骨髓间充质干细胞向视网膜光感受器样细胞诱导分化探讨

第一篇：骨髓间充质干细胞向视网膜光感受器样细胞诱导分化探讨

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骨髓间充质干细胞向视网膜光感受器样细胞诱导分化探讨

作者：陈金国 徐国兴 白 月 徐 巍 郭 健

来源：《海峡科学》2010年第05期

[摘要] 目的：探讨体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞(rat mesenchymal stem cells，rMSCs)诱导分化成视网膜光感受器样细胞的能力。方法：用贴壁筛选法分离、培养SD大鼠骨髓MSC细胞，经流式细胞仪鉴定后，利用光感受器细胞培养上清液诱导MSC细胞14 d。用免疫细胞化学染色和Rt-PCR观察诱导后的细胞是否表达视紫红质（Rhodopsin）、神经元特异性烯醇化酶(NSE)，胶质纤维酸性蛋白（GFAP）。结果：诱导细胞14d后即可见有神经元样细胞出现，实验组MSC的Rhodopsin表达率为35.1%±6.2 %，而对照组中无Rhodopsin阳性的细胞, 实验组MSC的NSE表达率为33.6%±4.0 %，对照组为10.6%±5.0%, 实验组MSC的GFAP表达率为9.6%±1.5 %，对照组为13.7%±3.0 %。RT-PCR鉴定结果分析示实验组MSC的GFAP、NSE、Rhodopsin mRNA均有表达，而对照组的只表达GFAP和NSE，未见Rhodopsin条带。结论：体外培养的rMSC，经过视网膜光感受器细胞培养上清液导，可以分化为视网膜光感受器样细胞。

[关键词] 骨髓间充质干细胞 光感受器细胞 诱导分化

骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC)，是一群具有多向分化潜能的均质性成体干细胞，它具有两项干细胞最显著的生物学特性：自我更新(self-renewa1)能力及多向分化潜能。1968年, Friedenstein[1]等学者首先报告骨髓中存在一种细胞具有高度的自我更新能力和多向分化潜能,他们认为这种细胞可能是间充质细胞的前体。随着研究的发现，MSC具有向中内外胚层组织细胞分化的能力 ,可以在体外被诱导分化为肌肉细胞、成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、肝细胞、上皮细胞、神经细胞等[2, 3]。近年来，BMSCs向神经元细胞的分化的研究成为了研究的热点。可利用抗氧化剂、生长因子、维甲酸、共培养等将骨髓间充质干细胞诱导成神经样细胞[4-6]。本文探索了利用视网膜光感受器培养上清液体外诱导BMSCs分化为视网膜光感受器样细胞的可行性。材料和方法

1.1 材料

清洁级健康Sprague-Dawley（SD）大鼠20只40眼，重量100~125g，购于上海斯莱克实验动物有限责任公司； DMEM培养基(美国Hyclone公司)，Neurobasal培养基（美国

Invitrogen公司），B27(美国Invitrogen公司)，胎牛血清（美国Hyclone公司），0.25％胰蛋白酶（美国Hyclone公司），木瓜蛋白酶（美国sigma公司），多聚赖酸（美国sigma公司），小鼠抗大鼠单CD34-FITC、CD44-PE和CD90-PE，以及相应同型对照单抗小鼠IgG1-

FITC, IgG1-PE和IgG2a –PE（Beckman-Coulter公司），神经元特异性标志小鼠抗大鼠醇化酶（美国 Fisher Scientific公司），光感受器特异性标志小鼠抗大鼠单克隆抗体视紫质(Rhodopsin)（RET-P1，美国Millipore公司），星形胶质细胞特异性标志小鼠抗大鼠单克隆抗体神经胶质酸性蛋白(GFAP)（美国 Fisher Scientific公司），DAB显色试剂盒（北京中杉金桥公司），总抽提试剂盒（上海生工生物工程技术服务有限公司），THERMO FORMA 3111 CO2培养箱（美国），OLYMPUS 1×70荧光倒置式相差显微镜（日本），OLYMPUS BH-2型光学显微镜（日本），Beckman-Coulter Epics XL 流式细胞仪（美国），台式高速冷冻离心机（上海），Gene Amp 9700型PCR 扩增仪（美国），Bio-Rad凝胶成像分析系统（Gel DOC2000）（美国），AIR-TECH BCM-1000A型生物洁净工作台（苏州）。

