miR-124基因修饰间充质干细胞治疗缺血缺氧性脑病的研究

Using mesenchymal stem cells (MSCs) to treat hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE),is the academic attention of a new strategy for treatment of nerve injury. The current focus of the field is how to using modified MSCs to improve neuroprotective effects. In our previous studies, we demonstrated miR-124 promoted differentiation of umbilical cord MSCs into neurons. Notch signaling is known to be involved in embryonic nervous system development and the regulation of MSC neuronal differentiation.Therefore,we propose that miR-124 promotes differentiation of MSCs into neurons by inhibiting the Notch signaling transduction pathway. To investigate this hypothesis , the expression of miR-124 will be firstly detected on the differentiation of MSCs to neuron-like cells in vitro by various induced methods in order to understand its effect on this process. In order to get miR-124 or miR-124 inhibitor gene modified MSCs, lentiviral vector are constructed which are recombined by miR-124 or miR-124 inhibitor gene to infect MSCs. By immunocytochemistry, RT-PCR and Western blot, neuron makers and Notch signaling pathway are detected to study the overexpression or inhibition of miR-124 on neuronal differentiation process. We also analyze the effect of miR-124 modified MSCs treatment in neonatal rat hypoxic-ischemic encephalopathy model and study the formation of new neurons and oligodendrocyte. These studies will provide useful information to explore the exacted mechanism of differentiation of MSCs and to improve MSCs success rate of clinical transplantation in HIE.

间充质干细胞（MSCs）移植在治疗缺血缺氧性脑病（HIE）中具有良好的潜在应用价值。如何通过基因修饰促进MSCs在体内修复受损脑组织，促进功能恢复，目前已成为国内外学者研究的热点。我们的前期工作中首次发现，miR-124可促进脐带MSCs向神经样细胞分化。根据已有报道：抑制Notch信号通路可促进MSCs向神经细胞分化。本课题提出miR-124通过抑制Notch信号通路，促进MSCs向神经样细胞分化，从而发挥增强治疗HIE的作用。本课题拟以miR-124为研究对象，利用慢病毒表达载体、动物实验系统研究miR-124表达变化对MSCs向神经样细胞分化的调控机制，寻找miR-124调控的关键信号通路，明确miR-124修饰的MSCs在HIE的保护机制。该课题的完成将为MSCs向神经样细胞分化提供新的分子生物学机制，为HIE的治疗提供新的思路。

背景：缺血缺氧性脑病(HIE)是新生儿常见的一种神经系统疾病，治疗主要采用康复性疗法，疗效有限。目前干细胞移植得到了广泛关注，为治疗缺血缺氧性脑病患者提供了一条新途径。干细胞主要来自于胚胎、间充质干细胞、诱导性多能干细胞(iPS)。间充质干细胞因其易获得，无伦理道德约束，免疫源性低及易扩增等优点成为临床应用的良好种子细胞。iPS是通过基因转导技术将诱导重编程的干细胞因子导入终末分化的体细胞内，从而重编程得到具有自我更新和多向分化潜能的干细胞。该方法可利用自体终末分化的体细胞，解决了来源及伦理问题。iPS可从皮肤成纤维细胞、尿液中的肾上皮细胞等诱导重编程得到，来源广泛，重复性好，无伦理约束。尤其尿液中的肾上皮细胞，可通过非侵入性途径获得，是获得iPS的较好的种子来源，因此iPS诱导分化获取神经干细胞也成为临床应用的开拓新的方法。.内容：本课题选用mir-124修饰的间充质干细胞(MSCs)及诱导性多能干细胞（iPS）来源的神经干细胞作为HIE的治疗方法，系统探讨了mir-124在MSCs向神经样细胞分化中的变化趋势及作用机制，并探讨了MSCs及iPS来源的神经干细胞在HIE治疗中作用。.结果：研究结果显示 MSCs在神经元诱导培养基及神经干诱导培养液中，mir-124表达上调。慢病毒mir-124感染MSCs，抑制MSCs细胞增殖，随着mir-124感染天数的增加，上调神经干相关基因表达。通过基因芯片检测及RT-PCR验证，过表达mir-124下调stat1基因，而mir-124如何通过调控stat1促进MSCs向神经样细胞分化尚需要进一步验证。在新生HIE大鼠模型中，侧脑室移植MSCs后7天及21天后可检测到MSCs定向向受损脑组织迁移, 促进受损的脑组织修复。体外培养新生大鼠神经元，MSC可通过抑制缺糖缺氧模型神经元细胞凋亡，促进神经元的修复。将iPS诱导的神经干细胞侧脑室移植新生HIE 大鼠，移植7天及28天后免疫荧光在损伤灶周围可检测到神经干细胞，并可向神经元及胶质细胞分化。.结论及意义：mir-124在间充质干细胞向神经样细胞分化中发挥重要的作用，间充质干细胞及iPS诱导的神经干细胞可在HIE模型鼠脑内生存、迁移，向神经元及胶质细胞分化，从而促进受损脑组织修复和功能改善。