过程中干细胞及衍生细胞的变化及功能异常，建立疾病进程中细胞再生水平特征与病理变化特征关联谱是神经退行性病变防治中需重点研究寻求突破的重要科学问题。本项目成功建立了4株来自不同神经退性病患人体细胞重编程获得的多能诱导干细胞，将其分化成神经祖细胞和神经细胞，利用高内涵细胞成像分析系统和流式细胞术等技术对比来自正常人和病人自体诱导的神经祖细胞的增殖，分化的生理和病理特征，我们发现病患来源iPSC诱导分化的iNPC和iNC在细胞增殖，细胞周期及损伤修复等方面都有缺陷，这有助于加深我们理解AD病理微环境下神经祖细胞和神经细胞增殖分化及损伤修复的生理病理过程。同时本项目利用源于“上海脑健康研究队列”，上海瑞金医院和上海市东方医院的可长期跟踪的神经退行性病患人群，收集其临床信息资料，对血液标本进行多种神经炎性因子检测。利用生物信息学手段，通过长期跟踪动态随访对临床数据进行深入挖掘，结合检测AD病理进程中神经炎性因子水平，发现了多个可以指示AD病理进程的炎性因子。为进一步验证这些神经炎性因子在AD病理微环境中的作用，我们利用成熟的转基因小鼠模型，通过病理切片结合行为学功能检测进行验证，AD转基因小鼠脑部病理切片的结果显示，AD病理微环境下，神经祖细胞的增殖能力明显降低，影响了神经发生过程；水迷宫等动物行为学实验则提示调控炎性因子的化合物具有改善认知作用。因此，本项目将不仅揭示阿尔茨海默病神经发生与神经免疫的相互调控新机制，同时为该疾病干细胞个体干预治疗方案的制定与探索提供依据。