多模态分子影像活体示踪神经干细胞联合内皮祖细胞移植治疗缺血性脑卒中的实验研究

Neural stem cells (NSCs) joint endothelial progenitor cells (EPCs) transplantation has been a very promising treatment for ischemic stroke, however, how to evaluate the in vivo mobilization and homing, proliferation and differentiation is the important bottleneck of restricting its clinical application. At present, the traditional method is difficult to observe dynamically the migration and differentiation of stem cells in vivo. In this project we use luciferase-enhanced green fluorescent protein virus vector and superparamagnetic iron oxide and near-infrared probe to label EPCs and NSCs, respectively, and then transplant cells into mouse model to treatment ischemic stroke. We use the in vivo bioluminescence, magnetic resonance and near-infrared multi-modality imaging techniques to monitor the space-time distribution, proliferation, differentiation, and biological behavior of NSCs and EPCs after transplantation. The successful completion of this project will provide new means to trace the stem cells after transplantation, and lay out solid base for their potential clinical application.

神经干细胞（Neural stem cells, NSCs）联合内皮祖细胞（Endothelial progenitor cells, EPCs）移植是一种非常有前景的治疗缺血性脑卒中的新方法，然而如何检测和评估其在活体中的迁徙归巢、增殖分化是限制其在临床应用的重要瓶颈。目前传统的观察方法难以实现在活体上对干细胞的迁徙和分化进行动态观测。本项目拟用带有荧光素酶-增强型绿色荧光蛋白的慢病毒载体和超顺磁性氧化铁-近红外分子影像探针分别标记EPCs和NSCs，然后将其经静脉联合移植至小鼠缺血性脑卒中模型体内，运用生物发光、磁共振和近红外多模态分子成像技术，活体动态示踪NSCs及EPCs的时空分布、增殖分化、相互作用、转归等生物学行为。本研究将为NSCs联合EPCs移植后的活体动态示踪提供一个新的手段，也为NSCs联合EPCs移植治疗缺血性脑卒中的临床应用提供实验基础。

脑卒中已经成为全世界继恶性肿瘤后的第二大致死性疾病和首位致残性疾病，其中87%为缺血性脑卒中.神经干细胞（Neural stem cells, NSCs）联合内皮祖细胞（Endothelial progenitor cells, EPCs）移植是一种非常有前景的治疗缺血性脑卒中的新方法，然而如何检测和评估其在活体中的迁徙归巢，增殖分化是限制其在临床应用的重要瓶颈。目前传统的观察方法难以实现在活体上对干细胞的迁徙和分化进行动态观测。本项目拟通过构建可用于BLI检测的带有荧光素酶-增强型的绿色荧光蛋白（Luc-eGFP）报告基因的病毒载体，同时合成磁共振-近红外对双功能探针，分别标记小鼠骨髓源性EPCs及海马来源NSCs。应用BLI、MRI、NIRF多模态活体成像技术、分子生物学及组织学方法，对小鼠脑卒中模型在EPCs及NSCs联合移植治疗后的时空分布进行动态观测。应用图像融合分析技术，综合多模的活体成像数据、分子生物学及组织学结果，探讨EPCs联合NSCs治疗缺血性脑卒中的可能机制。本项目成功构建了多模分子影像探针，实现了CMV-Luc-eGFP慢病毒载体以及SPIO-CY5.5标记干细胞技术的优化，获得探针标记的最佳浓度。在EPCs及NSCs联合移植治疗缺血性脑卒中实验结果表明：神经干细胞与内皮祖细胞联合移植可以促进神经干细胞的归巢、成活。组织学检测可证实缺血周边区有EPC，CD31和DCX染色提示细胞移植组的新生血管和神经发生较对照组显著增加，表明联合移植可以促进“神经血管单元”的形成，神经功能评分证实联合移植促进脑卒中后神经运动功能恢复。本项目研究结果为NSCs联合EPCs移植后的活体内示踪提供一个新的评价手段，也为NSCs 联合EPCs移植治疗缺血性脑卒中的临床应用提供实验基础。