影像指导下基质胶搭载间充质干细胞治疗缺血性脑卒中的研究

Stem cell transplantation brings hopes for the restorative therapeutics of ischemic stroke; However, the stem cell-based therapy efficacy is restricted due to limited engraftment, survival, and proliferation ability. Therefore, we hypothesize that engraftment, survival, and proliferation ability of BDNF over-expressing hMSCs (BDNF-hMSCs) will increase in the ischemic microenvironment delivered by rationally designed CEST-visible hydrogel, which will also provide a long-term BDNF delivery reservoir, promoting the recovery of ischemic stroke. CEST imaging will be used to perform real-time dynamic imaging of decomposition and metabolism of the hydrogel in vivo, monitoring the changes of the microenvironment of hMSCs. The multimodality imaging of hMSCs labeled with SPIO and luciferase reporter gene will provide a dynamical profile of hMSCs after transplantation, including migration, survival, and proliferation. In addition, we aim to systematic evaluate the therapeutic efficacy of BDNF-hMSCs for stroke, combining molecular imaging, histopathology, molecular biology and behavior, which would provide a new direction and theoretical support for clinical stem cell-based therapy.

干细胞移植为缺血性脑卒中的恢复治疗带来了希望，但是干细胞治疗受到了迁移效率，在缺血微环境中存活、增殖能力的限制。因此，我们提出了以下假设，通过合理设计、构建CEST可视化基质胶,搭载BDNF过表达人源性间充质干细胞（BDNF-hMSC）进行脑内移植，可以提高hMSC的移植效率、在缺血微环境中的存活和增殖能力，同时为缺血脑组织提供BDNF输送库，促进脑卒中的恢复。采用CEST成像可以对基质胶的体内分解、代谢进行实时动态成像，监测hMSC体内所处微环境的变化；通过SPIO和荧光素酶报告基因对hMSC进行双标记示踪，可以动态观测hMSC移植后在体内的迁移、存活和增殖情况。此外，从影像学、组织病理学、分子生物学、行为学多方面、多参数对基质胶搭载BDNF-hMSC脑内移植治疗脑卒中的疗效进行系统性评价，为临床干细胞治疗提供新的方向和理论支撑。

干细胞移植为缺血性脑卒中的恢复治疗带来了希望，但是干细胞治疗受到了迁移效率，在缺血微环境中存活、增殖能力的限制。在本项研究中，基于前期的工作基础，我们合成了具备CEST成像能力的、具有良好生物相容性的基质胶，可用于搭载间充质干细胞（MSCs)。同时通过转染搭载luc-BDNF基因的慢病毒，获得了稳定表达BDNF基因的MSCs（BDNF-MSCs)。基质胶搭载BDNF过表达的MSCs,可以提高BDNF-MSCs的移植效率，同时提高BDNF-MSCs在缺血微环境中的存活能力。通过光栓法，构建了缺血性脑卒中小鼠模型。采用基质胶搭载BDNF-MSCs移植至脑卒中缺血区域，为缺血脑组织提供BDNF输送库，可以降低脑卒中发生后小鼠脑内的神经凋亡、炎症发生，促进脑卒中发生后的血管新生、白质修复、神经生成和行为学恢复，该项研究为临床干细胞治疗提供新的方向和理论支撑。