基于近紅外硫化銀量子點的間充質干細胞活體示蹤研究.pdf

1、基于干細胞移植的細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,目前對于移植干細胞在體內的命運與轉歸過程仍不清楚,難以界定干細胞的治療過程和效果,這也成為干細胞療法臨床應用的主要障礙。因此,開發(fā)一種能夠實時監(jiān)測和精確定位移植干細胞在活體內的遷移、分布及其對組織損傷響應過程的無損影像技術對于了解移植干細胞參與組織損傷修復的機制具有至關重要作用。
　　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胞活體示蹤技術。首先,通過在Ag2S QDs表面修飾穿膜肽(Tat),構建了一種高效Ag2S QDs標記干細胞策略。系統(tǒng)研究了Tat-Ag2S QDs標記對二維培養(yǎng)和三維培養(yǎng)人骨髓間充質干細胞(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等的影響,結果表明基于 Tat-Ag2S QDs的細胞標記策略是一種無

3、損的干細胞標記方法,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個皮下注射細胞,且細胞數(shù)和近紅外熒光強度間具有良好的線性關系。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)定性使其能夠對移植hMSCs進行長達60天的持續(xù)監(jiān)測,且Ag2S QDs標記并未對干細胞在體內的存活、遷移及成骨分化

4、等產(chǎn)生影響。之后,將Ag2S QDs應用于原位示蹤干細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入傷口內部。這表明全皮膚傷口中間部分往往缺少招募而來的干細胞和修復相關的有益因子,從而導致傷口修復效果不佳。為了提高干細胞對皮膚損傷修復的效果,本研究將干細胞趨化作用的基質細胞衍生因子(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皮膚傷口在更短時間內招募更多的hMSCs參與組織修復,且 hMSCs能夠進入傷口內部并均勻分布于整個傷口區(qū)域。這使得負載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)熒光成像干細胞活體示蹤技術能夠為干細胞在活體內的行為提供一種實時監(jiān)測的可視化手段,并有望在干細胞療法的機理研究及影像指導干