恒光講堂｜紅外二區(qū)關(guān)于硫化銀量子點(diǎn)熒光探針指導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞移植

本文要點(diǎn)：作者開發(fā)了一種納米制劑(PBAE-PLGA-Ag2S-RA-siSOX9，記為PPAR-siSOX9)介導(dǎo)的神經(jīng)干細(xì)胞療法，該療法能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)Aβ斑塊清除和神經(jīng)再生。為了實(shí)現(xiàn)立體定向移植，作者采用基于Ag2S量子點(diǎn)的近紅外Ⅱ區(qū)熒光成像技術(shù)實(shí)時(shí)指導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞移植。這一療法能夠克服AD微環(huán)境的不利影響，實(shí)現(xiàn)高效和持久的Aβ降解，改善神經(jīng)再生。

阿爾茨海默病(AD)是一種常見的癡呆癥，目前是無法治愈的。AD的主要病理是淀粉樣β（Aβ）蛋白沉積、富含tau的神經(jīng)原纖維纏結(jié)和神經(jīng)炎癥，這些癥狀逐漸導(dǎo)致腦內(nèi)神經(jīng)元和突觸連接的喪失。傳統(tǒng)的AD治療方法只能延緩極早期病理患者的AD發(fā)展?；诟杉?xì)胞的再生療法由于可以在大腦中再生受損的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在治療阿爾茨海默病方面顯示出巨大的潛力。然而，他們?nèi)匀幻媾R著一些挑戰(zhàn)。首先，阿爾茨海默病大腦中惡劣的環(huán)境對(duì)移植的神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)的存活和繁殖產(chǎn)生了不利影響，將治療效果局限在短期內(nèi)。第二，他們清除Aβ和Tau的能力不強(qiáng)，不能有效地治療它們積聚引起的病理。第三，阿爾茨海默病不利的病理微環(huán)境——特別是高濃度的有毒Aβ寡聚體——抑制了神經(jīng)干細(xì)胞的神經(jīng)元分化。

本文作者報(bào)道了一種納米制劑介導(dǎo)的多功能神經(jīng)干細(xì)胞療法。作者先將含有mCherry和NEP的慢病毒轉(zhuǎn)染原代NSCs，獲得NEP過表達(dá)(NEP-NSCs)（圖1a）。RT-PCR、western blot和免疫熒光分析顯示，NEP-NSCs中NEP  mRNA的表達(dá)水平和NEP蛋白的含量均顯著高于未轉(zhuǎn)染的對(duì)照NSCs（圖1e-i）。而同時(shí)NEP-NSCs的Aβ降解能力明顯高于對(duì)照NSC EVs(圖1k-m)。這表明NEP-NSCs可以通過持續(xù)地表達(dá)NEP酶，從而達(dá)到清除Aβ的效果。

圖1  表達(dá)NEP的基因工程神經(jīng)干細(xì)胞降解Aβ

（a-d）基因工程神經(jīng)干細(xì)胞的構(gòu)造與分選  

（e-i）NEP分析表達(dá)水平

（k-m）Aβ降解能力分析

長(zhǎng)久以來，阿爾茨海默病不利的病理微環(huán)境一直是神經(jīng)干細(xì)胞療法的阻礙。因此，作者設(shè)計(jì)了一種高效的基因和藥物傳遞納米制劑來提高NEP-NSCs在病理性AD微環(huán)境中的神經(jīng)分化效率。星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物GFAP和神經(jīng)元標(biāo)記物TUJ1的免疫熒光檢測(cè)表明，誘導(dǎo)分化10d后，大多數(shù)NEP-NSCs主要分化為星形膠質(zhì)細(xì)胞(圖2a，b)。而經(jīng)過納米制劑處理后，發(fā)現(xiàn)NEP-NSCs主要分化為神經(jīng)元。這主要是由于作者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中的RA和siSOX9激活了Wnt/β-catenin途徑，從而促進(jìn)神經(jīng)元分化。

圖2   納米制劑協(xié)助神經(jīng)干細(xì)胞分化

隨后，作者進(jìn)一步將多功能神經(jīng)干細(xì)胞(nanoformulation-NEP-NSCs)立體定向移植到APPswe/PS1dE9雙轉(zhuǎn)基因小鼠的海馬區(qū)。納米制劑中包裹的Ag2S量子點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)深層組織穿透和高時(shí)空分辨率的紅外二區(qū)NIR-Ⅱ成像，從而允許實(shí)時(shí)報(bào)告細(xì)胞移植的準(zhǔn)確性（圖3a-c）。此外，組織切片的熒光成像顯示神經(jīng)干細(xì)胞在海馬中正確分散。接下來，作者通過設(shè)置以下組，系統(tǒng)地評(píng)價(jià)了多功能神經(jīng)干細(xì)胞在AD小鼠Aβ清除和神經(jīng)再生方面的短期和長(zhǎng)期療效：G1：健康小鼠，G2：PBS處理的AD小鼠，G3：NSC處理的AD小鼠，G4：納米制劑-NSC處理的AD小鼠，G5：NEP-NSC處理的AD小鼠，G6：納米制劑NEP-NSC處理的AD小鼠（圖3d-s）。如圖3d所示，經(jīng)NSCs(G3和G4)處理后，聚集的Aβ僅略有減少，這表明單純的神經(jīng)干細(xì)胞不能有效治療Aβ病理。而利用NEP-NSCs(G5和G6)作用1個(gè)月后，腦內(nèi)病理性Aβ聚集明顯減少，Aβ斑塊面積和大小明顯減少（圖3d，e）。作者也觀察到G4和G6小鼠分別比G3和G5小鼠具有更高的神經(jīng)元存活率和神經(jīng)元密度，這表明納米制劑有助于幫助神經(jīng)干細(xì)胞在AD小鼠體內(nèi)發(fā)揮療效。

參考文獻(xiàn)：

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