HVEM抑制γδT细胞分泌IL-17促进骨髓异基因MSCs移植后成骨分化的机制研究

Bone defect is one of the most difficult problems in orthopaedics. Tissue engineered boneseeded withallogeneic mesenchymal stem cells(MSCs) may possibly solve thisdifficult problem. However, allogeneic MSCs transplantationusually induces natural immune rejection, that promotes inflammation and thereby affect osteogenic differentiation.It is essential forosteogenic differentiationof MSCs to inhibit early inflammatory response.Our previous studies indicated that IL-17 was closely related with osteogenic differentiationof MSCs. γδ T cells are the primary provider of early IL-17. In addition, we found that the early inflammatory response was reduced after MSCs transplantationin γδ T cell-deficientmice, resulting in promoting effective osteogenesis. Therefore, local inhibition of the activity ofγδ T cell is one of the bottlenecks in the allogeneic MSCs transplantation. In our previous studies, we found that HVEM-modified MSCs could inhibit the secretion of IL-17 in the transplanted region and promote osteogenesis. Therefore, we predicate that, HVEMsuppresses IL-17secreted byγδ T cellsin activated immune microenvironmentto promote osteogenesis. Our project will further study the effect and mechanism of IL-17 on MSCs phenotype and osteogenic differentiation, the effect ofγδ T cells in regulating osteogenic differentiation of HVEM-modified MSCs, and the effect and mechanism ofHVEM-BTLA in reducing inflammatory response and promoting osteogenic differentiation of MSCs. All our results will provide new ideas for the treatment of bone defect.

骨缺损治疗是骨科的难题之一，异基因MSCs组织工程骨有可能解决这一难题。但是MSCs移植后仍然会诱发天然免疫排斥，促进炎症反应从而影响成骨分化。抑制早期炎症反应对于促进MSCs的成骨至关重要。我们前期研究显示，IL-17与MSCs的成骨活性密切相关。γδ T细胞是早期IL-17的主要提供者。我们前期研究还发现γδ T细胞缺失小鼠MSCs移植时早期炎症反应减少，促进有效成骨。所以局部抑制γδ T细胞活性是异基因MSCs移植的瓶颈之一。我们前期研究发现HVEM修饰的MSCs能抑制移植区域IL-17分泌，促进成骨。因此我们假设：HVEM抑制免疫激活环境中γδ T细胞分泌IL-17，促进成骨。本项目通过进一步研究IL-17对于MSCs表型和成骨分化能力的影响和机制，γδT细胞在HVEM修饰的MSCs成骨中的作用以及HVEM-BTLA减轻炎症、促进MSCs成骨的效应和机制，为骨缺损治疗提供新的思路。

研究背景.临床上严重创伤、肿瘤、骨坏死、骨感染等原因常导致大段骨缺损。自体骨被认为是修复大段骨缺损的金标准，但二次创伤及来源有限限制了其临床上广泛应用；异体骨及人工合成材料由于组织相容性差、成骨能力弱较少使用于临床。组织工程骨是修复大段骨缺损很好的方法，近年来成为研究的热点。以自体骨髓间充质干细胞（Mesenchymal stem cells ，MSC）为种子细胞构建的组织工程骨（Tissue-engineered bone，TEB）具有良好的修复骨缺损的能力。但是自体骨髓间充质干细胞受供体年龄、健康状况等原因影响数量有限、体外扩增耗时长，导致以自体骨髓间充质干细胞为种子细胞构建的组织工程骨无法满足临床随取随用的需求。而异基因骨髓间充质干细胞作为骨组织工程的种子细胞可以满足随取随用的要求。我们的前期研究显示，虽然异基因MSC免疫原性较低，但其潜在的免疫原性影响了其移植到宿主体内的成骨修复效果。前期研究中，我们应用CTLA4修饰骨髓来源的间充质干细胞（Bone Marrow Mesenchymal stem cells ，BMMSC）抑制活化的T细胞的免疫应答，以其构建的组织工程骨异基因移植到宿主体内可以有效成骨；其机制之一可能是CTLA4修饰可以增加MSC细胞表面EphB4的表达，增加移植修复区POSTEN的表达。但异基因MSC移植到宿主体内遇到的固有免疫应答尚不清楚，因此我们希望探索在移植过程中如何调节早期炎症反应以促进异基因MSC构建的组织工程骨有效成骨。.文献显示Vγ4T细胞是异基因移植早期发挥重要作用的免疫细胞之一，在移植早期分泌IL-17因子级联放大了早期炎症反应，缩短了异基因皮肤移植的生存时间。本研究拟通过体内外实验研究Vγ4T细胞对MSC成骨能力的影响；并构建HVEM修饰的MSC（HVEM-MSC）通过HVEM-BTLA抑制Vγ4T细胞功能，观察HVEM修饰的MSC异基因移植的成骨能力，探索HVEM修饰的MSC作为组织工程骨异基因种子细胞的可能性。