神经干细胞治疗帕金森病大鼠模型：在体(in vivo)实时记录纹状体多巴胺分泌

Parkinson’s disease (PD) is characterized by the specific loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta and their projecting axons, resulting in the loss of dopamine (DA) release in the striatum, and cells transplantation is the promising method for PD treatment. However, two scientific questions must be answered before application of the stem cells in clinical treatment: one is whether the grafted dopaminergic neurons derived from stem cells are therapeutic for PD. The other is whether the grafted neurons can secret DA. Combination of two in vivo detection methods of micro carbon fiber electrode and microdialysis-based HPLC, we firstly demonstrated that the grafted cells directly secreted DA in the striatum. The breakthrough of the translational medicine provided the successful example to investigate the therapeutic mechanism of other stem cells in vivo (Kang et al, PNAS, 2014). On the basis of successful application of embryonic stem cells-derived dopaminergic neurons in PD therapy, the aims of the application are (1) transplantation of the fibroblast derived induced neuronal progenitor cells (iPNCs) into the stiatum of Parkinsonian rats, (2) recording DA release from the grafted striatum in vivo in real-time. This application is aimed at further investigating the therapeutic mechanism of iPNCs for PD treatment.

干细胞移植是目前治疗帕金森病（PD）的一种新兴方法。但是，把干细胞应用到临床治疗之前，在科学上必须解决两个基本问题，一是移植的干细胞有治疗效果吗？二是移植的干细胞能够分泌多巴胺（DA）吗？我们首次联合微碳纤电极电化学记录和微透析－高效液相色谱两种在体（in vivo）检测技术，证明了在纹状体区移植的胚胎干细胞来源的DA神经元（ES-DAn）能直接分泌DA。这项转化医学的突破性进展，为今后的其他干细胞治疗机理研究提供了在体验证干细胞功能的范例（Kang et al, PNAS, 2014）。在ES-DAn成功应用于PD治疗的基础上，本申请目标是（1）把成纤维细胞来源的诱导神经前体细胞（iNPCs）移植到大鼠PD模型的纹状体中，（2）在体（in vivo）实时记录移植细胞纹状体的DA分泌。本申请目标的完成将为今后进一步研究iNPCs治疗PD的终极目标打下必要基础。

帕金森病（PD）是老年人中常见的一种疾病，发病率仅次于老年痴呆症，是第二大渐进性神经退行性疾病。帕金森病兼具难于治愈性和病因复杂性等特点。细胞移植疗法是目前治疗帕金森病最有前景的一种治疗手段。我们以前的研究证明，将神经干细胞来源的多巴胺细胞移植到帕金森病大鼠模型纹状体中可以改善其运动症状，其机制是由于移植细胞自身释放的多巴胺所致。细胞移植改善帕金森病运动症状除上述机制外，还有没有其他机制？本项目围绕帕金森病的干细胞治疗机制及发病机制的研究取得了一系列的研究成果。..1.我们本项目研究发现，将人源的脱落乳牙干细胞（SHED）分化成多巴胺神经元后进行移植，PD大鼠模型运动症状改善来源于移植细胞的免疫调节作用，是干细胞治疗帕金森病机制的又一重要补充。..2.在PD发病机制的研究中我们发现突触结合蛋白（Synaptotagmin）家族中钙不依赖性的成员Syt11介导了parkin 遗传相关帕金森病的病理过程。当 parkin 发生功能缺失突变或表达水平降低时，Syt11 就会在 DA 神经元中异常积聚，Syt11 上调则会抑制 DA 神经元的胞吞与囊泡循环过程，进而抑制 DA 分泌，进而引发 PD 的病理过程并导致后期 DA 神经元的凋亡。本研究结果不仅首次从功能上证明 Syt11 是导致 PD 的关键因子，胞吞与囊泡循环异常是 PD 发生的早期病理机制，且解决了长期以来悬而未决的parkin 导致 PD 的分子机制，还为 PD 的治疗提供了可能的新的药物靶点，相关研究成果于2018.1发表在 Nature Communications 上。