以基因工程轉殖熱休克蛋白質20之間質幹細胞對於大鼠脊髓損傷療效之評估

間質幹細胞療法被認為是非常適用於解決脊髓損傷的病生理反應的方式，其主要目的在於間質幹細 胞可以促進軸突再生、避免細胞凋亡或直接取代受損細胞的功能。然而在臨床上所遭遇到最大的障礙 在於幹細胞植入後的低增生率及存活率。最近我們實驗室所發表的文獻(請參閱Int. J. Mol. Sci. 2014, 15, 19018-19036)證實了脊髓損傷大鼠接受跑步機運動訓練後，可以透過增加組織中熱休克蛋白質72 及20 的表達以抑制細胞凋亡。更重要的是，近期其他學者也提出，比較其他熱休克蛋白質，熱休克 蛋白20 的表達對於促進脂肪幹細胞的分化功能扮演相當重要的角色。目前也有相當多的脊髓損傷治 療策略朝向如何延長植入的幹細胞在缺血的環境中的壽命，而目前並無任何報導指出是否間質幹細胞 經由單一熱休克蛋白質基因修飾後可以有效地提升脊髓損傷後修復。綜合以上說明，我們提出了一個 假設: 增加了間質幹細胞中熱休克蛋白質20 的表達是否可以讓細胞在缺血或發炎環境中更容易存活、 或是提升其分泌生長因子的能力、或是植入後的間質幹細胞壽命延長可以直接分化或透過旁泌素角色 提升了活體治療的價值。在本實驗中我們將設計腺病毒基因工程方式將熱休克蛋白質20 基因植入間 質幹細胞，對照綠色螢光蛋白基因工程間質幹細胞控制組，將之注射入脊髓損傷部位，測試熱休克蛋 白質20 基因工程幹細胞對於細胞存活、神經再生、神經發炎性反應的調節及神經功能恢復的影響及 機制。因此我們進行了以下實驗規劃: 第一年: 我們將採用初級神經元損傷模式與經由腺病毒基因工程熱休克蛋白質20 之間質幹細胞共同 培養後，探討其神經保護效果。細胞缺血模式將採用氧氣及葡萄糖剝奪法模擬之。並探討其本身(基 因修飾間質幹細胞)對於缺血缺氧壓力(OGD)模式是否有較佳的存活率，此證據將有利於未來應用於 活體實驗。 第二年: 我們將探討熱休克蛋白質20 基因過度表達的間質幹細胞是否可以改善大鼠脊髓損傷後細胞 死亡及促進神經再生，並確認其是否轉分化形成神經元或神經膠細胞。 第三年: 我們將探討熱休克蛋白質20 基因過度表達的間質幹細胞對於脊髓損傷所誘導的神經發炎性 反應之調節作用。 本研究計畫將歸納成三大目標: 1. 將證實經由基因修飾熱休克蛋白20 的間質幹細胞，將可以有效 抵抗缺血性的微環境影響。2. 病毒基因轉殖熱休克蛋白20 之間質幹細胞可以透過抗細胞凋亡及促進 神經再生之作用提升細胞移植治療脊髓損傷之效益。3. 將闡明基因工程熱休克蛋白20 間質幹細胞對 於調節神經發炎性反應的影響作用。