中文摘要：

人胚胎干细胞（hESCs）具有无限自我更新以及多向分化潜能，有望成为退行性疾病的理想再生结构单元。然而，使用hESCs移植后最大的潜在危险在于细胞的不可控性增生并导致畸胎瘤的形成。本项目在建立了稳定表达多重报告基因的hESC系及心肌定向分化的分子影像前期研究基础上，通过干细胞分子成像技术示踪移植入体内不同部位的hESCs及其分化产物的存活及增殖，阐明hESCs在体内的生物学和生理性特性，探讨畸胎瘤的生长特性是否因移植部位不同而改变（如皮下移植、心肌内移植或肾包膜下移植）；并通过microRNA-1调控细胞分化，利用分子影像技术系统观察microRNA对体内hESCs的心肌分化及致瘤性的影响；确立胚胎干细胞向心肌分化的分子调控靶点，提高干细胞治疗的安全性。这项研究计划目的是寻找一种新的技术（分子影像）来阐明hESC分化过程（基因水平），为hESC移植的临床应用提供理论基础。

结论摘要：

人体胚胎干细胞（hESCs）的无限自我更新能力以及其多向分化潜能使得hESCs有可能成为退行性疾病的再生结构单元。但是，使用hESCs移植后最大的潜在危险在于细胞的不可控性增生并导致畸胎瘤的形成，限制其广泛的临床应用。因此，我们必须在临床应用之前分别在体内和体外深入阐明hESC分化的生物学特征以及致瘤性，防患于未然。因此本项目采用5种病毒和非病毒转染方法转染hESCs系，发现慢病毒转染效率(H1: 25.3±4.8%; H9: 22.4±6.5%)和细胞活力（>95%）最高，通过此方法我们建立了稳定表达双重报告基因(pUb-eGFP-Fluc)的hESC系，分别将细胞数目为1 × 102, 1 × 103, 1 ×104，1 × 105 或 1 × 106带有双重报告基因的hESCs注入免疫缺陷小鼠的心肌内和骨骼肌内，通过干细胞分子成像技术示踪移植后8周内细胞的存活和增殖，我们观察到至少需要1 × 105 hESCs可在心肌内形成畸胎瘤，骨骼肌内至少需要1 × 104 hESCs形成畸胎瘤，这说明细胞数量可能是畸胎瘤形成的关键因素。为了通过干细胞分子成像技术示踪移植入体内不同部位的 hESCs 及其分化产物的存活及增殖及阐明 hESCs 在体内的生物学和生理性特性并探讨畸胎瘤的生长特性是否因移植部位不同而改变，我们将一定数目的hESCs移植入不同部位（肝脏，肾脏和肌肉），发现随着时间的变化，hESCs在不同部位的增殖能力不一样。我们诱导hESCs向心肌细胞分化，结果表明hESCs衍生的心肌细胞可以改善缺血再灌注损伤小鼠模型心肌的心功能。最后我们构建了受 miR-1调控的 Fluc 荧光素酶报告基因载体 pub-3xmiR1TS和高表达miR-1的慢病毒载体 pLK-TRC-miR-1，利用分子影像技术系统观察microRNA-1促进hESCs向心肌细胞分化且抑制畸胎瘤的生成，从而提高干细胞治疗的安全性。这项研究计划目的是寻找一种新的技术（分子影像）来阐明hESC分化过程（基因水平），为hESC移植的临床应用提供理论基础。