OPC液晶诱导下的应激型心包膜干细胞球的形成机制及应用

This project aims to solve the key problems that restrict the effect of transplantation of stem cells to treat acute myocardial infarction (AMI). That is the existing methods of obtaining the seeded stem cells are limited, the resistance to stress of stem cell cultured in vitro is poor, the survival rate of stem cells after transplantation in vivo is low. On the basis of previous research and our patent technology, the peri-cardiospheres (P-CSps) will be cultured from pericardium of rat. The effects of P-CSps on cardiomyocyte apoptosis, endothelial cell angioplasty, exocrine growth factor and the expression ratio of cardiac stem cells were identified in vitro to evaluation of feasibility of P-CSps as a stem cell for the treatment of AMI. Combined with liquid crystal materials as medium, we can get more active seed stem cells by adjusting the parameters, and explore the related pyroptosis mechanisms of liquid crystal materials to enhance P-CSps. Preparation of AMI model in rats, the P-CSps was implanted into the pericardial cavity, stem cell survival rate, efficacy, safety and the effectiveness on AMI were studied. The successful implementation of this project can provide a new scheme for cardiac stem cell therapy. (The key technologies involved in the project have applied 3 patents)

本项目拟解决制约心脏干细胞在体移植治疗急性心肌梗死（AMI）的关键问题（现有种子干细胞临床获取方式有限、体外培养的干细胞抗应激能力差、移植后在体存活率低）。在前期研究及自有专利技术的基础上，拟从心包膜取材，培养心包膜干细胞球（P-CSps），离体实验检测P-CSps外分泌功能、心脏干细胞表达比率、以及对心肌细胞凋亡和内皮细胞成管的影响，评估P-CSps作为治疗AMI目的干细胞的可行性；联合羟丙基纤维素辛酸酯(OPC)液晶作为培养介质，通过不断调整参数，构建活性更强的应激型P-CSps，同时探寻其中的焦亡诱导机制；制备大鼠AMI模型，将P-CSps置入大鼠心包腔内，在体进一步验证P-CSps作为目的干细胞的可行性以及OPC液晶构建的应激型P-CSps的在体存活率、转归与功能。本项目顺利实施后可以为心脏干细胞治疗AMI的临床实施提供一种新的方案。（本项目涉及的关键技术已申报发明专利3项）

本课题的目的是为解决干细胞移植治疗心脏疾病时在体存活率低等问题，目前已完成高活性干细胞球的制备及体内功能验证的主旨任务。已成功制备应激型高活性的干细胞球，形成了稳定的培养体系，通过动物实验验证在体疗效可靠。成功解决了本课题的关键科学问题，验证了通过液晶材料制备高活性干细胞球体系的稳定性，并初步论证了相关机制。具体进展包括：从细胞成球率和细胞增殖速率等角度不断筛选，最终成功制备出最佳的OPC材料作为干细胞球的培养介质；与低粘度培养介质及常规培养的干细胞球相比，OPC液晶材料制备的干细胞球细胞存活率高，处于G2期的细胞比例较高，干细胞球内结构疏松，培养过程中葡萄糖的摄取率较低同时乳酸的释放水平也较低；OPC液晶材料培养的干细胞球IL-1β转录水平和蛋白表达水平显著升高，同时分泌较多的HGF。在大鼠急性心肌梗死实验中，将OPC材料制备的应激型干细胞球通过心包腔途径注射在梗死区表面，在体验证疗效。结果发现，与溶媒对照组相比，在体移植OPC干细胞球治疗后，大鼠心功能逐渐好转，梗死区面积显著缩小，抑制梗死后的心肌肥厚，增加梗死区血管新生并增加梗死区心肌细胞存活数量。上诉结果共同论证了OPC液晶材料制备的高活性干细胞球精准移植治疗心脏疾病的应用前景。研究所涉及的内容，申报发明国家发明专利4项，其中或获授权专利2项，申报PCI专利1项；主要制备流程已发表SCI论文2篇，3篇论文在投稿中，尚有1篇正在撰写。