应用hiPSC衍生的MSN治疗大鼠亨廷顿舞蹈症疾病模型的研究

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目的:建立一套由hiPSC诱导分化为MSN的高效快速且具有较高安全性的体外实验方案;并将获得的MSN植入QA造模HD大鼠的纹状体,用于验证对HD的治疗作用。方法:(1)建立起一套用hiPSC诱导分化产生MSN的细胞体外培养方案,并且获得的MSN需要满足本研究的产量及质量要求。(2)通过实时定量PCR、免疫荧光染色等方法对诱导分化过程中各个阶段的产物进行检测,以验证诱导培养的效果;检测在诱导分化不同阶段的转录产物的表达,如OCT4、DLX5、GAD6与DARPP32等基因,并将这些基因在MSN中的表达量与在未分化hiPSC中的表达量进行对比。(3)对未分化hiPSC(n=4)、MSNP(n=3)及MSN(n=3)三组细胞进行转录组学测序,分析与未分化hiPSC组相比MSNP/MSN的基因表达情况。(4)用喹啉酸(QA)对大鼠进行造模,使其表现出类似HD症状,并对造模效果进行评估。(5)将获得的MSN植入大鼠脑损伤区域,通过HE染色与免疫荧光染色等手段检测是否移植成功。(6)取41只SD大鼠随机分为sham组(n=10)、vehicle组(n=10)、QA+HBSS组(n=10)与QA+MSN组(n=11),QA+MSN组给予微量注射MSN,QA+HBSS组给予注射空白溶剂HBSS,在细胞移植后第28天处死动物并取脑观察其脑损伤情况与细胞存活情况。(7)上述4组大鼠分别在QA造模后2d,术后1d、7d、14d、21d与28d进行神经功能行为学量表测试与转棒测试。结果:(1)与未分化hiPSC相比,MSN的转录产物对其特异性标志物GAD67、DARPP32基因可较高水平表达(P<0.0001),MSNP的转录产物对其特异性标志物DLX5基因可较高水平表达(P<0.001),而这两种细胞对于未分化hiPSC的特异性标志物OCT4基因相对低表达(P<0.0001)。(2)对未分化hiPSC、MSNP及MSN的测序结果显示,MSNP/MSN与未分化hiPSC的总体基因表达水平具有较大差异。(3)QA造模引发了大鼠脑组织结构改变、脑纹状体损伤与HD症状的显现。(4)免疫荧光染色显示,MSN能成功地植入大鼠的纹状体内,且植入后MSN能在较长一段时间内存活于纹状体区域。(5)相对于未移植MSN的大鼠而言,植入了MSN的大鼠在运动及感觉能力方面有着更好表现,随时间推移在MSN移植四周后症状显著改善(P<0.01)。结论:(1)在体外能以hiPSC为起点实现高效快速诱导分化出MSN的过程,且诱导效率高,产物质量好。(2)使用分化程度较高的MSN进行细胞移植是相对安全的,能够保证较低的致瘤性与较好的移植效果。(3)MSN移植到大鼠脑纹状体区后能够对大鼠的神经行为学表现起到一定的改善作用,使大鼠的HD症状得到恢复。
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