1.2 方法

1.2.1骨髓间充质干细胞的分离培养和鉴定

取清洁级SD大鼠，4mL／kg水合氯醛(100g/L)进行腹腔麻醉。碘伏消毒，无菌条件下取出大鼠的双侧胫骨和股骨，分别剪断股骨干和胫骨中间及两端的干骺剪断，用含有肝素的培养液10mL进行反复冲洗骨髓腔，冲洗液经200目不锈钢标准筛网过滤组织块以及已凝血块后，进行离心后用20%FBS的DMEM培养基制成单细胞悬液接种于25cm2 培养瓶中，24h后首次换液去除未贴壁细胞，以后每2d换液一次，换液前PBS洗去部分未贴壁细胞，当70％～80％细胞达到融合时用0.25%胰蛋自酶消化传代，进行扩增培养。用流式细胞仪检测细胞表面抗原CD34、CD44和CD90的表达[7]。

1.2.2视网膜光感受器细胞的分离培养和鉴定

在暗环境下无菌取下清洁级SD大鼠的眼球，游离出完整的视网膜神经上皮层。利用木瓜蛋白酶进行消化分离出光感受器细胞，用Neurobasal培养基A 1mL（加入1:50的B27和

0.5mM L-glutamine）进行避光培养，两天换液一次，将视网膜光感受器细胞培养换液的上清液收集于干净玻璃瓶中，通过0.22um过滤筛过滤后按2:3比例与DMEM培养液混合后备用。分别把消化前和消化后的视网膜片进行HE染色,在显微镜下观察，同时对分离的光感受器细胞进行免疫细胞化学鉴定。

1.2.3对大鼠骨髓间充质干细胞进行诱导以及鉴定

将3代的rMSCs接种在6孔板中。分为2个对照组，4个实验组。实验组加入光感受器细胞上清液与10%FBS的DMEM培养基（2:3）进行诱导，对照组用Neurobasal培养基A与10%FBS的DMEM培养基（2:3）进行培养，在倒置相差显微镜下观察细胞的生长及分化情况，诱导后14天，行免疫细胞化学和Rt-PCR鉴定，免疫细胞化学：PBS洗涤3次，多聚甲醛固定，0.2％Triton-X作用10 min，过氧化酶阻断，非免疫动物血清孵育 10 min，加Rhodopsin(1:100), NSE(1:200),GFAP(1:100)抗

体，4℃过夜，加入生物素标记的第二抗体，链霉菌抗生物素蛋白－过氧化物酶溶液，DAB溶液显色，苏木素复染，中性树胶封固，在显微镜下观察。RT—PCR法检测实验组和对照当中的GFAP，NSE，Rhodopsin的表达。Rhodopsin引物上游引物

ATGTTCGTGGTCCACTTCA3’，下游引物5’ CGTTGTCCTCA

GCCGATG 3’，扩增长度为107bp；NSE引物上游引物：5’ CTGTGGTGGAGCAGGAGA 3’，下游引物5’ GGGAGATAGC

GGTGTAAC 3’，扩增长度为156bp；GFAP引物上游引物：

5’TAGGAGTGGTAGGGCAGACTTG3’，下游引物5’GCAACC

AGGAATAGACCTTCACAA 3’，扩增长度为482bp；内参Rat GAPDH 为

5’CAGTGCCAGCCTCGTCTC 3’，BC050110为5’ AGGGGCCATCCACAGTCTTC 3’，扩增长度为595bp。参照TRIZOL试剂说明书对诱导的MSC分别提取总RNA，进行反转录、PCR扩增，将 PCR产物电泳后进行图像分析仪采集图像。

