补体抑制基因CFHR1修饰的神经干细胞移植治疗视神经脊髓炎的实验研究

Neuromyelitis optica (NMO) is a severe autoimmune demyelinating disease of the central nervous system (CNS), The unique pathological characteristics for NMO is the deposits of anti-AQP4 autoantibodies and activated complements (C3a and C5a) in perivascular regions. It was reported that anti-AQP4 antibodies plus complement mediated humoral immunity played a central role in NMO pathogenesis. Neural stem cell (NSC) transplantation-mediated damaged cell replacement offers an exciting new therapeutic avenue for this disease. However, the ongoing inflammation and immune responses within the lesions of CNS not only impact the clinical presentation and outcome of NMO profoundly, but also limit the mobilization, differentiation, and neurorepair ability of NSC, especially in NMO, NSC differentiated astrocytes will be the direct target of AQP4-ab because these cells express AQP4 antigen, thus leads to null therapeutic effect. In this study, we will use complement factor H related protein (CFHR1 ) gene to modify NSCs. The transplanted gene modified NSCs will secrete CFHR1 protein to lesions and the CFHR1 protein will prohibit membrane attack complexes of complement formation through inhibiting C3 and C5 pathways. The restored microenvironment will promote both endogenous and exogenous cell replacement. This study will provide the evidence of neurorepair therapy for CNS autoimmune diseases. The outcome of this project will define new understanding of pathophysiology of NMO pave a new revenue for neurorepair therapy of this disease.

视神经脊髓炎（NMO）是以体液免疫为主介导的中枢神经系统（CNS）自身免疫性炎性脱髓鞘疾病，AQP4抗体介导的星形胶质细胞损伤是该病的重要病理特征。通过神经干细胞 （NSC）移植修复受损细胞为该类疾病的治疗开辟了新的途径。但CNS内炎症和免疫反应会抑制NSC的增殖、分化、存活和神经修复功能，尤其是分化的星形胶质细胞也因为表达AQP4抗原从而成为攻击靶标使得治疗失效。因此，本研究根据其病理特征选用对C3和C5补体通路有显著抑制作用的CFHR1基因修饰NSC，在NMO动物模型的基础上，利用移植的NSC分泌的CFHR1蛋白修饰 、改造病灶部位的炎症微环境，抑制补体杀伤复合物的形成，从而保护內源新生的星形胶质细胞和移植的NSC分化成的星形胶质细胞，实现受损星形胶质细胞的替代修复，为神经系统自身免疫病的神经修复治疗提供依据。该实验治疗研究的结果将对探索NM0的病理生理机制和新的治疗手段奠定基础。

视神经脊髓炎（NMO）是以体液免疫为主介导的中枢神经系统（CNS）自身免疫性炎性脱髓鞘疾病，AQP4抗体介导的星形胶质细胞损伤是该病的重要病理特征。通过神经干细胞 （NSC）移植修复受损细胞为该类疾病的治疗开辟了新的途径。但我们的研究发现CNS内炎症和免疫反应会抑制NSC的增殖、分化、存活和神经修复功能，尤其是分化的星形胶质细胞也因为表达AQP4抗原从而成为攻击靶标使得治疗失效。因此，本研究根据其病理特征选用对C3和C5补体通路有显著抑制作用的CFHR1基因修饰NSC，发现CFHR1修饰的NSC及其分化的星形胶质细胞在体外均能分泌CFHR1，且这种基因修饰并不影响NSC的增殖和分化。随后我们在NMO动物模型的基础上，发现，CFHR1修饰的NSC移植能够有效抑制病灶的进展，与此相一致的，CFHR1修饰的NSC移植也减轻了病灶部位的炎症程度。进一步研究发现，这种NSC原位分泌的CFHR1能有效抑制膜攻击复合物的形成，此外，我们发现并非NSC本身，而是NSC分泌的CFHR1能够保护体外培养的原代星形胶质细胞免受AQP4抗体及补体造成的损伤。之后我们发现，这种CFHR1修饰的NSC移植只在疾病发生的早期阶段对控制病情有效，这可能与CFHR1的作用机制有关，早期使用可以抑制膜攻击复合物的形成。本研究说明利用移植的NSC分泌的CFHR1蛋白修饰、改造病灶部位的炎症微环境，抑制补体杀伤复合物的形成，从而保护內源新生的星形胶质细胞和移植的NSC分化成的星形胶质细胞，实现受损星形胶质细胞的替代修复，可能会成为神经经脊髓炎疾病治疗的一种可行途径。该实验治疗研究的结果进一步证实了补体系统在疾病发病中的重要作用，也为以补体抑制为目标的治疗手段的开发奠定了基础。