去分化间充质干细胞呈高存活和高分化的调控机制及其在缺血性脑损伤中的应用研究

本研究瞄准目前干细胞移植治疗中所面对的核心问题，即如何有效提高移植细胞在体内的存活及定向分化，在本课题组前期研究结果的基础上，提出骨髓间充质干细胞（MSCs）经神经分化后再去分化，经历了一个细胞重新编程的过程。课题将围绕去分化MSCs的独特细胞表型即（高存活同时又趋向神经分化的高敏化状态）这个核心，将MSCs在体外神经分化、去分化和再分化作为研究平台，深入探索BMP/SMAD信号通路在干细胞分化和去分化过程中的调控作用。从转录水平阐明BMPs及其靶基因对去分化相关细胞周期蛋白, 凋亡基因和神经分化关键基因的分子调控机制，为深入理解信号通路在维持干细胞多能性和命运决定之间的功能转换提供新的认识。在此基础上，通过体内实验进一步探讨去分化MSCs移植治疗缺血性脑损伤的近期和远期效果及促进缺血性脑损伤后的神经功能恢复的可能机制，最终为为缺血性脑损伤的细胞治疗提供新思路、新材料和新技术。

MSCs广泛应用于临床还有很多问题有待解决, 其中如何提高MSCs体内存活率和分化率成为MSCs临床应用的最大难题和挑战。本课题组前期研究结果显示：体外经神经诱导液诱导，分化成为神经细胞以后的大鼠MSCs， 在去除了外源性诱导因子后，可以发生去分化。去分化的MSCs（De-MSCs）与未分化的MSCs相比，具有更高的神经分化效率及更强的存活能力。本课题在前期工作的基础上，旨在建立一套稳定、高效的诱导人间充质干细胞去分化的技术体系，并明确去分化后的人源性间充质干细胞的生物学特性和优势。..本课题组已按期完成研究目标，成功建立了一套稳定、高效的诱导去分化体系。研究组发现，去分化后的人骨髓间充质干细胞和大鼠去分化干细胞一样，具有高存活，高分化的能力。除此以外，我们还发现去分化的人源性干细胞具有更强的迁移能力，在体内和体外对肿瘤组织，炎症组织均具有更强的归巢能力。通过基因芯片的检测，本课题组发现De-MSCs中细胞因子，趋化因子的表达水平显著升高，其中包括TNFR,CXCR4,EGFR等。我们还发现，人源性DeMSCs的表型、增殖分化潜能以及迁移性等本身的特性可在相当长的时间内保持不变。基于以上结果，我们认为去分化人源性间充质干细胞在临床应用中具有很多优势和广阔的应用前景：①体外较强的增殖能力。相对于未经处理的MSCs而言，De-NeuMSCs更容易培养扩增，成为使用方便的“试剂”。②体外表现出较强的抗凋亡能力，体内存活时间长，稳定性高。③高表达能和肿瘤、炎症微环境中细胞因子和趋化因子相结合的特异性受体，对肿瘤和炎症组织有更强的归巢能力。..本课题的部分研究结果已发表于2011 年12月的stem cells上，并获得该杂志的重点介绍。此项研究成果受到干细胞领域的广泛关注，课题组其后受邀为科学（science）杂志专刊：中国再生医学 （regenerative medicine in China）撰写专题论著。因本课题中发现去分化人源性干细胞对肿瘤细胞具有更强的归巢能力，在肿瘤基因治疗中可能具有更强的疗效，而成功获得2013年国家自然基金委面上项目的支持。