心肌特异性启动子引导的多模态报告基因显像活体监测干细胞移植治疗缺血性心脏疾病的显像研究

Many animal and clinical experiments have demonstrated that curing ischemic heart disease with transplanted stem cells is feasible and promising. However, the traditional techniques, such as in situ hybridization, PCR and immunohistochemistry, used to analyze the distribution and migration of transplanted stem cells are invasive and obviously not applicable for in vivo studies. Therefore, using a non-invasive technique to monitor the survival, differentiation and migration of transplanted stem cells in real-time is crucial for the success of therapy.. This study employs genetic engineering will TK report gene, eGFP genes and Fluc report gene fusion, build multimodal report contains myocardial cell-specific promoter of α-MHC-TGF, and to establish stable expression of stem cell lines.We explored the feasibility of multimodality imaging to monitor transplanted stem cells in ischemic heart disease by studying an acute myocardial infarction rat model that was transplanted with α-MHC-TGF transfected BMSCs. This study can not only in vivo monitor stem cell survival, migration and differentiation of stem cells,can also to provide a new means of reliable, truly to realize the integration and transformation of basic research into clinical practice, and to guide clinical treatment..

干细胞移植是目前治疗缺血性心脏疾病最具前景的方法之一，也是国内外的研究热点。传统上对移植干细胞的分布及表达，仍多采用原位杂交、PCR、免疫细胞化学等有创性的技术来分析，这显然不适合活体研究的需要。因此，需要用非侵袭的手段对移植至体内的干细胞存活和迁移情况进行动态的观察，特别是移植后的干细胞是否成功分化成心肌细胞，是关系到这一治疗方法成败的至关重要的科学问题。. 本项目拟用基因工程技术将TK报告基因、eGFP报告基因和Fluc报告基因融合，构建含有心肌特异性启动子的多模态报告基因α-MHC-TGF，并建立稳定表达的干细胞系。采用核素和光学等多种不同的医学影像模式在体外对干细胞移植治疗缺血性心脏疾病后的存活、迁移及分化情况进行动态的观察。本项目不仅可以活体示踪干细胞的存活、迁移，还可以对干细胞的分化提供一种全新的监测手段，真正实现基础研究到临床实践的整合和转化，并指导临床治疗。

干细胞移植是目前治疗缺血性心脏疾病最具前景的方法之一，也是国内外的研究热点。传统上对移植干细胞的分布及表达，仍多采用原位杂交、PCR、免疫细胞化学等有创性的技术来分析，这显然不适合活体研究的需要。因此，需要用非侵袭的手段对移植至体内的干细胞存活和迁移情况进行动态的观察，特别是移植后的干细胞是否成功分化成心肌细胞，是关系到这一治疗方法成败的至关重要的科学问题。. 课题组通过构建含有心肌特异性α-肌球蛋白重链(α-MHC)启动子的多模态报告基因α-MHC-TGF。培养含有特异性心肌启动子α-MHC 引导表达 HSV1-tk、eGFP 及 Fluc 基因的骨髓基质干细胞（bone marrow stem cells，BMSCs）细胞系，并移植到大鼠心梗模型的心脏部位，研究该特定基因在 BMSCs内的表达以及评价 BMSCs 在活体内的存活、增殖、迁移和分化情况。采用光学和PET/CT 等多模态的显像方法对移植后的干细胞在心肌梗死部位的发生、发展提供一种活体、无创的特异性连续监测，从多层面进行体外干细胞移植治疗的全过程进行示踪；并且采用组织学和免疫组织化学等体外技术也确认α-MHC-TGF 在移植 BMSCs 的心梗大鼠模型的心肌组织中的表达，以及验证了干细胞的分化过程。该研究不仅可以采用多模态的报告基因显像手段用于活体示踪干细胞存活、迁移，还可以对干细胞的分化及心功能监测的提供一种全新的可靠手段，从而指导临床后期治疗，让干细胞移植治疗实现基础研究到临床实践的整合和转化。