DL-α-氨基己二酸促进供体视杆前体细胞与宿主光感受器细胞发生物质交换的机制研究

Rod precursor cell（RPC）transplantation is a promising way to treat photoreceptor degeneration diseases. However, recent studies discovered that the transplanted RPCs exchange materials with host photoreceptor rather than integrate into host retinal neural circuit. Material Transportation is a phenomenon of cytoplasmic material transfer between cells. Material Transfer between donor and host cells in retina may be the real reason of visual improvement after RPC transplantation, implying an unexpected novel way of cell-based therapeutic interventions in retinopathies. The current problems we are facing include: Low efficiency of material transfer; Regular methods can only detect the host cell that received material in a short time point around tissue fixation. In order to solve these problems and explore the therapeutic value of material transfer, we want to carry out our project in the following 3 aims：Aim1, to observe the effect of DL-alpha-aminoadipic acid（AAA） on material transfer after RPC transplantation; Aim2, we tried to use Cre-LoxP system to build a double fluorescence labeled system to track all the host cells that exchanged material in a long term. Aim3, with this system built up in aim2, we want to study the mechanism of material transfer improved by AAA. We expect that this proposal will promote our deep understanding of the mechanism of material transfer. We think that the outcomes from this project will provide insights to knowledge and experimental support for the effective treatments of photoreceptor degeneration diseases.

光感受器视杆前体细胞移植是治疗光感受器细胞变性的有效替代疗法。但最近的研究证明，移植的细胞并没有代替病变的光感受器整合进入宿主视网膜的神经通路，而是与宿主光感受器细胞发生了物质交换。物质交换是指细胞内的物质在细胞之间相互交流的现象。发生在宿主与供体光感受器细胞之间的物质交换现象可能是细胞移植后改善宿主视功能的真正原因。物质交换可能会成为未来一种治疗视网膜疾病的新机制，但目前还面临一些问题：物质交换的发生效率较低；常规的实验方法只能检测取材时间点附近发生物质交换的细胞等。本项目拟在前期工作的基础上：明确DL-α-氨基己二酸（谷氨酸盐类似物）是否能促进物质交换发生；利用Cre-LoxP技术建立一个双荧光标记系统来追踪所有发生过物质交换的宿主细胞；利用上述系统来准确分析DL-α-氨基己二酸促进物质交换的机制。本项目旨在初步阐明促进供体与宿主发生物质交换的方法和机制，为临床应用提供转化医学依据。

视网膜退行性改变是多种视网膜疾病的最终结局。细胞移植是很早就提出来的一种治疗方案。近几年，随着细胞示踪技术的发展，诱导干细胞技术的成熟，我们能更加深入地研究细胞移植的结果。在我们的研究中，光感受器前体细胞首先被移植到了野生型小鼠视网膜下腔，并通过荧光标记蛋白观察到了物质交换现象。但DL-a-氨基己二酸不能促进物质交换的发生。同时，我们发现在野生型小鼠的视网膜下腔移植光感受器前体细胞的成功率非常低（25.66%），大部分移植的细胞都呈现被巨噬细胞吞噬的形态表现。而在视网膜外核层退化的rd1小鼠中，视网膜下腔移植光感受器前体细胞的成功率较高（74.38%）。这个结果促使我们进一步研究了rd1小鼠视网膜中的保护因素。我们发现在野生型小鼠中，galectin3+的小胶质细胞可能参与了供体细胞的吞噬，而在退化的rd1视网膜中，galectin3-的小胶质细胞可能对供体光感受器前体细胞起到了保护作用。在比较不同年龄阶段rd1小鼠作为宿主对供体细胞的影响时，我们发现供体细胞在1-2月rd1小鼠视网膜下腔的存活情况明显好于3+月小鼠。最后，我们分析了供体细胞与宿主细胞之间是否发生了突触连接。通过分析突触连接蛋白复合体中的关键蛋白pikachurin的表达，我们认为可能只有部分细胞之间形成了较为成熟的突触连接。