统计学处理：采用SPSS13.0统计软件包(statistical package for the social science)分析，采用t检验。结果

2.1骨髓间充质干细胞的鉴定

培养的大鼠的BMSCs接种后24小时开始贴壁，前3天细胞增殖慢，数量比较少，第3开始细胞的增长速度明显增加，7天后就达到融合状态，呈现漩涡状、菊花状。第三代时，细胞仍呈梭形，生长旺盛。BMSCs标志鉴定结果表明，培养的第三代BMSCs干细胞表面标志CD90阳性（CD90+/CD34-：92%），基质细胞表面标志CD44阳性（CD44+/CD34-：93%）（见图1）。

图1 大鼠MSC流式细胞仪检测结果（A: CD90+/CD34-：92%;B: CD44+/CD34-：93%)

2.2 视网膜光感受器细胞的鉴定

取下来的视网膜在消化前后分别进行HE染色，消化前可以很清楚地观察到九层细胞，说明取下来的是完整的视网膜神经上皮层，不含有色素上皮，消化后的视网膜片，光感受器层的细胞变少，其它层细胞完整，光感受器细胞的免疫细胞化学示，光感受器细胞的特异标志物视紫红质的表达率达95%以上。

2.3 大鼠骨髓间充质干细胞的诱导

实验组BMSCs诱导后的第4天细胞形态开始变化，可见小的突起。随后细胞便圆，突起增长，出现少量神经样细胞的形态，到14天最为明显，出现一、二级分支，相互之间连接呈网状。对照组也有少量的细胞呈神经样的形态。诱导后的神经元样细胞GFAP，NSE，Rhodopsin呈强阳性。非神经元样细胞呈多边形或梭形，上述抗体染色呈弱阳性。阴性对照未见染色。

免疫细胞化学鉴定，共培养2周后，阳性细胞计数结果显示： rMSC的Rhodopsin表达率实验组为35.1%±6.2 %（图2A）,而对照组中无Rhodopsin阳性的细胞（图2B），rMSC的NSE表达率实验组为33.6%±4.0 %（图3A），对照组为10.6%±5.0%（图3B）, rMSC的GFAP实验组的表达率为9.6%±1.5 %（图4A），对照组为：13.7%±3.0 %（图4B）； 对照组与实验组进行两样本的t检验NSE：F =0.09，方差齐，P < 0.001，有统计学意义，GFAP：F =1.726，方差齐，P ＞0.05，无统计学意义。

A:实验组大量表达Rhodopsin(×100)；B:对照组未表达Rhodopsin(×100)

图2 免疫细胞化学rMSCs表达Rhodopsin结果

A:实验组大量表达NSE(×100)；B:对照组少量表达NSE(×100)

图3 免疫细胞化学rMSCs表达NSE结果

A:实验组表达有GFAP(×100)；B：对照组表达有GFAP(×100)

图4 免疫细胞化学rMSCs表达GFAP结果

RT-PCR鉴定结果分析显示，实验组MSC的GFAP、NSE、Rhodopsin均有表达，其中GFAP表达比较弱；而对照组的只表达GFAP和NSE，且均较弱，未见Rhodopsin条带(图5)。A:为实验组，GFAP、NSE、Rhodopsin均有表达；B:为对照组，只表达GFAP和NSE。图5 Rt-PCR检测GFAP、NSE、Rhodopsin讨论

