构建光聚合透明质酸水凝胶系统促进人视网膜神经节细胞与宿主视网膜整合的研究及其机制探讨

With the development of regeneration medicine, stem cells replacement therapy have been proposed as a new potential approach for the regeneration of retina ganglion cells(RGCs), which may hold promise for restoration of vision function in patients with optic nerve diseases (including glaucoma). However, although several studies have showed that different resources stem cells could be differentiated into RGC-like cells in vitro, there’s few evidence indicate that those RGC-like cells can be integrated and further achieved functional connection with host’s retina in vivo. We have developed a protocol in which human embryonic stem cells can be differentiated toward RGCs fate by mimic the early eye development with the small molecular inhibitors. In order to accomplish RGCs transplantation via intravitreous injection, a photopolymerization hyaluronic acid hydrogel delivery system contain with growth factor embedded by nanoparticles will be developed and optimized. Generated RGCs will be transplanted into the vitreous of nude rats where RGCs have been purposely damaged by N-Methyl-D-aspartic acid (NMDA). The efficiency and mechanism of this regeneration system will be determined. This study will aim to resolve this dilemma in optic nerve regeneration system, and provided a new transplantation strategy and evidence for optic nerve diseases (including glaucoma) treatment.

随着再生医学的发展，视网膜神经节细胞（retina ganglion cells, RGCs)眼内移植成为治疗视神经疾病（包括青光眼）这一类致盲性眼病极有前景的方案，同时也面临多重挑战。虽然体外实验显示干细胞可被分化为RGCs样细胞，但如何促使这些细胞在体内存活、生长、与宿主视网膜整合是现阶段RGCs眼内移植再生研究面临的瓶颈问题。在前期工作中，我们已应用小分子细胞信号通道调节剂诱导人胚胎干细胞分化为RGCs细胞。本研究拟在此基础上，以移植导入系统为新的研究切入点，通过生物材料和纳米包被技术构建光聚合透明质酸水凝胶眼内移植系统，在N-甲基-D-天门冬氨酸诱导的大鼠青光眼模型眼中进行RGCs移植，探讨该系统在促进RGCs存活、轴突生长、与宿主细胞整合中的作用及可能的机制。本研究旨在从移植导入方面为协助解决视神经再生研究面临的问题提供新策略，为青光眼等视神经疾病治疗提供新思路和实验依据。

近年来，视网膜神经节细胞（retina ganglion cells, RGCs)眼内移植成为治疗视神经疾病这一类致盲性眼病的方案，体外实验显示干细胞可被分化为RGCs样细胞，但体内如何促使这些细胞存活、生长、与宿主视网膜整合是现阶段RGCs眼内移植再生研究面临的瓶颈问题。.本研究较顺利地完成了研究目标，包括1、提高了诱导人胚胎干细胞分化为RGCs的效率。2、通过应用光聚合交联技术和纳米包被技术，构建了包含生长因子的光聚合透明质酸水凝胶的眼内移植系统。3、建立了N-甲基-D-天门冬氨酸诱导的大鼠青光眼模型。4、从不同角度证实了通过构建光透明质酸钠眼内移植系统是有效解决经玻璃体腔注射移植干细胞“失巢”凋亡的方法，并能有效促进RGCs体内存活和分化，虽然由于诸多原因，只在少量移植大鼠上观察到轴突样物质的形成和生长，但结果已经非常令人鼓舞。此外，但由于细胞活性的稳定性，移植个体差异等原因，各种生长因子的微量表达在促进RGCs移植中的作用还有待探索。.本项目以移植导入系统的研究为新的切入点，协助解决现阶段视神经再生研究面临的问题，项目具有探索性。本项目首次建立基于生物材料为载体的RGCs细胞眼内移植导入系统，结合了生物材料科学中透明质酸钠的适合协助眼内移植特性、应用纳米组织工程学生长因子的包被等，实现了通过该移植系统有效促进眼内显微移植后的RGCs体内存活、轴突生长。 通过本项目的实施，该研究不仅为hESCs来源的RGCs眼内移植提供了新策略，而且将适用于其他干细胞（如iPSCs，Müller细胞等）来源的RGCs。