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研究背景目前造血干/祖细胞移植（Hematopoietic stem/progenitor cell transplantation,HSCT/HPCT）主要采用静脉回输的方法,较多细胞沉积于肺、脾、肠和肝等髓外器官,未能归巢至骨髓发挥作用,降低了移植效率。骨髓内移植（intra-bone marrow bone marrow transplantation,IBM-BMT）旨在使造血干/祖细胞在骨髓中停留,促进移植细胞归巢,从而提高移植效率,加快造血重建。但由于骨髓腔内存在丰富血管网,IBM-BMT有较多细胞流失,效果存在争议。本课题组经过多年探索建立了磁力诱导细胞靶向移植（Magnetism-induced cell target transplantation,MagIC-TT）技术。前期研究证实了 MagIC-TT 能介导骨髓间充质干细胞（Mesenchymal stem cells,MSCs）及造血干/祖细胞（HSCs/HPCs）的靶向植入;并在自体骨髓内移植模型中初步证明MagIC-TT介导HSCs/HPCs靶向移植至骨髓能促进WBC恢复。在前期研究工作的基础上,本研究改进了 MagIC-TT的应用条件。本研究提出假设:MagIC-TT联合IBM-BMT技术,能避免移植细胞从骨髓血管流失,从而加快造血重建的速度;另外,减少移植所需的细胞数,在异基因造血干细胞移植中能减少GVHD的发生。本研究采用 CD45 microbeads 和 SPIO-N-Au（superparamagnetic iron-nanoparticles-Au,超顺磁性氧化铁纳米颗粒-金）两种超顺磁性纳米粒子,建立自体和异基因骨髓内移植模型,在骨髓腔内微量注射、半固体脱钙切片以及报告基因技术体系辅助下,探究MagIC-TT联合IBM-BMT介导磁化的造血干/祖细胞（HSCs/HPCs）或全骨髓细胞靶向移植至骨髓对造血重建和aGVHD的疗效和机制。研究目的1、在自体骨髓内移植模型中,探讨MagIC-TT介导CD45 microbeads磁化的造血细胞靶向移植至骨髓对造血重建的疗效及机制;2、在异基因骨髓内移植模型中,探讨MagIC-TT介导CD45 microbeads磁化的造血细胞靶向移植至骨髓对造血重建及aGVHD的疗效及机制;3、在自体骨髓内移植模型中,初步探究MagIC-TT介导SPIO-N-Au磁化的造血细胞靶向移植至骨髓对造血重建的疗效及机制;研究内容第一部分在自体骨髓内移植模型中,MagIC-TT介导CD45 microbeads磁化的造血细胞靶向移植至骨髓对造血重建的疗效及机制研究[方法]（1）细胞获取、磁化及分选:获取eGFP+-C57BL/6供鼠骨髓细胞;以CD45 microbeads磁化并分选;（2）磁化细胞形态学分析:以 Wright Giemsa staining、Prussian blue staining和透射电镜等手段观察细胞形态及CD45 microbeads分布;（3）磁化细胞磁力靶向迁移及定植特性:在荧光显微镜下观察磁化细胞向磁场动态迁移;以体外模型（simulating model）观察磁化细胞在磁场中的定植特性;（4）体内实验分组:根据移植细胞数量和类型,本部分实验分成3个系列——1×106 CD45+HSCs/HPCs 移植系列、5×106 CD45+HSCs/HPCs 移植系列和5×106全骨髓移植系列;在每个系列中小鼠随机分配到MagIC-TT,non-MagIC-TT 和 Control 三个组（n=42,42,10）;MagIC-TT组IBM-BMT前外加磁场;（5）受鼠预处理:C57BL/6受鼠IBM-BMT移植前经致死性放疗及抗生素预防性用药;（6）IBM-BMT:以自制骨穿针（Chinese Patent No.CN201620090904）行小鼠骨髓腔内穿刺注射;（7）评估移植效果:以生存、骨髓和外周血eGFP+细胞比例、血常规（WBC、HGB、PLT）、骨髓及肺、脾等脏器组织学观察评估造血重建及移植细胞分布情况。