基本信息
- 项目名称：
- 神经干细胞移植治疗帕金森病动物模型
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究首先分离培养E14胚胎大鼠脑室下带区NSCs，绿色荧光蛋白标记。运用单侧损毁成年SD大鼠黑质多巴胺能神经元制作帕金森病动物模型，将干细胞移植模型动物黑质内。在移植后60天取移植大鼠全脑进行矢状和冠状连续冰冻切片观察移植细胞行为。结果显示，移植的细胞在黑质部位存活并迁移扩散，动物行为学症状明显改善。
- 详细介绍：
- 神经干细胞移植是国际生物医学界的前沿学科，研究前景十分看好。近年来的研究表明胚胎期和成年期动物的神经组织及人脑中可以分离出神经干细胞,能不断增殖并且具有分化成神经元、星型胶质细胞和少突胶质细胞的能力，在中枢神经系统疾病治疗中具有广阔前景。帕金森病是危害中老年身心健康的主要神经退行性疾病，至今缺乏治愈的有效方法。本作品利用体外培养神经干细胞进行移植治疗帕金森动物模型研究，观察移植治疗效果和移植后细胞行为。首先分离培养E14胚胎SD大鼠脑室下带区神经干细胞，增强型绿色荧光蛋白标记。同时，运用6-OHDA单侧损毁成年大鼠黑质多巴胺能神经元制作帕金森病动物模型，然后将标记的神经干细胞移植入帕金森病模型大鼠黑质内。在移植后60天，观察移植后动物行为和取移植大鼠全脑进行冠状连续冰冻切片观察移植细胞行为。结果显示，移植的细胞在黑质部位存活并迁移扩散，动物行为学症状明显改善。虽然运用神经干细胞移植治疗帕金森病多有报道，但是本研究中移植神经干细胞的标记方法和移植后细胞的行为特性研究方面具有新意，研究结果为利用干细胞移植治疗帕金森病的方法和机理研究提供了重要的实验资料，具有较大的开发应用前景。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 神经干细胞的发现为疗法治疗帕金森病展示了良好的前景，但移植的细胞是否向损伤的所有黑质区域迁移并能锚定于损伤部位, 是否能在黑质长期稳定存活是细胞移植治疗PD病的关键。本研究用增强型绿色荧光蛋白标记体外培养大鼠脑室下带区分离的NSCs并移植到PD动物模型黑质, 以求了解细胞移植治疗的动物行为学效果和NSCs在宿主脑内的迁移和存活行为 为细胞移植治疗PD提供实验依据。
科学性、先进性及独特之处
- 1、本作品采用绿色荧光蛋白标记体外培养的神经干细胞，追踪细胞移植后的行为学表现，在神经干细胞标记方法学上具有突破。2、通过观察PD模型动物脑区移植细胞的行为，揭示内在的某些特性与规律，具有创新意义与特色。3、作品实验设计科学合理，论文写作规范，研究结果为细胞移植治疗神经系统疾病提供了重要的实验资料。
应用价值和现实意义
- NSCs是神经系统中未分化的细胞，具有很强的多向分化潜力，从理论上讲将NSCs移植给脑部损伤、PD等脑疾病患者可以起到治疗作用，因而具有广阔的应用前景。本作品研究结果为NSCs移植治疗PD提供了重要的实验数据和理论依据，具有较大的潜在应用开发前景。因此，本项目对基础理论的研究和临床应用都具有重要的价值。
学术论文摘要
- 近年来的研究表明胚胎期和成年期动物的神经组织及人脑中可以分离出神经干细胞,能不断增殖并且具有分化成神经元、星型胶质细胞和少突胶质细胞的能力，在中枢神经系统疾病治疗中具有广阔前景。本研究首先分离培养E14胚胎SD (Sprague-Dawley)大鼠脑室下带区NSCs，用增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein, EGFP)标记。运用6-羟基多巴胺单侧损毁成年SD(Sprague-Dawley)大鼠黑质多巴胺能神经元制作PD动物模型。将体外培养的NSCs用EGFP标记后移植到PD模型动物黑质内。在细胞移植后60天再次进行动物行为学检测，取大鼠全脑进行冠状连续冰冻切片观察移植细胞行为。结果显示，移植的细胞在黑质部位存活并迁移扩散，动物行为学症状明显改善。
获奖情况
- 本作品获得安庆师范学院大学生科研项目立项支持，以学术报告的形式在学院内交流。
鉴定结果
- 作品选题是神经科学研究中的前沿性课题，实验设计科学合理，论文书写规范，实验结果具有一定的创新性。该作品为细胞移植治疗神经系统疾病提供了重要的试验资料和理论依据。
参考文献
