胰岛移植后Treg与Teff细胞时空与功能变化调控机制的光学/光声双模态成像研究

The immune rejection in allogeneic islet tranplatation was mainly mediated by the effector T cells (Teff cells). Regulatory T cells (Treg cells) have been used to induce immune tolerance and inhibit immune rejection in islet tranplatation. Teff and Treg cells are mainly present on the graft site and draining lymph nodes. The staying time and micro-spatial distribution of these two types of cells are associated with their function. The translocation between the graft site and draining lymph nodes of transfused Teff and Treg cells can't be detected by routine examination. Thus, the subcellular localization and molecular mechanisms of their interaction are still unclear. Based on the theory of the time-space transition of transfused cells determining their in vivo function, our project will quantify and collocate the transfused Treg and Teff cell by advanced optical / photoacoustic dual-mode imaging, thereby to examine their time and spatial distribution between the graft site and draining lymph nodes; to detect the movement and location of tansfused Treg and Teff cells in vivo; to explore the dynamic micro-distribution between the graft site and draining lymph nodes. Specific surface markers and cytokines of these cells will be assessed to confirm the results from imaging system. This study will clarify the subcelluar localization and molecular mechanisms of the two types of T cells, and build the foundation of transplantation immunosurveillance in allogeneic islet tranplatation.

异体胰岛移植会遭受以效应性T细胞（Teff细胞）为主的免疫排斥反应；调节性T细胞（Treg细胞）能诱导免疫耐受，抑制免疫排斥；它们共同作用的主要位点是移植部位与引流淋巴结，这两种细胞在这两个部位的滞留时间、微空间分布与其功能相关，常规检测不能动态真实地反应它们在移植位点/引流淋巴结时空的动态变化，因此，它们体内相互作用的具体亚细胞与分子机制仍不十分清楚。本课题从时空转换决定功能的角度出发，通过光学/光声双模态成像协同定位与定量移植的Treg与Teff细胞，观察其在移植位点与引流淋巴结时间与微空间分布关系；从宏观上研究Treg与Teff细胞在体内的走向、运动；在微观上研究Treg与Teff在移植部位与引流淋巴结的动态微空间分布；结合其表达的特异性标志物或分泌的特征性细胞因子进行共同印证，揭示其亚细胞功能变化。从而阐明Treg诱导胰岛移植免疫耐受的亚细胞与分子机制；为体内移植免疫监视奠定基础。

I型糖尿病是严重危害青少年健康的疾病，其最有效的治疗方式是胰岛移植；然而，胰岛移植后主要有缺氧、移植后的立即经血液介导的炎性反应及免疫排斥这三大制约因素。因此，改善胰岛的质量，监测影响胰岛存活及功能发挥，并采取适当的防控措施是提高移植疗效的关键，其中，以T细胞的免疫反应的监测及干预对移植后的疗效影响最大。因此，本研究在保障胰岛质量、防控各种损伤因子的前提下，重点对特异性免疫调节功能的T细胞及其体内行为开展了探索性研究，结果如下：.首先，针对缺氧损伤及形成机制进行探索，开发了一系列监测胰岛功能及提高胰岛质量的技术及方法，特别是培养基改良及外泌体等保护措施，明显提高了胰岛的抗损伤性能；突破无指定病原体生物安全供体猪胰岛获取的技术瓶颈，从而建立了稳定的胰岛移植动物模型；其次，对移植后的多重损伤因子开发了纳米生物探针检测技术，实现移植术后细胞因子、炎症因子、缺氧标志物及凋亡标志物动态变化的快速、准确检测。为胰岛损伤的早期干预提供了决策依据；最后，对T细胞功能的影响因素进行系列的体内外分析；本研究对三方脐血来源的T细胞的安全性及有效性进行了系统评价，发现第三方来源的不仅有高稳定的免疫抑制性能，而且免疫原性低。同时，发现免疫抑制剂、CTLA-4等与T细胞功能影响具有密切的量效关系；进一步对抗原特异性T细胞亚型在移植免疫中的作用及调控机理进行分析。发现Treg细胞在体内的调控机制非常复杂，只有存在于特定部位，表达特异性细胞因子的Treg细胞，在体内归巢后，活化成具有调节功能的细胞才能稳定地调节免疫耐受；使用可视化移植动物模型进行了T细胞体内示踪的验证，发现了免疫反应的关键时间节点及变化规律。揭示了T细胞活化状态与空间位点的相关性，从宏观与微观两个层面解释了T细胞在诱导免疫耐受的内在的细胞与分子机制，为体内移植免疫实时监测奠定基础。相关成果得到国内外同行的高度认可，获得湖南省技术发明一等奖。