酪氨酸酶基因轉染MSC移植后在體MRI顯像示蹤.pdf

1、骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BM-MSC)是存在于骨髓質中除HSCs之外的另一類具有自我復制、更新能力和多向分化潛能的非造血組織干細胞。在一定的體內和體外誘導條件下，可以分化為脂肪細胞、軟骨細胞、成骨細胞、基質細胞、骨骼肌細胞、內皮細胞、星形膠質細胞和神經元細胞。研究發(fā)現(xiàn)MSC具有易于分離培養(yǎng)、低免疫原性、易于外源基因的轉染和表達的特性，而且MSCs能夠加速HSCs歸巢和植入，多

2、方面促進造血，下調異基因免疫反應等特點，使MSCs與HSCs共移植治療惡性血液病成為熱點，并廣泛應用于組織工程、基因治療等其它領域。
　　 外源性MSCs輸注輔助HSCT已證實具有良好促進造血的效果且無明顯的毒副反應；關于MSCs移植后在體內的分布特點和生物學行為尚無一致結論，在動物實驗和臨床研究中發(fā)現(xiàn)MSCs歸巢骨髓有所不同，在多數(shù)的動物實驗中從骨髓可以檢測到供體源性MSCs，而人體的臨床研究卻證實成功植入的患者骨髓中MSCs

3、仍為受體源性，可能跟動物和人體的檢測方法不同有關，大多數(shù)動物的示蹤方法不能應用于人體。因此，了解MSC移植后體內的分布特點和生物學行為，有助于闡明MSC輔助重建造血的機制。
　　 目前MSC示蹤的方法很多不能運用于人體，因此尋找安全、無毒副作用且適用于人體，可長期、在體追蹤BM-MSC自身歸巢和定植的方法，將為探索BM-MSC輔助造血重建的機制提供一個良好的實驗平臺。本實驗將酪氨酸酶基因體外轉染MSC，輸注體內后以MRI技術在體

4、顯像，以期得到清晰的MSC定植的解剖生理圖像，為可以直觀、無創(chuàng)性地長期在體示蹤MSC的歸巢和定植打下基礎。
　　 本文擬進行以下四部分研究：
　　 第一章、小鼠MSC的分離、培養(yǎng)和鑒定。
　　 目的：從小鼠骨髓中分離培養(yǎng)、擴增和純化MSC，研究其表面標記及分泌的細胞因子水平等生物學特點，建立穩(wěn)定、高效的體外培養(yǎng)體系，為下一步MSC的轉染和移植提供實驗基礎。
　　 方法：
　　 1.MSC的分離培養(yǎng)

5、、擴增和純化。全骨髓貼壁法(自然貼壁法)從小鼠骨髓分離單個核細胞，以2×106/cm2密度接種在25cm2培養(yǎng)瓶中，37℃，5％CO2飽和濕度下常規(guī)培養(yǎng)，每3～4天換液，原代培養(yǎng)至細胞接近80％融合時(7～10天)用0.25％胰酶消化，進行傳代、擴增培養(yǎng)。倒置相差顯微鏡逐日觀察細胞形態(tài)、貼壁情況及生長情況。
　　 2.MSC表面標記的檢測。取生長狀態(tài)良好的P3～P5代BM-MSC，用流式細胞儀檢測BM-MSC免疫表型CD29、C

6、D44、CD105、CD166、CD34、CD45、CD106及CD54的表達。
　　 3.BM-MSC分泌的細胞因子的檢測。ELISA法檢測BM-MSC上清中小鼠干細胞(SCF)、小鼠基質細胞衍生因子-1(SDF-1)、小鼠白介素6(IL-6)的水平。
　　 結論：
　　 1.在適宜的體外培養(yǎng)條件下，可從小鼠骨髓中成功分離MSC，并且純化和大量擴增。
　　 2.培養(yǎng)的MSC形態(tài)、免疫表型、分泌的細胞因子

7、均符合間充質干細胞的特征。
　　 第二章、酪氨酸酶基因質粒的提純及MSC轉染。
　　 目的：純化含酪氨酸酶基因完全cDNA的pcDNA3tyr質粒，用脂質體法將其轉染到MSC，為下一步MSC輸注體內后實現(xiàn)MRI在體顯像示蹤提供實驗基礎。
　　 方法：
　　 1.pcDNA3tyr質粒的純化。采用CaC12轉化法法將pcDNA3tyr質粒導入大腸桿菌DH5α菌株，從瓊脂平板上挑取含有外源基因質粒的大腸桿菌D

8、H5α單菌落，然后接種于2個30mlLB培養(yǎng)基的錐形瓶里，37℃250rpm振蕩過夜。按照QIAGENPlasmidMidi試劑盒說明純化pcDNA3tyr質粒。
　　 2.pcDNA3tyr質粒的鑒定。pcDNA3tyr質粒經Xba 1、EcoRⅠ雙酶切，隨后經瓊脂糖電泳，電泳完畢后，取出凝膠，采用凝膠成像系統(tǒng)拍照保存。
　　 3.pcDNA3tyr質粒轉染MSC轉染前一天，胰酶消化細胞并計數(shù)，接種于24孔板中，以脂質

9、體法按照LipofectamineTM 2000試劑盒說明每孔轉染0.8μg pcDNA3tyr質粒。
　　 4.轉染前后MSC的鑒定。
　　 4.1 轉染前后MSC的形態(tài)學觀察。
　　 4.2 轉染前后MSC的表面標記。用流式細胞儀檢測轉染前后MSC免疫表型CD29、CD44、CD105、CD166、CD34、CD45、CD106及CD54的表達。
　　 4.3 轉染前后BM-MSC細胞因子的分泌。

