rAAV-2/EGFP转染神经干细胞及植入MCAO大鼠纹状体的实验研究

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全文分为三部分: 第一部分:SD大鼠胚胎大脑皮质内源性神经干细胞体外分离培养及增殖分化的实验研究。 目的:探讨从SD大鼠胚胎大脑皮质额叶、顶叶体外分离培养神经干细胞(Neural stem cell,Nscs)。 方法:本实验采用含表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)和碱性成纤维生长因子(basicfibroblast growth factor,bFGF)及无血清培养添加剂B27(B27 supplement)的无血清DMEM/F12培养基体外分离培养孕13.5天的SD大鼠胚胎大脑皮质额叶、顶叶NSCs。原代细胞克隆球形成后,以单细胞克隆、Brdu掺入及免疫荧光和Nestin免疫荧光证实所获得的神经细胞克隆球具有强分裂增殖能力和胚胎源性;另一部分细胞用含10%胎牛血清(Fetal Bovine Serum,FBS)的培养液诱导分化,一周后分别进行微管相关蛋白(microtubule associated proteins-2,MAP-2)、胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillar),acidic protein,GFAP)免疫荧光染色检测以证实来源于孕13.5天大鼠额叶、顶叶皮质脑组织的NSCs具有分化成神经元、星形胶质细胞的多向分化潜能。 结果:原代培养1周后,可形成大量悬浮生长的克隆球。克隆球经免疫荧光法检测BrdU和Nestin均呈阳性,单细胞克隆可获得大量的NSCs,诱导分化后,分化细胞MAP-2、GFAP免疫荧光呈阳性。 结论:可以从SD大鼠胚胎大脑皮质额叶、顶叶中分离培养纯化、扩增传代获得NsCs,作为进一步研究的NSCs来源。 第二部分:2型腺相关病毒重组增强型绿色荧光蛋白对培养神经干细胞转染效率的实验研究。 目的:探讨2型重组腺相关病毒(recombinam adeno-associated virus 2,rAAV-2)载体能否有效地转染NSCs。 方法:采用含有增强型绿色荧光蛋白(enhanced green nuorescem protein,EGFP)报告基因的rAAV-2(rAAV-2/EGFP),以感染复数(multiplicity ofinfection,MOI)分别为1×10<4>、1×10<5>、1×10<6>转染体外分离、培养的大鼠胎鼠NSCs,在荧光显微镜下观察EGFP的表达;同时检测子代细胞的活力、增殖倍数、分化情况来评估对其存活、增殖、分化能力的影响;当EGFP表达稳定后,流式细胞仪检测rAAV-2/EGFP对NSCs的转染效率。 结果:转染10天后各转染组便可观察到NSCs克隆球发出绿色荧光,起始荧光强度不一,随MOI值的增大而增强;各转染组荧光强度随时间的延长而逐渐增强,至转染21天后达高峰并维持,此时流式细胞仪检测rAAV-2对NSCs的转染效率:MOI为1×10<4>、1×10<5>、1×10<6>时转染率分别为26.34%、50.97%、56.36%。荧光指数(FI)分别为4.01、12.70、14.08;转染组和未转染组细胞培养7、14、21天时其细胞活力、增殖倍数、分化差异均无统计学意义。 结论:rAAV-2能有效地转染NSCs,所介导的目的基因能高效表达。 第三部分:rAAV/EGFP转染神经干细胞植入局灶性脑缺血大鼠纹状体的实验研究。 目的:探讨以rAAV-2/EGFP转染体外培养的神经干细胞(neural stem cells,NSCs)植入局灶性脑缺血(MCAO)模型大鼠纹状体内的迁移、分化表型及其对神经功能、学习与记忆能力的影响。 方法:rAAV-2/EGFP转染体外培养的NSCs。大鼠随机分为3组:1.正常对照组:即rAAV-2/EGFP转染的NSCs植入正常大鼠纹状体内;2.脑缺血对照组:即生理盐水植入局灶性脑缺血大鼠纹状体内;3.脑缺血实验组:即rAAV-2/EGFP转染的NSCs植入局灶性脑缺血大鼠纹状体内(均n=6)。线栓法制成脑缺血对照组、脑缺血实验组大鼠右侧大脑中动脉闭塞(MCAO):立体定向下向大鼠右侧纹状体内注射相应的移植物,移植后1周、2周、3周、4周、8周,神经功能评分,同时进行Y型电迷宫检测学习与记忆能力,用免疫荧光组织化学方法来检测移植NSCs的迁移、分化。 结果:脑缺血实验组各时间点的神经功能评分、学习与记忆能力与脑缺血对照组相比较有显著性差异(P<0.05)。脑缺血实验组和正常对照组植入的NSCs能在宿主体内存活,并与宿主有了一定的相容性。移植后第3周,脑缺血实验组针道内有少许植入的rAAV-2/EGFP转染的NSCs向针道外迁移,第4周,针道内迁移的细胞不均匀地分布在其两侧,有向损伤灶迁移的趋势,未见明显细胞突起。至移植后第8周,植入的rAAV-2/EGFP转染的’NSCs不但向损伤灶迁移,而且分化成神经系统成熟细胞的形态,胞浆和突起均可见绿色荧光。分化的部分细胞可表达MAP-2,即有GFP/MAP-2双阳性细胞,说明移植的细胞可分化为神经元,但数目较少;另一部分细胞可表达GFAP,即有GFP/GFAP双阳性细胞,说明移植的细胞也可分化为胶质细胞,且数目较多。而移植rAAV-2/EGFP转染NSCs的正常对照组未见到此现象,阳性细胞仍分布在注射区域。 结论:rAAV-2/EGFP转染体外培养的NSCs可作为NSCs移植的材料,进一步用于对局灶性脑缺血大鼠脑内NSCs移植后的迁移和分化的研究。NSCs移植于局灶性脑缺血大鼠脑内纹状体后,可向病灶区迁移,并可分化为神经元和神经胶质细胞。NSCs移植后脑缺血大鼠神经功能评分和学习与记忆功能有所改善。
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