[结果]（1）细胞磁性分选率、CD45+细胞纯度及回收率和细胞活性:骨髓细胞磁性分选率为（68.86±4.74%）;初始和分选后CD45+细胞纯度为（94.71±2.03%vs 96.42±1.68%,P=0.112）;CD45+细胞回收率为（70.15±5.47%）;细胞初始和分选后活细胞比例（89.90±1.89%vs 88.70±2.91%,P=0.909）;（2）形态学分析:磁化后细胞形态学无明显差异,体外和离体实验显示磁化细胞靶向磁场迁移和定植能力大大增强;（3）生存率:三个系列MagIC-TT组生存率高于non-MagIC-TT组,但无统计学差异（P=0.089,0.181,0.226）;对照组13天内全部死亡;（4）外周血eGFP+细胞比例:MagIC-TT组外周血eGFP+细胞比例高于non-MagIC-TT 组（P＜0.0001）;重建时间（eGFP+%＞20%）更早（P＜0.0001）;（5）血常规:WBC持续增长,MagIC-TT组WBC增长的数量和速度高于non-MagIC-TT组（P＜0.0001）;HGB and PLT先稍有下降后增长,总体上MagIC-TT组增长数量和速度有优势,但并非所有都呈现统计学差异;（6）骨髓、肺、肠道及脾脏组织学:MagIC-TT组GFP+细胞主要分布在骨髓,外周少见;non-MagIC-TT组在骨髓、肺、肠道及脾脏均可观察到GFP+细胞。[小结]在自体骨髓内移植模型中,MagIC-TT介导CD45 microbeads磁化造血细胞靶向移植至骨髓,能促进造血重建。第二部分 在异基因骨髓内移植模型中,MagIC-TT介导CD45 microbeads磁化的造血细胞靶向移植至骨髓对造血重建的疗效及机制研究[方法]（1）实验分组:根据移植细胞类型和数量,本部分实验分成3个系列——5×106 CD45+HPCs/HSCs移植系列、5×106全骨髓移植系列和1×107全骨髓移植系列;在每个系列中小鼠随机分配到MagIC-TT,non-MagIC-TT 和 Control 三个组（n=42,42,10）,MagIC-TT 在IBM-BMT前外加磁场;（2）评估造血情况及aGVHD发生情况:以生存、骨髓和外周血eGFP+细胞比例和血常规（WBC、HGB、PLT）评估造血重建及移植细胞分布情况;观察小鼠弓背、脱毛、体重减轻、腹泻等症状评估aGVHD的严重程度;（3）其他部分同第一章。[结果]（1）生存率:三个系列MagIC-TT组生存率高于non-MagIC-TT组,有显著性差异（P=0.003,0.002,0.002）;（2）外周血eGFP+细胞比例:MagIC-TT组外周血eGFP+细胞比例高于non-MagIC-TT 组（P＜0.0001）;重建时间更早（P＜0.0001）;（3）血常规:WBC先增加后下降,MagIC-TT组WBC数量和增长速度高于non-MagIC-TT组（P＜0.0001）;HGB and PLT先稍有下降后增长,总体上MagIC-TT组增长数量和速度有优势,但并非所有都呈现显著性差异;（4）aGVHD严重程度:两组小鼠均观察到弓背、脱毛、皮肤缺损、体重减轻、腹泻等aGVHD相关临床症状,non-MagIC-TT组症状更重。[小结]在异基因骨髓内移植模型中,MagIC-TT介导CD45 microbeads磁化造血细胞靶向移植至骨髓,能促进造血重建,减轻aGVHD。第三部分 在自体骨髓内移植模型中,MagIC-TT介导SPIO-N-Au磁化的造血细胞靶向移植至骨髓对造血重建的初步疗效及机制研究[方法]（1）细胞获取、磁化及分选:获取GFP-C57BL/6供鼠骨髓细胞,以SPIO-N-Au磁化并分选;（2）磁化细胞形态学分析:以扫描电镜及能谱分析观察磁化细胞形态及SPIO-N-Au 分布;（3）体外磁化细胞磁力靶向迁移特性:在荧光显微镜下观察磁化细胞向磁场动态迁移,并与CD45 microbeads介导的细胞靶向迁移比较;（4）体内实验实验分组:C57BL/6 受鼠随机分成MagIC-TT,non-MagIC-TT 和 Control 三个组（n=20,20,5）,MagIC-TT 在 IBM-BMT 前外加磁场;（5）其他部分同第一章。[结果]（1）细胞磁性分选率及细胞活性:骨髓细胞磁性分选率为（83.52±2.96%）;初始和分选后活细胞比例（92.84±1.28%vs 89.93±1.72%,P=0.127）;（2）形态学分析:扫描电镜和能谱分析显示SPIO-N-Au能高亲和结合到细胞表面;（3）生存率:MagIC-TT组生存率高于non-MagIC-TT组,但无显著性差异（P=0.113）;（4）外周血eGFP+细胞比例和血常规:MagIC-TT组外周血eGFP+细胞比例、WBC、HGB和PLT增长的数量和速度均比non-MagIC-TT组更优（P＜0.0001）;与CD45 microbeads磁化造血细胞相比,SPIO-N-Au磁化骨髓细胞eGFP+和WBC重建的数量和速度更优（P＜0.0001）,但是HGB和PLT重建的数量和速度相对较低（P＜0.0001）。[小结]在自体骨髓内移植模型中,初步验证MagIC-TT介导SPIO-N-Au磁化造血细胞靶向移植至骨髓,能促进造血重建。