基本信息
- 项目名称：
- 海藻酸钠在脊髓损伤干细胞移植治疗中的作用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目旨在证明海藻酸钠能作为生物相容性载体促进脊髓间充质干细胞的活性并通过激活损伤部位的内源性修复反应等途径达到对神经细胞的修复作用，并且在整体模型上获得较好的治疗效果，为SCI的临床治疗提供实验参考，从而减轻此病给家庭，社会带来的巨大负担。
- 详细介绍：
- 目的：为了研究不同方法配制的海藻酸钠凝胶对骨髓间充质干细胞的生物学功能影响及其作为生物相容性载体在脊髓损伤后干细胞治疗中的作用。方法：分别以去离子水和生理盐水为溶剂，采用固态高压蒸汽灭菌和液态高压蒸汽灭菌两种方法配制浓度为1%、5%和10%的海藻酸钠凝胶；原代分离培养小鼠骨髓间充质干细胞（mMSCs），用海藻酸钠凝胶孵育，在不同时间点用MTT法检测细胞的活性；建立小鼠脊髓全横断模型，将包被有mMSCs的海藻酸钠凝胶填充断端，术后两周内进行BMS行为学评分；术后第14天取损伤段脊髓组织进行免疫荧光染色，观察神经丝（NF-200）的表达与分布情况。结果：用去离子水配制的海藻酸钠凝胶较之生理盐水组有更好的溶解度和流动性；MTT实验显示固态高压蒸汽灭菌法配制的浓度为10%的海藻酸钠凝胶能显著提高mMSCs的细胞活性，用该方法配制的凝胶包被mMSCs填充小鼠损伤脊髓断端，发现该组小鼠从第三天起两周内的BMS评分明显高于对照组；且其断端组织的NF-200表达高于对照组。结论：用固态高压蒸汽灭菌法制备的海藻酸钠凝胶促进mMSCs的活性，是脊髓损伤干细胞移植治疗中的良好载体。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本项目旨在证明海藻酸钠能作为生物相容性载体促进脊髓间充质干细胞的活性并通过激活损伤部位的内源性修复反应等途径达到对神经细胞的修复作用，并且在整体模型上获得较好的治疗效果，为SCI的临床治疗提供实验参考，从而减轻此病给家庭，社会带来的巨大负担。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目主要由两部分实验组成，包括MMSCs细胞水平和整体动物模型水平来研究海藻酸钠在SCI治疗中的作用。 本项目创新性提出利用海藻酸钠对骨髓间充质干细胞的促生长作用将其应用于临床脊髓损伤治疗。 在此之前海藻酸钠在医药上的作用主要是用于海藻酸钠凝胶、骨性支架材料和药物微囊化薄膜，本实验将海藻酸钠作为干细胞培养的基质，使其制成干细胞凝胶混合物以用于后续动物实验的观察。
应用价值和现实意义
- 本项目通过探讨海藻酸钠是否能作为生物相容性载体促进脊髓间充质干细胞的活性并通过激活损伤部位的内源性修复反应等途径达到对神经细胞的修复作用，且是否在整体模型上获得较好的治疗效果，为SCI的临床治疗提供实验参考。在此基础上通过进一步的改进和研究可将该治疗方法推广应用于临床治疗，以减轻此病对家庭，社会带来的巨大负担。同时以期望推动沿海地区褐藻产业的开发。
学术论文摘要
- 为了研究不同方法配制的海藻酸钠对骨髓间充质干细胞的生物学功能影响及其作为生物相容性载体在脊髓损伤后干细胞治疗中的作用。方法：分别用去离子水和生理盐水配置浓度为1%、5%和10%的海藻酸钠凝胶，观察理化性质；分别采用固态高压蒸汽灭菌和液态高压蒸汽灭菌两种方法对海藻酸钠进行灭菌；原代分离培养小鼠骨髓间充质干细胞（mMSCs），用不同方法配制的海藻酸钠凝胶孵育，在不同时间点用MTT法检测细胞的活性；建立小鼠脊髓全横断模型，将包被有mMSCs的海藻酸钠凝胶填充断端，术后两周内进行BMS行为学评分；术后第14天取损伤段脊髓组织进行免疫荧光染色，观察神经丝（NF-200）的表达与分布情况。结果：用去离子水配制的海藻酸钠凝胶较之生理盐水组有更好的溶解度和流动性；MTT实验显示固态高压蒸汽灭菌法配制的浓度为10%的海藻酸钠凝胶能显著提高mMSCs的细胞活性，用该方法配制的凝胶包被mMSCs填充小鼠损伤脊髓断端，发现该组小鼠从第三天起两周内的BMS评分明显高于对照组；且其断端组织的NF-200表达高于对照组。
