基于klotho改造脂肪来源间充质干细胞提高急性肾损伤及其慢性化的治疗效能

Acute kidney injury (AKI) can easily progress to chronic kidney disease (CKD), there currently is no effective way to prevent the process. It is imperative to find a "messenger molecule" that promotes AKI to CKD progression in order to conduct effective intervention for the prevention and treatment of kidney disease. Stem cell therapy provides a new therapeutic method for ischemic diseases, but the poor homing ability and decreased stemness after implantation reduces its therapeutic efficacy and restricts its potential for clinical application. Improving the therapeutic efficacy of stem cells is therefore the key issue to be solved at present. Our previous study found that both AKI and CKD were accompanied by decreased expression of klotho in kidneys, and recombinant klotho protein intervention could significantly reduce renal damage. Mesenchymal stem cells (MSCs) could reduce AKI and slow down its progression to CKD. In addition, recombinant klotho Protein and MSCs combination therapy has better renoprotective effects by reducing renal damage and subsequent fibrosis to a greater extent than individual therapy. This project intends to clarify the role of klotho in the progression of AKI conversion to CKD through in vivo and in vitro studies and to regulate the expression of klotho at the genetic level to improve the therapeutic efficacy of MSCs in AKI and its progression to CKD, thus providing a new strategy for the treatment of kidney disease.

急性肾损伤（AKI）极易进展为慢性肾脏病（CKD），临床尚无有效方法可阻遏该过程。找到AKI向CKD转化的“信使分子”并进行有效干预将为肾脏病的防治迎来新的契机。干细胞治疗为缺血性疾病提供了新的治疗手段，但移植的细胞干性丢失、归巢能力低下，影响了其治疗效能，制约了其临床应用。提高干细胞的治疗效能是目前臻待解决的关键问题。我们前期研究发现AKI及CKD时均伴随肾脏klotho分子表达降低，重组klotho蛋白可明显减轻肾脏损伤；间充质干细胞（MSCs）可减轻AKI并在一定程度上阻遏其向慢性化进展；此外，klotho蛋白联合MSCs治疗具有更好的减轻肾脏损伤及纤维化的作用。本课题拟通过体内、体外研究厘清klotho分子在AKI转变为CKD过程中的作用，从基因水平调控MSCs中该分子的表达，提升MSCs对AKI及其慢性化的治疗效能，为阻遏AKI进展为CKD提供新的治疗方法。

背景：流行病学研究证实，急性肾损伤（AKI）经治疗后肾功能恢复正常的患者10年后进展为慢性肾脏病（Chronic Kidney Disease，CKD）的风险增加25%，目前临床尚无有效方法可阻遏AKI向CKD的进展。AKI何时、如何转化为CKD目前不得而知，因此找到阻遏AKI向CKD转化的“信使分子”并进行有效干预将为肾脏病的防治迎来全新的契机。我们在前期临床研究中发现，肠道菌群失调是AKI至SCKD转化的重要推手，故维持肠道菌群稳态对于防治慢性肾脏病及其进展至关重要；间充质干细胞有望在这一过程中发挥积极作用。.主要研究内容：1）构建稳定可靠的AKI模型，检测AKI-CKD过程中klotho的表达变化；2）培养、鉴定间充质干细胞并进行基因改造；3）构建klotho过表达转基因小鼠及klotho基因敲除小鼠并进行干预，观察基因改造间充质干细胞对AKI-CKD的治疗效能；4）体外共培养基因改造的间充质干细胞，并与经过相应处理的成纤维细胞、肾小管上皮细胞进行共培养，观察并比较干预效果；5）间充质干细胞联合抗生素、益生菌干预AKI小鼠，检测急性期炎症及慢性期纤维化相关指标的变化。.重要结果及关键数据：研究者证实了缺血再灌注诱导的AKI-CKD过程中肾脏klotho表达降低。间充质干细胞结合α-Klotho干预可减轻急性肾损伤及慢性肾纤维化，与单独间充质干细胞干预相比，作用有所增强。研究者运用慢病毒转染的方式成功构建了klotho过表达的间充质干细胞，细胞体外共培养及小鼠体内实验均证实klotho过表达的间充质干细胞可减轻急性肾损伤及慢性肾纤维化。此外，研究者所在课题组前期研究发现IR诱导的肠道菌群紊乱可能是AKI-CKD转化的重要推手。因此，我们猜想肠道菌群紊乱可能影响间充质干细胞的作用，于是研究者运用抗生素和益生菌干酪乳杆菌张干预肠道菌群，联合间充质干细胞治疗，证实了间充质干细胞联合抗生素及间充质干细胞联合益生菌干酪乳杆菌张干预均可减轻肾损伤及慢性肾纤维化，且与单纯间充质干细胞干预相比，效果更佳。.科学意义：通过基因改造及调节肠道菌群的方式增强间充质干细胞的效能可能成为临床治疗肾损伤及慢性肾纤维化的新策略。