初级纤毛介导SHH信号调控MSCs横向分化为神经细胞的研究

骨髓基质细胞(MSCs)是细胞移植治疗神经系统疾病理想的种子细胞，但诱导分化得到足够的神经细胞是限制其应用的难点，而阐明MSCs分化机制则是解决问题的关键。初级纤毛是细胞的"天线"，感知胞外刺激，启动胞内信号传导，并与Shh信号转导通路有关。课题组前期研究发现Shh信号参与MSCs分化的调控。因而，多种诱导剂是否均通过初级纤毛→Shh 信号这一"共同通路"，诱导MSCs 的分化，亟待研究。本课题采用RNAi等多项技术，系统地探讨初级纤毛和Shh 信号在MSCs 分化为神经细胞中的作用；最后，探索多种诱导剂均可能通过初级纤毛→Shh信号这一"共同通路"，从而诱导MSCs 分化为神经细胞的新途径。从初级纤毛这个全新的角度，研究生物信号对MSCs分化的影响，对于开发行之有效的诱导MSCs分化为神经细胞的方法和制剂进行有益的探索。

骨髓基质细胞(MSCs)是细胞移植治疗神经系统疾病理想的种子细胞，但诱导分化得到足够的神经细胞是限制其应用的难点，而阐明MSCs分化机制则是解决问题的关键。初级纤毛是细胞的"天线"，感知胞外刺激，启动胞内信号传导，并与Shh信号转导通路有关。课题组前期研究发现Shh信号参与MSCs分化的调控。因而，多种诱导剂是否均通过初级纤毛→Shh 信号这一"共同通路"，诱导MSCs 的分化，亟待研究。本课题采用免疫组化、WB、PCR等方法观察初级纤毛和Shh信号在bFGF和EGF及白藜芦醇诱导MSCs分化为神经元样细胞中的作用。结果显示bFGF和EGF联合，可简单、有效的诱导MSCs形成神经球。这些神经球能扩增形成次代神经球，并能分化为神经元、胶质细胞、少突胶质细胞样细胞。白藜芦醇也能诱导MSCs分化获得神经元样细胞的特征。扫描电镜和免疫荧光证实生长停止的MSCs有初级纤毛， Ptc1表达于MSCs的初级纤毛上，Shh、Smo和Gli1表达于MSCs胞浆。bFGF和EGF联合诱导时，Gli1移位到细胞核，Shh、Ptc、Gli1的表达上调；加入外源性Shh，MSCs向神经元样细胞的分化增加；加入Cyclopamine，则MSCs向神经元样细胞的分化减少。白藜芦醇诱导MSCs分化时，Smo蛋白从细胞浆进入初级纤毛，同时Gli1转移到细胞核，且Smo和Gli1 的表达上调。正常培养的MSCs不表达初级纤毛， Smo蛋白主要表达于胞浆，此时白藜芦醇不能诱导MSCs分化为神经元样细胞，MAP-2表达阴性。经过预诱导和诱导后，MSCs表达初级纤毛， Smo 转移到初级纤毛上，同时细胞形态学类似神经元样细胞，55%的细胞MAP-2表达阳性，且Smo和Gli1的表达增高； 将白藜芦醇更换为Smo激动剂SAG时，Smo 移位到初级纤毛，细胞呈神经元样细胞形态，约40%的细胞MAP-2表达阳性，且Smo和Gli1的表达也上调；而加入Smo抑制剂环巴明后，Smo表达于细胞浆，部分细胞呈MSCs样形态，部分细胞形态异常，约10%的细胞MAP-2表达阳性，Smo和Gli1的表达较白藜芦醇组低。结果表明bFGF和EGF及白藜芦醇均能诱导MSCs分化为神经元样细胞。在此诱导过程中，初级纤毛介导Shh信号调控MSCs诱导分化为神经元样细胞。