紅外二區關于硫化銀量子點熒光探針指導神經干細胞移植
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的神經原纖維纏結和神經炎癥，這些癥狀逐漸導致腦內神經元和突觸連接的喪失。傳統的AD治療方法只能延緩極早期病理患者的AD發展。基于干細胞的再生療法由于可以在大腦中再生受損的神經網絡，在治療阿爾茨海默病方面顯示出巨大的潛力。然而，他們仍然面臨著一些挑戰。首先，阿爾茨海默病大腦中惡劣的環境對移植的神經干細胞(NSCs)的存活和繁殖產生了不利影響，將治療效果局限在短期內。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境——特別是高濃度的有毒Aβ寡聚體——抑制了神經干細胞的神經元分化。
本文作者報道了一種納米制劑介導的多功能神經干細胞療法。作者先將含有mCherry和NEP的慢病毒轉染原代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的基因工程神經干細胞降解Aβ
（a-d）基因工程神經干細胞的構造與分選
（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境一直是神經干細胞療法的阻礙。因此，作者設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微環境中的神經分化效率。星形膠質細胞標記物GFAP和神經元標記物TUJ1的免疫熒光檢測表明，誘導分化10d后，大多數NEP-NSCs主要分化為星形膠質細胞(圖2a，b)。而經過納米制劑處理后，發現NEP-NSCs主要分化為神經元。這主要是由于作者設計的系統中的RA和siSOX9激活了Wnt/β-catenin途徑，從而促進神經元分化。
圖2 納米制劑協助神經干細胞分化
隨后，作者進一步將多功能神經干細胞(nanoformulation-NEP-NSCs)立體定向移植到APPswe/PS1dE9雙轉基因小鼠的海馬區。納米制劑中包裹的Ag2S量子點可以實現深層組織穿透和高時空分辨率的紅外二區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干細胞在海馬中正確分散。接下來，作者通過設置以下組，系統地評價了多功能神經干細胞在AD小鼠Aβ清除和神經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NSCs(G3和G4)處理后，聚集的Aβ僅略有減少，這表明單純的神經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元存活率和神經元密度，這表明納米制劑有助于幫助神經干細胞在AD小鼠體內發揮療效。
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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