微重力、TROY-Fc以及聚乳酸-羟基乙酸共聚物支架对诱导性多功能干细胞治疗小鼠脊髓损伤的影响

利用3D-clinostat微重力培养系统，将诱导性多功能干细胞（iPSCs）(IMR90)-3分别定向诱导成神经干细胞（NSCs）和少突胶质前体细胞（OPCs）。然后用TROY-Fc将OPCs诱导成少突胶质细胞(OLs)。探讨微重力和TROY-Fc在iPSCs、NSCs及OPCs分化、轴突再生和髓鞘形成中的作用及其机制。.根据Allen's机械性脊髓损伤（SCI）制作方法，制作小鼠SCI模型。给予小鼠TROY-Fc后，将微重力培养的iPSCs与聚乳酸-羟基乙酸共聚物支架 (PLGA scaffold)移植到小鼠SCI部位, 观察微重力、TROY-Fc和PLGA scaffold 对移植细胞存活及轴突再生的影响，并探讨移植的iPSCs在SCI修复中的作用,为临床iPSCs的治疗提供依据。

创伤性脊髓损伤（SCI）是一种致残率、致死率极高的中枢神经系统（CNS）损伤。尽管关于SCI的研究已取得一定进展，但现行治疗手段对SCI患者功能恢复的促进作用仍十分有限。髓鞘再生不足作为SCI除轴突损伤和神经元缺失外的另一重要病理特征，破坏损伤部位残存神经轴突上正常的冲动传导，严重影响SCI病人的功能恢复。研究表明，脊髓损伤后髓鞘再生不足与内源性少突胶质细胞前体细胞（OPCs）无法分化发育为成熟的成髓鞘少突胶质细胞（OLs）这一异常情况密切相关。然而目前，CNS内OLs分化成熟、髓鞘形成以及损伤后髓鞘再生的调节机制尚不明确。TROY作为Nogo受体复合物组分介导髓鞘来源的抑制性配体引起的轴突生长抑制，同时病损CNS内髓鞘碎片可明显抑制OPC的分化和髓鞘形成，该作用亦有可能被TROY介导。本研究旨在探究TROY对OPC分化和成髓鞘的调控作用及其赖以发挥作用的信号通路，以期确定提高内源性OPC的分化及髓鞘再生作用或/和移植OPC对SCI治疗效能的新靶点。在由新生C57BL/6小鼠皮层组织分离、纯化获得NG2+OPCs后，RT-PCR证实TROY表达于OPCs及由其分化而成的O4+成熟前OLs和MBP+成熟OLs。在此基础之上，对OPC中的TROY受体功能进行药理性抑制或通过小RNA干扰（RNAi）下调OPCs中TROY的表达，可有效促进OPC向成熟方向分化。相反，将TROY在OPC过表达以增强其功能则对OPC的分化成熟产生了显著抑制效应。共培养研究显示，OPC中TROY受体功能抑制能够有效促进OPC与背根神经节（DRG）神经元共培养体系的成髓鞘作用。细胞内信号转导相关研究证明，TROY对OPC分化成熟的负性调节作用至少部分由蛋白激酶C（PKC）信号通路介导。基于脊髓损伤部位OPC原位移植的体内试验研究进一步显示，经TROY-RNAi处理、TROY表达量显著降低的OPC的移植治疗，能更为有效地促进宿主损伤脊髓的髓鞘再生以及瘫痪后肢运动功能和脊髓上下行神经传导功能的恢复。综上所著，本研究证明表达于OPC的TROY受体是中枢神经系统内OPC分化发育和髓鞘形成过程中的重要负性调节分子，并且OPC中TROY功能抑制可显著增强OPC移植对脊髓损伤的治疗作用。本研究表明，TROY可作为提高OPC移植治疗SCI有效性的作用靶点，这为SCI的再生医学研究和相关治疗方法的开发提供了新思路。