利用FAH基因敲除食蟹猴模型与人多能干细胞来源肝祖细胞构建人/猴嵌合肝的实验研究

基本信息
批准号:81570593
项目类别:面上项目
资助金额:57.00
负责人:杨扬
学科分类:
依托单位:中山大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘波,柯琼,王涛,孟炜,曲恩泽,刘畅,邱东波,杜聪,李势辉
关键词:
多能干细胞肝移植延胡索酸乙酰乙酸水解酶基因敲除食蟹猴嵌合肝肝祖细胞
结项摘要

Liver transplantation (LT) is regarded as the only effective treatment for end stage liver diseases. However, the critical shortage of liver grafts greatly hampered the progress of LT. During the past two decades, great progress has been made in stem cell field, which provides an innovative strategy to solve the problem of severe donor shortage. Hepatocytes or hepatic-like cells derived from pluripotent stem cell in vitro exhibit liver function to some extent, but could not completely restore liver function due to insufficient quantity and incompetent function. To generate humanized hepatocytes or parts of liver in non-human primate animal models could be a promising countermeasure. In our previous study, our group established a chimera animal model between two divergent species. Furthermore, we established a protocol to generate hepatic progenitor cells from human pluripotent stem cells efficiently. The above studies lay a solid theoretical foundation and provide technology support to generate organs in a heterologous chimera. A FAH (fuarylacetoacetat hydrolase) knockout cynomolgus monkey model was successfully established by our group. In the present study, we plan to generate a chimeric liver by transplanting human pluripotent stem cell derived hepatic progenitor cell into the early stage of embryonic liver of FAH knockout cynomolgus monkey through utero cell transplantation under ultrasound guidance. We will delineate the fate of human HPCs during the liver development. Meanwhile, we try to figure out the optimal quantity, frequency as well as injection routes of HPCs transplantation. The research is not only conducive to illuminating the mechanism of stem cell differentiation in vivo and the process of liver organogenesis, but also could provide a new avenue of generating humanized cells, tissue and organ in vivo for disease research and treatment.

肝移植治疗终末期肝病一直面临着供肝匮乏的难题,干细胞研究的兴起为解决这一难题提供了新思路。但干细胞体外分化得到的肝细胞存在数量、功能等方面的诸多缺陷,难以完全模拟复杂的肝脏功能。课题组前期建立了遗传距离最远的异种嵌合体,证实该嵌合体是研究干细胞体内分化特性、构建完整组织器官的良好模型,为干细胞体内分化再生肝脏提供了重要依据。据此,本研究拟利用课题组建立的基于CRISPR-Cas9基因编辑技术的延胡索酸乙酰乙酸水解酶(FAH)基因敲除的肝损伤食蟹猴模型,研究食蟹猴和人多能干细胞来源的肝祖细胞(HPC)参与肝脏嵌合发育和再生修复受损肝脏的能力,评价HPC分化阶段和植入数量对肝脏再生的影响,进而探讨利用嵌合肝进行肝移植的可能性。该研究不仅有助于阐明干细胞的体内肝分化的机制,为肝移植或肝细胞移植提供新的供肝或细胞来源,也为进一步利用动物在体生产人类组织器官提供理论依据。

项目摘要

肝移植治疗终末期肝病一直面临着供肝匮乏的难题,干细胞研究的兴起为解决这一难题提供了新思路。但干细胞体外分化得到的肝细胞存在数量、功能等方面的诸多缺陷,难以完全模拟复杂的肝脏功能。基于课题组前期研究成果,本研究拟利用课题组建立的基于CRISPR-Cas9基因编辑技术的延胡索酸乙酰乙酸水解酶(FAH)基因敲除的肝损伤食蟹猴模型,研究食蟹猴和人多能干细胞来源的肝祖细胞(HPC)参与肝脏嵌合发育和再生修复受损肝脏的能力,评价HPC分化阶段和植入数量对肝脏再生的影响,进而探讨利用嵌合肝进行肝移植的可能性。该研究不仅有助于阐明干细胞的体内肝分化的机制,为肝移植或肝细胞移植提供新的供肝或细胞来源,也为进一步利用动物在体生产人类组织器官提供理论依据。. 本课题通过CRISPR/Cas9技术成功构建及繁育了FAH基因突变的食蟹猴模型,并证实其表型与酪氨酸血症I型患者表型一致。并成功筛选出特异性小分子化合物,在体外可诱导多能干细胞向有功能的肝样细胞分化。同时利用超声引导在食蟹猴子宫内进行细胞移植,成功构建出人/猴异种嵌合体模型,证实植入的人源性细胞具有一定的再生修复损伤组织的能力。此外,针对不同FAH突变,我们构建了相应的修复体系,探索利用病毒门静脉注射感染体系在体修复FAH突变基因,实现基因治疗的目的。另一方面,我们在间充质干细胞体系中构建了SPIO修饰的示踪载体,在小鼠肝脏缺血再灌注模型及食蟹猴急性肝衰竭模型中实现了实时动态追踪干细胞的体内分布过程,并尝试将此技术应用于移植的人源性干细胞中。最后,我们还深入探究了干细胞在肝脏疾病模型治疗中的分子机制,发现干细胞来源的胞外囊泡通过促进肝脏细胞线粒体自噬功能、维持氧化还原稳态,发挥治疗的作用,为后续的人/猴异种嵌合体模型中的分子机制研究奠定了基础。. 本课题研究过程中,发表了相关SCI论文22篇((其中IF>10分2篇,IF>5分9篇)),组织次了4国内会议。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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