本实验模拟视网膜体内发育的微环境诱导骨髓间充质干细胞成为视网膜细胞，利视网膜光感受器细胞培养上清液对骨髓间充质干细胞进行向视网膜样细胞诱导。本实验关于视紫红质的检测，实验组表达率高达35.1 %±6.2 %，对照组没有表达，说明其光感受器条件培养基能使MSC向光感受器细胞方向转化。从而验证了大鼠MSC确实可以在体外被诱导为表达视紫红质的光感受器样细胞，Tomita M[8]研究表明不管是利用BDNF, NGF, and bFGF或与视网膜片共培养，均未发现表达Rhodopsin的证据。Anthony等[5]对BMSCs向视网膜光感受器细胞诱导分化进行了体内外实验。利用维甲酸、牛磺酸和EGF体外将小鼠 BMSCs成功诱导为视网膜光

感受器样细胞，诱导后的细胞可以表达视网膜光感受器细胞特异性标志物：视紫红质、视蛋白和恢复蛋白，最近国内学者单纯用EGF也可以诱导rMSC表达Rhodopsin[9]。本实验当中NSE表达率也明显高于对照组，而GFAP，两组表达并无差异，说明，光感受器条件培养基促进rMSC向神经元细胞方向分化，而对于胶质细胞方向分化并无诱导作用。本实验的对照并未加诱剂的rMSC也能表达神经元特异性标志，Tomita M[8] 研究说明没有生长因子诱导的MSC没有向神经方向分的证据，强调生长因子在神经分化中的重要地位，但是也有许多学者提出了在未诱的条件下仍发现神经特异性标志物的表达，Tondreau T等[10]发现未诱的的MSC也可以表达神经特异标记物，如Nestin和β微管蛋白Ⅲ，酪氨酸羟化酶等。Deng J[11]研究中也证实，体外培养大鼠的MSC具有自发表达早期的神经标记物(如Nestin和β微管蛋白Ⅲ)，也有细胞表达成熟神经细胞的标记物，如神经微丝M（FNM），这些跟本实验对照组仍能诱导的MSC能表达NSE相一致。

我们的实验利用光感受器细胞上清液模拟视网膜体内发育的微环境诱导骨髓间充质干细胞成为视网膜光感受器样细胞，视网膜神经细胞培养上清液可能在骨髓间充质干细胞的存活与分化方面起重要作用。尽管BMSC向神经细胞分化的研究已获得了一些令人鼓舞的结果，但是还面对了许多待进一步解决的问题：（1）对于BMSC的鉴定一直都没有一个统一的说法，对BMSC的细胞学特点和分化各阶段细胞标志物的进一步研究；（2）光感受器细胞在体外的外节容易脱落变性，如何进一步保持其完整性以及存活时间；（3）体外BMSC向视网膜样细胞诱导分化模式和分子调控机制还不甚清楚，其诱导的微环境还比较复杂，有的学者直接采用鸡尾酒式的加入好几种生长因子进行诱导，对于其中各生长因子具体作用以及相互间的作用仍不清楚；（4）对于本实验诱导出来表达视紫红质的MSC细胞的与真正的光感受器细胞之间不管是从形态上还是都有很大的差距，缩短这一差别，将MSC真正应用于眼科临床，还需进一步深入的研究探索。