10、r>　　 5.MSC內酪氨酸酶基因的鑒定。
　　 (1)提取總RNA后行RT-PCR，PCR產物經瓊脂糖凝膠電泳分離，與DNA分子量marker進行比較。
　　 (2)用RT-PCR法分別在轉染后24小時、48小時、72小時、7天檢測TYR基因的mRNA的表達量。方法同前2.4.3。
　　 6.統(tǒng)計學處理。本實驗計量資料以X±SD表示，采用SPSS11.5統(tǒng)計軟件包處理，各實驗組間比較用LSD-t檢驗兩兩組間比

11、較。P＜0.05被認為有統(tǒng)計學意義。
　　 結論：
　　 1.脂質體法能夠成功將pcDNA3tyr質粒轉染MSC，并且證實是穩(wěn)定和可靠的。
　　 2.轉染后的MSC形態(tài)、免疫表型、分泌的細胞因子均符合間充質干細胞的特征，轉染前后MSC的生物學特性無改變。
　　 第三章、酪氨酸酶基因質粒轉染MSC體外細胞及小鼠體內黑色素染色。
　　 目的：含酪氨酸酶基因完cDNA的pcDNA3tyr質粒轉染MSC后

12、，采用Fontana硝酸銀還原染色法檢測體外細胞及體內組織的黑色素，為下一步酪氨酸酶基因轉染MSC后MRI在體顯像示蹤奠定基礎。
　　 方法：
　　 1.小鼠MSC的分離培養(yǎng)、擴增和純化方法同第一章。
　　 2.pcDNA3tyr質粒轉染MSC以脂質體法按照LipofectamineTM 2000試劑盒說明轉染。
　　 3.細胞黑色素染色。轉染后BM-MSC培養(yǎng)24h后行Fontana硝酸銀還原染色法進行

13、染色。電鏡、光鏡下觀察黑色素分布
　　 4.組織黑色素染色。
　　 4.1 實驗分組。
　　 4.2 細胞輸注。
　　 4.3 小鼠存活狀況觀察。
　　 4.4 組織黑色素染色。
　　 結論：
　　 1.pcDNA3tyr質粒轉染MSC，可以在細胞內產生黑色素。
　　 2.轉染后MSC輸注小鼠，可以在組織內檢測黑色素。
　　 3.移植后小鼠7天內生長狀況良好，顯示轉

14、染pcDNA3tyr質粒的BM-MSC輸注無明顯的毒副作用。
　　 第四章、酪氨酸酶基因質粒轉染MSC后體外細胞及小鼠體內MRI顯像。
　　 目的：將酪氨酸酶基因體外轉染MSC，輸注體內后以MRI技術在體顯像，可以直觀、無創(chuàng)性地長期在體示蹤-MSC的歸巢和定植，得到清晰的MSC定植的解剖生理圖像，為探索MSC輔助造血的機制提供良好的實驗平臺。
　　 方法：
　　 1.小鼠MSC的分離培養(yǎng)、擴增和純化方法同

15、第一章。
　　 2.體外細胞MRI顯像。
　　 2.1 pcDNA3tyr質粒轉染MSC分別取10μg空白pcDNA3質粒、5μg、10μg、20μgpcDNA3tyr質粒以脂質體法按照LipofectamineTM 2000試劑盒說明轉染BM-MSC。
　　 2.2 MSC MRI顯像胰酶消化后獲取細胞懸液(各約106個細胞)，1500r/min離心5min使之沉淀于離心管底，仔細吸除上清后將1-4號離心管平行

16、放置，分別代表空白對照及含5μg、10μg、20μgpcDNA3tyr質粒的細胞團。并行T1WI、T1WI/SPIR、T2WI序列檢查。
　　 3.小鼠MRI顯像。
　　 3.1 pcDNA3tyr質粒轉染MSC。
　　 3.2 轉染后MSC移植小鼠。
　　 (1)實驗分組。
　　 (2)細胞輸注。
　　 (3)實驗小鼠存活狀況觀察每日觀察小鼠活動力、外表、飲食、大便、體重等，記錄每組死亡

17、率。
　　 4.統(tǒng)計學處理。
　　 采用SPSS11.5統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計分析。單因素方差分析各種細胞在T1WⅠ、T2WⅠ、STIR掃描序列的信號強度總體間的差異，以最小有意義差異(least significance difference，LSD)-t檢驗觀察上述3個掃描序列中各細胞間的信號強度兩兩間差異是否具有顯著性。P＜0.05表示差異具有顯著性。
　　 結論：
　　 1.pcDNA3tyr質粒轉染

18、MSC后，生成的黑色素可經MRI顯像。
　　 2.pcDNA3tyr質粒轉染MSC并輸注小鼠體內，經MRI發(fā)現(xiàn)肝臟黑色素顯影成功，提示活體示蹤的可行性。
　　 全文結論：
　　 1、成功建立了MSC體外分離培養(yǎng)和擴增體系。
　　 2、脂質體法能夠成功將pcDNA3tyr質粒轉染MSC，轉染前后MSC的生物學特性不受影響。
　　 3、移植后小鼠7天內生長狀況良好，顯示轉染pcDNA3tyr質粒的MS