诱导性多能干细胞来源的MSCs对心跳骤停后MODS的免疫调理作用及机制研究

The pathophysiology of post-resuscitation multiple organ dysfunction syndrome (PR-MODS) involves in both exaggerated inflammatory response and the inhibition of immune response. The mesenchyme stem cells (MSCs) derived from the adult tissues could reduce PR-MODS associated inflammation and organ dysfunction. However there are several potential limitations of using adult-MSCs such as a limited proliferative capacity and quick losing differentiation potential. Induced pluripotent stem (iPS) cells offer an unlimited source for MSCs generation. We previously found that iPS-MSCs inhibited lymphocyte proliferation, downregulated TH1 response, eliminated pathogenic bacteria and reduced the mortality rate in a rat PR-MODS model. Therefore, we hypothesize that iPS-MSCs could ameliorate PR-MODS via both inhibiting the exaggerated inflammation response and upregulating the immune function. In this study, we aim to investigate the immunomodulation of iPS-MSCs on PR-MODS in the patients (in vitro) and in the rats(in vivo). We will focus on the role of iPS-MSCs on the systemic inflammation and low immune function via evaluating the Th1/Th2/Th17/Treg cells, B cells and dendritic cells. We will further investigate the possible genes involved in the signaling pathways using microarray. This study will provide useful information to the application of iPS-MSCs to PR-MODS in clinical trails.

心跳骤停后多脏器功能不全综合征（PR-MODS）同时存在炎症反应亢进和免疫功能抑制两种病生机制，成体间充质干细胞(MSCs)可平衡调节这些异常而发挥疗效，但其来源少且效果不持久。诱导性多能干细胞可提供无限来源的MSC(iPS-MSCs)且功能更强，我们已证实其可抑制淋巴细胞增殖、下调Th1 型反应，有效清除病菌并降低PR-MODS动物病死率。因此我们设想iPS-MSCs可通过抑制炎症亢进及增强机体免疫功能、有效清除病菌而治疗PR-MODS。本课题拟从抗炎和增强免疫两个角度，从Th1/Th2/Th17/Treg、B细胞、树突细胞多个层次，利用PR-MODS患者（体外）及大鼠模型（体内）系统地探讨iPS-MSCs对其炎症免疫紊乱的调理作用，并利用基因芯片分析所涉及的各个信号通路以明了其核心机制。本研究将为iPS-MSCs对复杂炎症免疫紊乱的调理治疗提供科学根据，具有重要理论意义及临床应用价值。

间充质干细胞(MSCs)可平衡调节炎症免疫功能紊乱，而发挥治疗心跳骤停后多脏器功能不全综合征（PR-MODS）的作用，但其来源少且效果不持久。我们在初步证实诱导性多能干细胞来源的MSC(iPS-MSCs)功能更强的基础上，拟从抗炎和增强免疫两个角度系统地探讨作用机制和信号通路。经过4年的研究，①按照项目书计划，顺利完成大鼠心肺复苏模型的构建，iPS-MSCs治疗可以显著提高心跳骤停后动物的神经功能评分、保护肝功能，提高其生存率。②完成了PR-MODS大鼠表达谱基因芯片的研究及分析工作，筛选出了前10位差异显著的生物学过程和基因信号通路，筛选出与巨噬细胞及T细胞较为密切的多个有显著性差异的基因，并运用qRT-PCR方法进行进一步的验证研究，以便全方位掌握iPS-MSCs 免疫调理作用的分子机制。③通过流式细胞术检测PR-MODS大鼠的Treg细胞，证实iPS-MSCs可以通过下调Treg细胞比例影响Th1/Th2比例，促进IL-10的分泌并抑制炎症因子IL-1β、IFN-γ、TNF的分泌，进而恢复炎症免疫平衡的作用及机制；④证实了iPS-MSCs的低免疫原性，比较了在上述调节作用中iPS-MSCs 相较于BM-MSCs 的免疫原性优势和功能优势：可以更显著地下调脾脏Treg细胞比例，并因此发挥出更显著的治疗作用。⑤肾衰患者中存在ILC2s的比例升高，且通过激活p-STAT6使ILC2s分泌大量IL-13，介导Th2细胞的极化而调节免疫，激素通过抑制ILC2细胞IL-13的分泌而抑制这一作用，表明在肾功能衰竭患者中通过激活ILC2的功能抑制患者的免疫状态。以上研究结果逐渐发表，共发表第一作者或通讯作者SCI论著9篇，中文核心期刊论文2篇，参与论文多篇，还有一些论著在整理发表过程中，培养毕业了2位硕士生。本课题揭示了iPS-MSCs的免疫原性优势和功能优势，系统地探讨了其对炎症免疫紊乱的调理作用和信号通路。本研究将为iPS-MSCs 对复杂炎症免疫紊乱的调理治疗提供科学根据，具有重要理论意义及临床应用价值。