参考文献：

[1] Friedenstein AJ, Petrakova KV, Kurolesova AI, et al.Heterotopic of bone marrow.Analysis of precursor cells for osteogenic and hematopoietic tissues[J].Transplantation, 1968,6(2):230-247.[2] Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, et al.Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells[J].Science, 1999,284(5411):143-147.[3] Bianco P, Riminucci M, Gronthos S, et al.Bone marrow stromal stem cells: nature, biology, and potential applications[J].Stem Cells, 2001,19(3):180-192.[4] Woodbury D, Schwarz EJ, Prockop DJ, et al.Adult rat and human bone marrow stromal cells differentiate into neurons[J].J Neurosci Res, 2000,61(4):364-370.[5] Kicic A, Shen WY, Wilson AS, et al.Differentiation of marrow stromal cells into photoreceptors in the rat eye[J].J Neurosci, 2003,23(21):7742-7749.[6] Ullian EM, Sapperstein SK, Christopherson KS, et al.Control of synapse number by glia[J].Science, 2001,291(5504):657-661.[7] 谢茂松,徐国兴,李琼,等.大鼠骨髓间充质干细胞分离培养方法的比较[J].国际眼科杂志, 2007,7(5):1285-1287.[8] Tomita M, Mori T, Maruyama K, et al.A comparison of neural differentiation and retinal transplantation with bone marrow-derived cells and retinal progenitor cells[J].Stem Cells, 2006,24(10):2270-2278.[9] 张枝桥, 董方田, 等.大鼠骨髓间充质干细胞体外诱导为光感受器样细胞的研究[J].中华眼科杂志, 2008,44(6):540-544.[10] Tondreau T, Lagneaux L, Dejeneffe M, et al.Bone marrow-derived mesenchymal stem cells already express specific neural proteins before any differentiation[J].Differentiation, 2004,72(7):319-326.[11] Deng J, Petersen BE, Steindler DA, et al.Mesenchymal stem cells spontaneously express neural proteins in culture and are neurogenic after transplantation[J].Stem Cells, 2006,24(4):1054-1064.

第二篇：骨髓间充质干细胞在脑损伤中的临床应用

骨髓间充质干细胞在脑损伤中的临床应用

【摘要】 目的 骨髓间充质干细胞是存在于骨髓中区别于造血干细胞的一种多潜能干细胞，可作为多种疾病细胞替代治疗和基因治疗的载体。近年研究发现其可在中枢神经系统内存活并能分化为神经样细胞，在体外也可通过定向诱导向神经细胞转化，提示骨髓间充质干细胞有可能取代神经干细胞用于中枢神经系统疾病的细胞治疗和损伤的修复。由于其取材容易，能在体外迅速培养扩增，通过自体移植可避开免疫排斥反应，且能以多种途径包括静脉注射、脑内不同部位进行细胞移植，所以骨髓间充质干细胞在中枢神经系统损伤修复中的临床应用前景广阔。关键词 骨髓间充质干细胞 中枢神经系统 诱导分化 细胞移植

长期以来中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）的损伤与再生一直是困扰人类健康的难题，也是科学家们致力于研究的焦点。曾经认为人脑内的神经细胞缺乏再生能力，如果遇到损伤，受损的神经细胞将会永远丧失，由胶质细胞充填。19世纪末至20世纪初，人们逐渐发现低等脊椎动物和两栖类的中枢和外周神经损伤后都能再生，而在哺乳动物中，断定只有外周神经系统（Peripheral nervous sysˉtem，PNS）损伤后可以再生，CNS则没有再生能力。然而随着近十余年对神经干细胞研究的逐步深入，这一传统认识现已被彻底打破。

神经干细胞（Nerual stem cells，NSCs）的发现是在研究造血发生和神经发育的基础上开始的，于20世纪90年代初，Reynolds等 ［1］ 从成年小鼠脑纹状体分离出能在体外不断分裂增殖、具有多种分化潜能的细胞群，参照造血系统干细胞的性质，正式提出了NSCs的概念，它是一类多能干细胞，能长期自我更新（复制），并具有分化成神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞的多潜能特性。Gage ［2］ 于2000年在《Science》上发表文章指出，神经干细胞通常具有:来源于神经系统能产生神经组织;有自我更新能力;能通过不对称细胞分裂产生除自我子代（仍为干细胞）以外的其他类型的细胞（前体细胞））。通过大量试验研究，目有NSCs的生物学特性可概括为:（1）能产生神经组织或起源于神经系统;（2）有增殖能力;（3）在整个生命过程中能自我维持、自我更新;（4）能通过扩增祖细胞而产生大量的后代;（5）具有向多细胞系分化的能力;

（6）损伤或疾病能刺激干细胞分化。以往对于神经系统疾病的移植治疗，主要用胚胎神经干细胞治疗Parkinson病、缺血性疾病等，其不足包括组织来源缺乏、伦理学问题及免疫排斥等多方面问题。为避开胚胎来源NSCs的局限性，近年成人骨髓间质干细胞向神经细胞的分化及在神经修复中的作用，因其独有的优势，已成为NSCs的研究热点。历史回顾及研究意义

