目的:干细胞再生医学是当代生命科学领域的研究热点,然而目前对于移植到体内的干细胞存活、滞留和分布仍缺乏了解,这严重制约了干细胞治疗的发展和应用。本课题拟借助报告基因标记和外源直接标记的策略,结合光声成像和生物发光等成像技术,建立干细胞体内示踪系统,原位观察移植细胞,并利用光热治疗对移植后产生的副作用进行防控。方法:利用CRISPR/Cas9技术,以腺相关病毒整合位点AAVS1为靶点,通过同源重组,将自裂解多肽2A连接的三个报告基因(Fluc、HSVttk、cop GFP)同步表达,并通过半导体纳米探针Cu Fe Se2体外直接标记CRISPR/Cas9编辑后细胞,将光声成像和小动物成像结合,同时利用光热治疗,实现副作用防控。结果:本课题利用CRISPR/Cas9技术,在人胚胎干细胞中成功建立了CAG启动子驱动的稳定三报告基因成像系统,并且不会随细胞传代和分化而发生沉默,且生物发光信号强度和细胞数量成正比。Cu Fe Se2纳米探针可用于光声成像和光热治疗,利用20μg/m L Cu Fe Se2孵育细胞24小时,细胞活性在80%以上,细胞毒性较小,且光声成像信号强度和细胞数量成正比。本课题将三报告载体系统与Cu Fe Se2纳米探针相结合,验证了报告载体和纳米探针的应用潜力。利用生物发光证实,孵育过Cu Fe Se2的胚胎干细胞移植到皮下可形成畸胎瘤,而经过1.5 W/cm2 808 nm激光照射可成功将移植干细胞杀死。在心肌细胞移植治疗过程中,有发生心律失常的风险,本课题利用心肌梗死模型结合心肌细胞移植发现,通过光热治疗可有效杀死移植细胞,证明了Cu Fe Se2的副作用防控能力。结论:三报告基因系统可通过生物发光等手段高效示踪移植细胞,而Cu Fe Se2纳米探针孵育的细胞可通过光声成像进行示踪;通过光热治疗我们发现,利用Cu Fe Se2可以移除皮下和心脏的移植细胞,为移植后副作用的防治提供了新思路。