超声协同纳米微泡提高帕金森小鼠移植干细胞存活率的实验研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81471678
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2703.超声医学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Stem cell transplantation was identified to be effective in the Parkinson animal models but the clinic therapeutic effect was not very stable. One of the reasons was the low survival rate of the transplantated cells. Ultrasound-targeted microbubble destruction could enhance the survival rate of stem cells in ischemic animal models. Our previous study suggested that nano-scale microbubble destruction induced by low-frequency ultrasound could open the localized blood-brain barrier in irradiation area. If this technique could be used to force the stem cells through the blood-brain barrier after intravenous infusion and improve the cell survival rate in the brain, it will promote the clinical application of neural stem cell therapy in the Parkinson's disease. The aims of this research are to evaluate the feasibility of the intravenous neural stem cells (NSCs) migrating into the brain through the opened midbrain blood-brain barrier by ultrasound-mediated nano-scale microbubble destruction, and to observe the effect of the technical parameters to the cell retention in the brain and their safety thresholds. Based on these, the optimized technique will be further used to force the intravenous neural stem cell to the brain to treat Parkinson's rat models. The survival and differentiation of the transplanted NSCs and the efficacy of the treatment will be assessed by the behavioral tests, immunohistochemical method, pathology and electron microscopic observation, PCR and high performance liquid chromatography to evaluate the clinical value of intravenous stem cells transplantation in the treatment of Parkinson's disease compared with the stereotactic injection transplantation in the striatum.
干细胞移植对帕金森动物有肯定疗效,但临床应用效果不稳定,原因之一是移植细胞存活率低。超声协同微泡能增加缺血动物模型干细胞存活率。本课题组前期研究表明,低频超声协同纳米级微泡可开放超声辐照区血脑屏障,如能应用该技术使干细胞经静脉输注后通过血脑屏障并提高脑内存活率,将促进帕金森病干细胞疗法的临床应用。本课题旨在研究应用低频超声协同纳米级微泡开放中脑血脑屏障后使经静脉输注神经干细胞(NSCs)迁移入脑的可行性,观察不同技术参数对脑内移植细胞存留率的影响及其安全阈值,在此基础上,应用优化后技术介导经静脉输注干细胞治疗帕金森小鼠模型,并与纹状体立体定向注射移植方式对比,通过行为学检测、免疫组化、病理和电镜观察、PCR、高效液相色谱法等观察两种移植途径脑内NSCs存活、分化情况以及疗效,以评估经静脉途径移植干细胞治疗帕金森病的临床应用价值。

结项摘要

帕金森病的病理机制为中脑黑质多巴胺能神经元进行性变性、缺失,导致状体中多巴胺含量减少。干细胞是治疗帕金森病潜在的有效方法。然而由于血脑屏障的存在,经静脉注射的干细胞无法在病变脑组织中定植,制约其疗效。本研究采用超声击破微泡无创开放血脑屏障,促进神经干细胞穿过血脑屏障定植于黑质区,从而实现对帕金森的治疗。我们以磷脂作为膜材料制备微泡造影剂,制得的微泡呈中央半透亮球形,浓度为(3.63±0.11)×109 MBs/ml,平均粒径为1546.8±114.2nm,制备后6小时内粒径和浓度相对稳定,能够显著持续增强小鼠心腔显影,半衰期为2.97±0.54分钟。随后我们对超声联合微泡开放小鼠血脑屏障的参数进行优化,并研究其机制。发现随着微泡剂量、机械指数(MI)和辐照时间增加,脑组织中伊文氏兰渗出量增加,蓝染程度增加,同时对脑血管及神经元的损伤也增加。最终筛选出的最佳参数为:微泡剂量1.0×107个,MI 0.8,辐照时间3分钟。血脑屏障开放后三种紧密连接相关蛋白ZO-1、Occludin与Claudin-5表达水平均明显下降,透射电镜观察到脑血管内皮紧密连接开放。超声辐照后0小时,血脑屏障通透性最高,脑皮质及纹状体区分别于6小时和4小时后血脑屏障恢复正常。将干细胞与超声微泡联合注入小鼠尾静脉,超声辐照后28天,黑质区脑组织酪氨酸羟化酶免疫荧光染发现,干细胞联合超声微泡组的多巴胺能神经元数量明显高于单纯干细胞组。同时,干细胞联合超声微泡组脑组织中的多巴胺-β-羟化酶、神经生长因子和多巴胺转运体均高于单纯干细胞组和生理盐水对照组。说明超声击破微泡可显著增强神经干细胞在黑质区定植,定植的干细胞一方面分化为多巴胺神经元,分泌多巴胺,刺激多巴胺-β-羟化酶和多巴胺转运体反应性表达增加;另一方面,干细胞也能分泌神经生长因子,诱导神经元修复,减少神经细胞死亡。本项目为干细胞治疗帕金森提供了一种安全有效的方式,同时也为细胞、大分子药物或基因颅内递送供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(0)
HISTOLOGIC AND HEMODYNAMIC CORRELATES OF RIGHT VENTRICULAR FUNCTION IN A PRESSURE OVERLOAD MODEL: A STUDY USING THREE-DIMENSIONAL SPECKLE TRACKING ECHOCARDIOGRAPHY
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  • DOI:
    10.1016/j.ultrasmedbio.2017.09.022
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    ULTRASOUND IN MEDICINE AND BIOLOGY
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Li, Yuman;Li, Lei;Xie, Mingxing
  • 通讯作者:
    Xie, Mingxing
Molecular Imaging of Acute Cardiac Transplant Rejection: Animal Experiments and Prospects.
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Chen Y;Zhang L;Liu J;Zhang P;Chen X;Xie M
  • 通讯作者:
    Xie M
Quantitative evaluation of combretastatin A4 phosphate early efficacy in a tumor model with dynamic contrast-enhanced ultrasound
动态对比增强超声定量评估肿瘤模型中康布他汀 A4 磷酸盐的早期疗效
  • DOI:
    10.1016/j.ultrasmedbio.2017.12.002
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Ultrasound Med Biol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Pingyu Zhang;Yihan Chen;JinFeng Liu;Yali Yang;Qing Lv;Jing Wang;Li Zhang;Mingxing Xie
  • 通讯作者:
    Mingxing Xie
Ultrasound molecular imaging of acute cardiac transplantation rejection using nanobubbles targeted to T lymphocytes
使用靶向 T 淋巴细胞的纳米气泡对急性心脏移植排斥进行超声分子成像
  • DOI:
    10.1016/j.biomaterials.2018.02.017
  • 发表时间:
    2018-04-01
  • 期刊:
    BIOMATERIALS
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Liu, Jinfeng;Chen, Yihan;Xie, Mingxing
  • 通讯作者:
    Xie, Mingxing
Clinical and imaging features of pulmonary artery sling: The experience in one major medical center
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Echocardiography-A Journal of Cardiovascular Ultrasound and Allied Techniques
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Yao Mengyun;Li Yuman;Ali Shima Ibrahim;Xie Mingxing;Lv Qing;Yao Mengyun;Li Yuman;Ali Shima Ibrahim;Xie Mingxing;Lv Qing;Ali Shima Ibrahim;Xie MX;Lv Q
  • 通讯作者:
    Lv Q

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    10.13929/j.issn.1003-3289.2020.01.002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国医学影像技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪雨珊;张丽;李玉曼;吴纯;张雨;黎梦;王书媛;孙薇;吕清;谢明星
  • 通讯作者:
    谢明星

其他文献

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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