130年前，德国病理学家Cohnheim在研究伤口修复时，就提出骨髓中可能存在非造血组织的干细胞。直到20世纪70年代中期，Friedenstein等才首次报道，骨髓标本中小部分贴附细胞在培养过程中能够分化形成类似骨或软骨的集落 ［3］。后来的研究表明Friedenstein粗糙分离所得到的细胞是多能的，可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。因此，骨髓基

质中的这种多能细胞，由于能够分化成为多种中胚层来源的间质细胞，而被称为间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cell，MSCs）。1998年Azizi等 ［4］ 将人类的骨髓基质细胞植入鼠的纹状体，发现大约20%的植入细胞发生迁移。移植细胞的迁移路径与已知的神经干细胞及星形胶质细胞的迁移路径相同，即从脑室下带沿着白质束迁移到皮层、纹状体、前脑和小脑等部位，未发现炎症和免疫反应，从而证明MSCs可用作自体移植治疗中枢神经系统疾病的细胞和基因治疗的载体。2000年Woodbury等的研究结果显示成年鼠和人的BMSCs能够分化为神经元 ［5］。人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）能够分化为神经元样和神经胶质样细胞，其取材容易，体外可迅速培养、扩增，弥补了神经干细胞的诸多缺点，自体MSCs移植又避免了移植后的免疫排斥反应，因此BMSCs作为神经细胞的另一来源，用于神经系统损伤修复的细胞治疗，具有明显的临床应用价值。骨髓间充质干细胞的研究方法

2.1 骨髓间充质干细胞的分离 Friedenstein首先通过贴壁培养的方法分离得到MSCs，他们将全骨髓组织用塑料培养皿培养4h后弃末贴壁细胞，贴壁细胞外观呈多样性，经过2～4天的休眠期后迅速增殖，培养数代后形态趋于一致，呈纺锤形。目前多数实验室分离MSCs是基于此方法。新鲜骨髓内，造血干细胞所占比例较大，造血干细胞较难培养扩增，而非造血干细胞则易于分离扩增。原代培养2～3周后，大多数造血干细胞死亡，剩下的即为MSCs。Colter ［6］ 报道，MSCs在原代培养以低密度种植可形成单细胞克隆，并增殖迅速。细胞经过5天迟滞期，5天对数生长期后，进入静止期。高密度种植生长缓慢的原因与细胞间相互接触抑制或细胞分泌的因子作用有关。

2.2 骨髓间充质干细胞的诱导分化 MSCs在体外培养时，保持干细胞的特性自身不断地增殖，在不同诱导条件下能够向不同谱系分化。体外诱导神经细胞分化的试剂有:维甲酸（RA）、生长因子、抗氧化剂、脱甲基试剂、可增加细胞内cAMP的混合物和生理学上的神经诱导剂及头蛋白（noggin）等。已有许多实验室在体外条件下利用碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、表皮生长因子（EGF）、维甲酸（RA）、脑源性神经营养因子（BDNF）、睫状神经营养因子（CNTF）、甲状腺素3（T 3）、胶质细胞系源神经营养因子（GDNF）等作为增殖及分化诱导因子，对MSCs进行增殖培养，分化诱导，并通过免疫细胞化学法进行细胞性质鉴定。结果证实MSCs在一定的培养条件下可以向神经元、神经胶质前体细胞及其终末细胞方向分化。将进行标记的MSCs及诱导后的神经元、星型胶质细胞、少突胶质细胞移植入脑损伤后功能缺失的动物模型上，已取得明显的治疗效果。

