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

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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�；�于干細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)境對移植的神經(jīng)干細胞(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，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)干細胞的神經(jīng)元分化。

 

本文作者報道了一種納米制劑介導的多功能神經(jīng)干細胞療法。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(NEP-NSCs)（圖1a）。RT-PCR、western blot和免疫熒光分析顯示，NEP-NSCs中NEP  mRNA的表達水平和NEP蛋白的含量均顯著高于未轉(zhuǎn)染的對照NSCs（圖1e-i）。而同時NEP-NSCs的Aβ降解能力明顯高于對照NSC EVs(圖1k-m)。這表明NEP-NSCs可以通過持續(xù)地表達NEP酶，從而達到清除Aβ的效果。

圖1  表達NEP的基因工程神經(jīng)干細胞降解Aβ

（a-d）基因工程神經(jīng)干細胞的構(gòu)造與分選  

（e-i）NEP分析表達水平

（k-m）Aβ降解能力分析
 

長久以來，阿爾茨海默病不利的病理微環(huán)境一直是神經(jīng)干細胞療法的阻礙。因此，作者設(shè)計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)細胞標記物GFAP和神經(jīng)元標記物TUJ1的免疫熒光檢測表明，誘導分化10d后，大多數(shù)NEP-NSCs主要分化為星形膠質(zhì)細胞(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)計的系統(tǒng)中的RA和siSOX9激活了Wnt/β-catenin途徑，從而促進神經(jīng)元分化。

圖2   納米制劑協(xié)助神經(jīng)干細胞分化
 

隨后，作者進一步將多功能神經(jīng)干細胞(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量子點可以實現(xiàn)深層組織穿透和高時空分辨率的紅外二區(qū)NIR-Ⅱ成像，從而允許實時報告細胞移植的準確性（圖3a-c）。此外，組織切片的熒光成像顯示神經(jīng)干細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)地評價了多功能神經(jīng)干細胞在AD小鼠Aβ清除和神經(jīng)再生方面的短期和長期療效：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)干細胞不能有效治療Aβ病理。而利用NEP-NSCs(G5和G6)作用1個月后，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)干細胞在AD小鼠體內(nèi)發(fā)揮療效。

圖3  Ag2S量子點指導細胞移植與治療效果評估
（a-c）Ag2S量子點指導細胞移植
（d-t）治療效果評估
 

參考文獻：

Huang, D., Cao, Y., Yang, X., Liu, Y., Zhang, Y., Li, C., Chen, G., Wang, Q., A Nanoformulation‐Mediated Multifunctional Stem Cell Therapy with Improved Beta‐Amyloid Clearance and Neural Regeneration for Alzheimer's Disease. Adv. Mater. 2021, 2006357. 

 

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