- [1]enqvist N, Hård Af Segerstad C, Samuelsson C, et al. Activation of silenced transgene expression in neural precursor cell lines by inhibitors of histone deacetylation, J Gene Med, 2008, 4(3): 248-257 [2]Zheng YM, Dang YH, Qiu S, et al., 20Differentiation and characteristics of the EGFP gene transgenic goat neural stem cells cultured in attached and nonattached plates.Cell Biol Int. 2011 Mar 10. [3]Sil'kis IG. A possible mechanism for the dopamine-evoked synergistic disinhibition of thalamic neurons via the “direct” and “indirect” pathways in the basal ganglia, Neurosci Behav Physiol 08, 32(3): 205-212 [4]Markiewicz I, Sypecka J, Domanska-JaStem Cell Therapy for Alzheimer's Disease. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2011 Apr 18.nik K, etal. Cellular environment directs differentiation of human umbilical cord blood-derived neural stem cells in vitro. J Histochem Cytochem. 2011,59(3):289-301.
同类课题研究水平概述
- 随着运用神经干细胞移植治疗神经系统疾病的研究日益深入，细胞移植入体内后的行为引起广泛关注。为此，研究神经干细胞移植后的细胞行为，是运用细胞疗法治疗相关神经系统疾病的重要基础课题。 近几年，对神经干细胞移植领域的研究主要集中在如下几个方面。 1）移植神经干细胞的治疗学研究 该方面研究主要运用动物模型或病人，观察移植后的治疗效果。如用移植神经干细胞治疗中风、帕金森病、脑运动皮层损伤、脊髓损伤、脑缺血引起的认知障碍等。其中，很多工作集中在通过体外转染，获得能够表达特定基因的神经干细胞或祖细胞，从而改善病症。在众多治疗学研究中，运用移植神经干细胞对脊髓损伤的治疗效果较为肯定。 2）对移植神经干细胞的分化和迁移行为研究 Vescovi等人早在1999年的研究就发现，移植入宿主的神经干细胞产生移行并分化成移植部位的特殊细胞类型。Rosario将神经干细胞移植入小脑前叶发育缺如的小鼠，发现移植细胞逐渐分化成小脑颗粒细胞并形成内颗粒层。众多的研究证明，移植后细胞可分化成特定类型的神经元或胶质细胞。 3）移植神经干细胞与宿主细胞的重构研究 运用跨种属的移植研究发现猪神经干细胞在PD大鼠黑质内具有参与环路构建的能力。移植后神经干细胞若能在宿主体内长期存活下去，必然与宿主神经元发生联系甚至参与神经回路的构建。但该方面的研究报道较少。 综合对移植神经干细胞的研究，还存在如下的问题：首先，如何区别移植细胞和宿主细胞。以往的研究为标识移植细胞与宿主细胞的区别，通常运用BrdU标记移植的神经干细胞，由于BrdU掺入情况不能直接被观察，所以需要通过免疫组织化学的方法来反映，因此容易受免疫组化操作影响，而且其仅能掺入新合成的DNA中,定位在细胞核中,位置比较局限,不能显示出细胞的形态，不便于我们了解被标记细胞之间的联系。其次，众多的研究发现，移植后神经干细胞的分化方向与其所处的移植部位局部环境密切相关，并非由内在特性决定。 近年来，绿色荧光蛋白（GFP）标记技术的成熟给移植细胞的示踪提供了强有力的工具。由于移植细胞可自体表达GFP。并可获得突起和末梢含有GFP的移植神经干细胞类型。因此，运用绿色荧光蛋白基因重组的病毒感染神经干细胞从而标记移植细胞，追踪研究细胞移植后的行为，这无疑将会带来突破性的进展。目前，运用该技术在神经干细胞移植方面的研究刚刚起步。
