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目的：采用纳米磁性靶向技术和细胞生物学等技术，将人钠/碘同向转运体（hNIS）报告基因、增强型绿色荧光蛋白（EGFP）报告基因和超顺磁氧化铁颗粒（SPIO）对人脐带间充质干细胞共标记，建立间充质干细胞活体单光子发射计算机断层成像(SPECT)、核磁共振成像（MRI）、活体小动物荧光拟合成像活体示踪系统，利用多模式显像机理，精确区分局部器官干细胞聚集量；外加磁场使干细胞在获得靶向移动能力的同时，用MRI及SPECT99mTc显像、活体小动物荧光拟合成像进行示踪，探讨建立干细胞靶向迁移能力与示踪的多模式分子影像技术的可行性。方法：1.共标记干细胞系的建立：分离鉴定人脐带间充质干细胞，选择EGFP报告基因来间接反应目的基因hNIS的表达，PCR扩增后将目的基因hNIS克隆到pcDNA3.1中，再将EGFP连接到hNIS的下游，然后与入门载体通过BP反应同源重组得到入门克隆,最后将入门克隆与表达载体同源重组产生表达克隆,经酶切、PCR及测序证实成功构建重组质粒pCMV-NIS-EF1-GFP-PGK-puro,再感染人脐带间充质干细胞。获得稳定表达hNIS及EGFP的干细胞系后，进行125I内流及125I外流实验鉴定hNIS蛋白功能。将适当浓度的SPIO与细胞系孵育获得hNIS及EGFP、SPIO共同标记的干细胞，并验证其活性及干性。2.不同外磁场暴露时间筛选的体外研究：对照组为未标记的hUCMSCs，实验组为SPIO-hNIS-EGFP-hUCMSCs细胞并在培养板下方放置磁场（200mT）连续3天，按每天接受的磁场暴露时间分为1小时组、6小时组、12小时组、24小时组。台盼兰染色检测细胞活力，MTT法进行细胞增殖能力测试，Transwell实验测磁场干预下的迁移能力、成脂成骨诱导分化实验测分化能力，Western blot测BCL-1、Bax、Caspase-3、Caspase-9等凋亡因子的表达的影响，筛选合适的暴露时间为活体体内研究提供依据。3.外磁场作用下干细胞的靶向迁移及活体示踪：建立全层皮肤缺损裸鼠模型，在细胞移植后0小时、24小时、48小时及7天进行核磁共振显像外磁场MRI、SPECT、活体小动物荧光成像示踪。分别测量MRI图像参数原位干细胞团的面积减少率、信噪比、载噪比、细胞团位移。普鲁士蓝染色及冰冻荧光染色鉴定皮肤创面干细胞数量。比较两组间皮肤创面愈合时间。结果：1.成功分离培养人脐带间充质干细胞，并鉴定其分化增殖能力及干性。第三代慢病毒包装系统介导下完成构建包含目的基因hNIS的真核质粒并获得稳定表达的hNIS-EGFP-hUCMSCs细胞系，经Western blot鉴定hNIS表达良好。hNIS-EGFP-hUCMSCs实验组细胞摄取125I活性125I内流实验及外流实验证实人脐带间充质干细胞表达hNIS后的功能良好。成功建立SPIO、hNIS EGFP共标记的人脐带间充质干细胞系命名为SPIO-hNIS-EGFP-hUCMSCs，普鲁士蓝染色证实SPIO进入细胞内,细胞标记率达98%。SPIO-hNIS-EGFP-hUCMSCs在生物活性、细胞干性、增殖活性、分化能力与原始hUCMSCs无显著差别，可以作为动物模型的治疗细胞，并为下一步SPECT、MRI、活体小动物荧光显像示踪干细胞做好准备。2.表面磁力200mT的永磁铁作用下，连续三天每天磁场暴露时间6小时在细胞活性，增殖能力，分化能力方面与空白对照组无差异，磁场暴露时间达12小时以上细胞生物活性及分化能力得到全面抑制。Transwell细胞迁移实验证明磁场暴露时间达到6小时后，SPIO-hNIS-EGFP-hUCMSCs细胞迁移能力不会随着暴露时间发生进一步增加。外磁场暴露时间不超过6小时/天，不会诱发过多的促凋亡基因表达。磁场暴露时间达12小时以上可能会诱发SPIO-hNIS-EGFP-hUCMSCs程序性死亡。3.MRI示踪显像获得较高质量的图像，SPIO-hNIS-EGFP-hUCMSCs成功受到植入磁体产生磁场梯度的影响，由磁场引导干细胞在皮下区域向皮肤缺损部位快速迁移，此效应在外磁场作用后的第一个24小时最为明显。SPECT显像示标记干细胞在在0小时、24小时、48小时、7天的检测与MRI显像示踪移植干细胞趋势相符，但空间分辨率较MRI低。活体小动物荧光成像在0小时，24小时和48小时的外部磁场促进SPIO-hNIS-EGFP-hUCMSCs与MRI显示一致的趋势，但第7天的活体荧光成像细胞移植的示踪呈阴性，考虑单位细胞浓度过小。普鲁士蓝与冰冻荧光切片显示外磁场组具有较多的干细胞进入皮肤创面附近。结论：首次运用慢病毒转染系统成功建立SPIO-hNIS-EGFP-hUCMSCs细胞系，并在生物活性、细胞干性、增殖活性、分化能力与原始hUCMSCs无显著差别；外磁场暴露时间对干细胞生物特性造成较大影响，每天暴露时间6小时是最佳时间；首次将外磁场应用于皮下干细胞移植治疗以增加干细胞的归巢，MRI与基于hNIS报告基因SPECT显像相结合，可以更为精确的示踪干细胞，提高敏感度，减少假阳性。