间充质干细胞治疗EBV感染性肺炎的抗病毒机制研究

EBV reactivation most often occur in immunocompromised patients with human immunodeficiency virus (HIV) infection or after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), which promote the development of lung disease. There are limited/no effective prophylactic or therapeutic pharmacotherapies. Mesenchymal stem cells (MSC) have been registered for a number of clinical trials, but the mechanisms of action are still not fully elucidated. Our group had reported IFN-γ–stimulated human MSCs protect against T. gondii infection via GBP1(PNAS, 2017). Based on the established MHV-68 infected BALB/c nude mice pneumonia model, we found that MSC and MSC-derived exosomes protect mice from lung injury and prolong the survival time of mice. Based on the results, we will systematically compare the dynamic variation and action pattern of the key effectors from MSC and exosome of IFN-γ–stimulated MSCs by RNA-seq. And further explore the role of these effectors in the treatment of MHV-68 infected mice pneumonia after the infusion of MSC or MSC-derived exosomes. We also will explore the effects of MSC or MSC-derived exosomes on regeneration of alveolar epithelial cells, pulmonary microenvironment, pulmonary function, as well as immune cells function. These studies will bring to light the mechanisms of MSC and MSC-derived exosomes inducing immune tolerance and promoting immune reconstuction after lung injury, and supply theoretical basis for MSC in preventing and treating viral pneumonia.

免疫缺陷患者如HIV感染或造血干细胞移植术后经常并发EB病毒（EBV）再激活感染，加重其肺部感染相关疾病，治疗效果不甚理想。目前间充质干细胞（MSC）已注册多项临床试验，但其作用机制远未阐明。申请人前期研究显示IFN-γ激活的MSC能通过表达GBP1蛋白等分子参与宿主防御（PNAS,2017）。本课题基于已建立的EBV感染免疫缺陷小鼠的肺炎模型，发现人MSC及IFN-γ激活的MSC外泌体输入后能保护肺部组织，延长小鼠生存期。据此，本研究拟比较IFN-γ刺激与否的MSC及其外泌体中基因/蛋白表达变化与作用模式，鉴定治疗EBV感染小鼠肺炎的关键效应分子；利用已建动物模型，探究MSC及其外泌体治疗EBV感染性肺炎的分子机制、作用位点、调控靶点以及对肺组织结构和肺部微环境的影响等等。研究结果有助于揭示MSC及其外泌体促进免疫缺陷患者肺部免疫耐受和重建的机理，为MSC保护肺部相关疾病提供理论依据。

课题按照申请书的研究计划稳步进行，研究计划无重大调整和变动，基本完成课题大体研究项目，部分内容在后续总结完善中，并对已取得的初步结果展开进一步深入研究。本课题的研究内容主要建立在已经构建成功的BALB/c裸鼠MHV-68-M3FL感染性肺炎模型和鉴定成功的MSC及其外泌体在肺炎治疗方面的作用上，完成了MHV-68感染性裸鼠肺炎的病毒滴度检测和组织学评分分析。间充质干细胞（MSC）对肺炎的治疗作用已在多项临床前实验和小鼠模型中得到验证，包括感染引起的急性肺损伤。本课题首次发现人MSCs（hMSCs）或其外泌体静脉输入后，能明显降低感染小鼠肺部促炎因子表达和肺组织炎症，降低感染小鼠肺部病毒基因表达和病毒滴度，同时降低小鼠肺纤维化。进一步研究发现hMSCs的抗MHV-68肺炎作用主要通过改变感染小鼠先天免疫反应，降低炎症细胞在肺部的过量聚集，逆转巨噬细胞表型向M2型极化而实现的。阐明了hMSCs抗炎作用分子机制主要通过降低巨噬细胞中ROS/NLRP3信号通路的过度激活进而降低MHV-68感染小鼠的肺部炎症；hMSCs抗病毒分子机制可能通过表达具有抗病毒作用的IFN-刺激基因 (ISGs)，例如APOBEC3G、BST2、IFIT1-3、IFITM-1、SAMHD1、TRIM22等，最终达到治疗MHV-68感染性肺炎的作用。本研究的科学价值在于，揭示了hMSCs或其外泌体治疗MHV-68感染性肺炎的分子机制和调控靶点，为临床MSC治疗免疫低下患者EBV再激活感染提供了强有力和多方位的指导，为MSC保护肺部相关疾病提供了理论依据。