获奖情况
- 1 研究结果在2010浙江省生理学会年会作口头报告，摘要发表在该会议论文集上。 2 该项目组获得2010年浙江省大学生科技创新新苗人才计划资助 3 相关研究结果获2011年度浙江大学城市学院大学生优秀科研成果二等奖
鉴定结果
- 暂无
参考文献
- [1] CAI Pei-qiang, TANG Xun, LIN Yue-qiu (蔡培强，汤逊，林月秋). Present situation and progress in research on transplantation and repair of spinal cord injuries［J］. Chinese Journal of Trauma (中华创伤杂志), 2004, 20(11): 701-707. (in Chinese) [2] UCCELLI A, BENVENUTO F, LARONI A, et al. Neuroprotective features of mesenchymal stem cells［J］. Best Pract Res Clin Haematol, 2011, 24(1):59-64. [3] CHEN Shao-qiang, LIN Jian-hua(陈少强, 林建华). Advances in Repair of Spinal Cord Injury by Transplantation 0f Marrow Mesenchymal Stem Cells［J］. Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery(中国修复重建外科杂志), 2007, 21(5): 507-514. (in Chinese) [4] HE Shu-lan, YIN Yu-ji, ZHANG Min, et al(何淑兰，尹玉姬，张敏，等). Research Advances on Sodium Alginate Hydrogels for Tissue Engineering［J］. Chemical Industry and Engineering Progress(化工进展), 2004, 11(23): 1174-1178. (in Chinese)
同类课题研究水平概述
- 脊髓损伤是由各种原因引起的脊髓结构、功能损害，是一种严重致残性的创伤。目前医学上对脊髓损伤的治疗尚没有特效疗法，细胞移植是一种值得期待的脊髓损伤治疗方案，王海宝等将海藻酸钠作为许旺细胞移植的载体用于脊髓损伤的治疗，观察到许旺细胞-海藻酸钠凝胶移植能抑制大鼠脊髓损伤后脊髓细胞凋亡、促进Bcl-2的表达，促进脊髓运动功能的恢复。干细胞由于其具有增殖分化为不同种类细胞的能力，干细胞移植较之其他细胞移植有明显得优势，被认为是脊髓损伤修复最有前景的治疗手段。研究发现SCI后移植MSCs，后者可通过抑制免疫反应，分化为神经样细胞，或分泌神经营养物质，对促进损伤脊髓修复和神经功能恢复有良好得效果。 干细胞移植过程中需要找到一种理想的介质，海藻酸钠是一种良好得生物相容性载体。海藻酸钠作为一种从海藻中提取出来的天然多糖，自身带有二价阴离子，在二价阳离子存在条件下可交联形成网状水凝胶。该凝胶为细胞的生长提供了三维空间，又因其具有很好的亲水性，营养物质易于渗透扩散，且其酶解产物对细胞无毒害作用，故非常适宜细胞生长。当前，海藻酸钠在医药上的作用主要是用于以凝胶的形式用于骨性支架材料和药物微囊化薄膜中。王嫣等观察了海藻酸钠对大鼠MSCs的生物学效应，发现MSCs在海藻酸钠凝胶中生长良好，且向成骨细胞分化。另一方面，由于用于组织工程的材料在使用前都需要进行灭菌处理，而海藻酸钠是一种对热敏感的多糖单链大分子，在溶液状况下，加热和照射都会导致分子链断裂，以至于影响海藻酸钠的理化性能。李洪川等研究了不同消毒方法对海藻酸钠—明胶共混体的pH值、吸光度值和黏度的影响，发现固体高压蒸汽灭菌法的影响相对较小，是相对较好的灭菌方法。