2.3 干细胞的鉴定 骨髓间质来源的MSCs，形态成纤维样，可聚集成均匀的集落，流式细胞术分析表明分离的细胞群体表型单一，细胞表面蛋白如SH2、SH3、CD29、CD44、CD71、CD90、CD106、CD120a、CD124等呈阳性，但CD14、CD34和CD45造血谱系标记则呈阴性。体外由BMSC分化成的神经细胞很少表现出典型的成熟神经元或神经胶质细胞的形态，而应用免疫细胞化学技术可更准确、方便地鉴定各类培养细胞。可用于鉴定神经干细胞的特异性分子标志物有巢蛋白（nestin）、波形蛋白（vimentin）和musashil蛋白;鉴定神经元的标志物有神经元特异性烯醇

化酶（NSE）、神经特异性核蛋白（NeuN）、中间神经丝（NF-m）、tau蛋白和一些微管蛋白（tubulin-β、MAP-

2、TuJ-1）;常用于鉴定星形胶质细胞的标志物是胶质纤维酸性蛋白（GFAP）;鉴定少突胶质细胞的标志物有半乳糖苷酶（GalC）和碳酸苷酶Ⅱ（CAⅡ）。骨髓间充质干细胞治疗中枢神经系统疾病的研究现状

3.1 BMSCs移植 骨髓间充质干细胞具有自我更新和多向分化增殖潜能，已有研究表明，骨髓细胞是某些脑细胞如小胶质神经细胞和星形胶质细胞的前体细胞 ［7］。Chopp等 ［8］ 多次将BMSCs应用于脑外伤或脑缺血动物模型，发现hBMSCs约1%分化为神经元，5%～8%分化为神经胶质细胞，并明显促进神经功能恢复。Schwarz等 ［9］ 应用逆转录病毒携带酪氨酸羟化酶和鸟苷三磷酸水解酶Ⅰ，转染给大鼠和人骨髓间充质细胞，并将细胞移植到大鼠帕金森模型的纹状体，观察到细胞在移植的脑组织中存活至少87天，外源性基因能够表达的时间达9天。Chen ［10］ 将BMSCs和BDˉNF（脑源性神经生长因子）共同植入大鼠缺血模型的脑缺血边缘，在包括运动、感觉、反射和旋转的神经功能评分中，接受移植的小鼠功能明显改善。Chopp ［11］ 将MSCs植入脊髓损伤模型1周后的大鼠，发现在脊髓中有移植细胞表达神经蛋白标志，并有功能恢复。Mahmood ［7，12］ 将MSCs或全骨髓直接或经静脉途径植入大鼠创伤模型，14天或28天后神经功能明显改善，组织学检查移植细胞有小部分表达NeuN、GFAP。

上述用于临床前的动物实验结果表明，MSCs移植无论是局部或静脉途径都能产生积极的治疗作用。近年来，人们不断地探索利用hBMSCs进行细胞治疗和基因治疗。只需通过局部麻醉，就可较容易地得到少量骨髓抽取物，而不影响人体的健康;而且将分离的hBMSCs在体外培养扩增和导入外源基因也相对方便。因此，hBMSCs在将来实际应用时就具有潜在的优势。首先，可以用体外培养扩增的MSCs，作为细胞移植的种子细胞，修复损伤的脑组织。前述的动物实验中已提及用体外培养扩增的MSCs来修复各种损伤，并且具有良好的效果。MSCs在体外培养过程中，可以保持未分化表型不断增殖，达到所需的数目，然后经诱导可定向分化为神经元样细胞等;而已分化的细胞来源有限，在体外培养时，增殖速度较慢，而且还存在去分化的问题。另外，MSCs可以很方便地通过抽取骨髓来得到，而不必通过手术从病人身上得到自身成熟细胞，避免了对病人 造成不必要的二次创伤。其次，可通过转基因的方法，将外源基因导入MSCs。可以将利于定向分化的生长因子基因转入MSCs，促进定向分化，加快体内神经组织修复的进程。然而在MSCs安全有效地用于临床之前，显然需要解决大量有关的MSCs的基础问题，比如组织相容性、优化定向分化