基于近紅外硫化銀量子點的間充質(zhì)干細(xì)胞活體示蹤研究.pdf

1、基于干細(xì)胞移植的細(xì)胞療法是目前治療人類組織損傷、器官缺損和病變等所引起的重大疑難疾病最具前景的方法。然而,目前對于移植干細(xì)胞在體內(nèi)的命運與轉(zhuǎn)歸過程仍不清楚,難以界定干細(xì)胞的治療過程和效果,這也成為干細(xì)胞療法臨床應(yīng)用的主要障礙。因此,開發(fā)一種能夠?qū)崟r監(jiān)測和精確定位移植干細(xì)胞在活體內(nèi)的遷移、分布及其對組織損傷響應(yīng)過程的無損影像技術(shù)對于了解移植干細(xì)胞參與組織損傷修復(fù)的機制具有至關(guān)重要作用。
　　本文利用近紅外二區(qū)熒光在活體組織中低散射和

2、低吸收的特性,以近紅外硫化銀量子點(Ag2S QDs)為熒光探針,建立一種無損、高時間和空間分辨的干細(xì)胞活體示蹤技術(shù)。首先,通過在Ag2S QDs表面修飾穿膜肽(Tat),構(gòu)建了一種高效Ag2S QDs標(biāo)記干細(xì)胞策略。系統(tǒng)研究了Tat-Ag2S QDs標(biāo)記對二維培養(yǎng)和三維培養(yǎng)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(hMSCs)的增殖、活性氧產(chǎn)生、DNA損傷以及成脂、成骨分化和干性基因表達(dá)等的影響,結(jié)果表明基于 Tat-Ag2S QDs的細(xì)胞標(biāo)記策略是一種無

3、損的干細(xì)胞標(biāo)記方法,且不會對hMSCs的增殖和分化能力造成影響。小鼠活體原位細(xì)胞靈敏度分析表明,利用123.8 mW/cm2的808 nm激發(fā)光和100 ms的曝光時間可檢測到1000個皮下注射細(xì)胞,且細(xì)胞數(shù)和近紅外熒光強度間具有良好的線性關(guān)系。此外,將三維膠原支架培養(yǎng)的hMSCs植入小鼠皮下,Ag2S QDs良好的熒光穩(wěn)定性使其能夠?qū)σ浦瞙MSCs進(jìn)行長達(dá)60天的持續(xù)監(jiān)測,且Ag2S QDs標(biāo)記并未對干細(xì)胞在體內(nèi)的存活、遷移及成骨分化

4、等產(chǎn)生影響。之后,將Ag2S QDs應(yīng)用于原位示蹤干細(xì)胞移植治療小鼠活體皮膚損傷。由于近紅外二區(qū)熒光成像良好的空間分辨率,本課題首次發(fā)現(xiàn)尾靜脈注射移植hMSCs會逐步遷移聚集在傷口處,且大多分布在傷口邊緣而不會進(jìn)入傷口內(nèi)部。這表明全皮膚傷口中間部分往往缺少招募而來的干細(xì)胞和修復(fù)相關(guān)的有益因子,從而導(dǎo)致傷口修復(fù)效果不佳。為了提高干細(xì)胞對皮膚損傷修復(fù)的效果,本研究將干細(xì)胞趨化作用的基質(zhì)細(xì)胞衍生因子(SDF-1α)裝載于膠原支架上來處理小鼠皮

5、膚傷口,近紅外熒光成像示蹤表明SDF-1α裝載的膠原能夠促進(jìn)皮膚傷口在更短時間內(nèi)招募更多的hMSCs參與組織修復(fù),且 hMSCs能夠進(jìn)入傷口內(nèi)部并均勻分布于整個傷口區(qū)域。這使得負(fù)載SDF-1α膠原處理的傷口具有更快的愈合速度及更好的表皮再生和新血管形成效果。這種基于Ag2S QDs的無損、高時間和空間分辨的近紅外二區(qū)熒光成像干細(xì)胞活體示蹤技術(shù)能夠為干細(xì)胞在活體內(nèi)的行為提供一種實時監(jiān)測的可視化手段,并有望在干細(xì)胞療法的機理研究及影像指導(dǎo)干