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目的:探讨以AAV为载体,SDF-1α修饰NCSCs移植脊髓损伤部位,通过SDF-1α对于细胞的趋化和增值作用,诱导自体及移植干细胞向损伤部位迁徙、分化、增值,提高轴突及髓鞘再生、重建神经环路、促进脊髓功能的恢复。
方法:骨髓基质细胞取自股骨骨干,梯度离心提纯培养,TRIzol抽提细胞裂解液总mRNA,RT-PCR扩增SDF-1α片段插入pcDNA3.1-V5-HIS构建pcDNA3.1-SDF-1α-V5-HIS。测序排除PCR突变后,亚克隆SDF-1α到pAAV构建pAAV-SDF-1α-V5,Sca I酶切验证。原病毒质粒与辅助质粒共转染HEK 293细胞,培养72小时裂解后氯化铯梯度超速离心,取折射率1.365至1.380的病毒悬液,HN缓冲液透析,实时定量PCR检测病毒效价,Western blot验证病毒载体生物活性。
取孕14.5天胎鼠海马细胞,胰蛋白酶消化吹打成单细胞悬液,以10<4>/ml密度接种在无血清DMEM/F12培养液,每3天换半液,Nestin染色验证后,更换全培养液培养,MAP2、GFAP及GC验证其向神经元、星形细胞及少突胶质细胞的多向分化能力。取孕14.5-E17胎鼠坐骨神经,胰蛋白酶及胶原酶消化,FACS分离提取p75<+>PO<->细胞在多聚赖氨酸和纤连蛋白处理的培养瓶培养,每3天换半液。更换全培养液培养,S100、SMA及Peripheri n验证其向雪旺氏细胞、肌纤维母细胞、神经元等的多向分化能力。Boyden趋化小室验证SDF-1α对神经干细胞(NSC)的趋化作用,MTT法验证SDF-1α对神经干细胞(NSC)的增殖作用
24只脊髓重力损伤大鼠模型平均分为4组,即伪手术组(Sham)、生理盐水组(NS)、神经嵴干细胞组(NCSC)及NCSC-SDF-1α组,损伤处微量注射5 μ 1治疗液,细胞组每支注射10<5>个细胞。BBB评分及斜板实验观测实验大鼠脊髓功能恢复情况,BDA顺行示踪观测轴突再生。4周后处死动物,取损伤节段脊髓行免疫组化、免疫荧光及电镜检查。
结果: ScaI消化pAAV—SDF一1α后出现三条段带,Western印迹显示AAV—SDF一1α感染裂解液仅出现12KD条带,与理论之相符。 孕14.5天胎鼠海马组织培养获得的细胞培养后形成的细胞球为Nestin阳性,能够耐受多次体外传代。贴壁培养可以分化神经元、少突胶质细胞及星形胶质细胞。孕14.5-17天胎鼠坐骨神经p75+PO一细胞培养后形成似小纤维母细胞的类似细胞,多角形,细胞核较大,边缘反光强,含1到3个突起,可分化为雪旺氏细胞,肌纤维母细胞及神经元,雪旺氏细胞比例随胎鼠日龄增大而增高。
Boyden chamber趋化小室显示随SDF一1α浓度增高,迁徙到下层小室的细胞数增高(P<0.01)。MTT实验示随SDF—lα浓度增高,培养液中细胞数增加(P<0.01)。迁徙实验显示SDF一1α组神经球平均迁徙带为11.32条,大于对照组7.36条(P<0.01);总迁徙距离为3.65mm,大于对照组213mm(P<0.01)。BBB评分及斜板实验中均显示除伪手术组外,NCSC—SDF一1α组得分最高,NS组最低,差异具有显著性。组织学检查显示移植细胞存活,SDF一1α 表达,除伪手术组外,脊髓可见不同程度的坏死,NCSC和NCSC—SDF—lα组脊髓坏死范围较对照组小。NCSC—SDF一1α组轴突脱髓鞘改变明显较NS减轻。BDA示踪显业NCSC—SDF一1α组较多示踪剂通过损伤部位,NS组少见。
结论:孕14.5胎鼠坐骨神经p75<+>P0<->细胞具有多向分化潜能,可分化为雪旺氏缉胞,肌纤维母细胞及神经元。AAV介导SDF一1α修饰NCSC移植脊髓损伤部位,可促进干细胞向损伤部位迁徙、分化,提高轴突及髓鞘再生,促进脊髓功能的恢复。