MSC-PD-L1调节肝移植后的肝脏微环境和损伤修复的机制研究

Liver transplantation is a well-recognized treatment for selected patients with non-resectable hepatocellular carcinoma (HCC), offering radical resection of HCC tumors and cure of the underlying disease with liver replacement. Lifelong pharmacological immunosuppression can achieve reasonable survival of liver grafts and patients; however, the acute and long-term side effects are significant. In this study, we utilize mesenchymal stem cells (MSCs) to deliver with PD-L1 to reduce the risk of rejection reaction. MSCs also possess a hepatocyte differentiation potential, which benefits for the injury repair after liver transplantation. In certain condition, the immunosuppression role of MSCs augments liver regeneration, reduces hepatic ischemia-reperfusion injury, and controls liver transplant rejection. After establishing the MSC-PD-L1 cell lines, we will explore the hepatocyte differentiation condition in vitro and in vivo. Further, MSC-PD-L1 targeted towards the liver transplantation site should be studied by in vivo imaging system and fluorescence labeling. Through the detection of liver function index, we will detect if MSC-PD-L1 could participate into the injury repair after liver transplantation. What’s more, the influence of MSC-PD-L1 on the immune microenvironment of liver should be investigated. Through this proposed study, we wish that MSC-PD-L1 might be valuable as immunomodulatory cell therapy for reducing immunity rejection after liver transplantation.

肝移植作为治疗终末期肝病的重要技术，为了保护移植的肝组织不被人体免疫系统排斥，患者需要终身服用抗排斥药物且副作用较大。我们希望利用间充质干细胞可以靶向迁移到炎症组织的特性，使其携带免疫抑制因子PD-L1用于治疗肝移植后的排斥反应，抑制淋巴细胞的功能和增殖，从而诱导免疫耐受的产生。同时MSCs具有向肝样细胞分化的特性，可以参与肝移植后的损伤修复过程，且具有免疫抑制效应。通过慢病毒转染系统或流式分选技术构建或筛选高表达PD-L1的MSCs，摸索其向肝样细胞分化条件；利用荧光标记和活体成像技术检测其是否能向肝移植特定部位趋化，实现器官特异性的治疗作用；通过对肝功能的检测，看MSC-PD-L1对肝移植是否具有损伤修复的作用；同时对进行MSC-PD-L1治疗前后肝脏免疫微环境的改变进行研究。这对于研发肝移植后具有靶向性的毒副作用较低的免疫抑制药物，减免非特异性免疫反应提供新的思路。

本课题计划书方案，并根据课题进展情况做了部分调整，开展了以下方面研究：1. MSC-PD-L1建株与功能学研究:通过慢病毒转染系统构建高表达PD-L1的MSCs，摸索其向肝样细胞分化条件，利用荧光标记技术检测其是否能向肝移植特定部位趋化，实现器官特异性的治疗作用，通过对体外实验肝功能的检测，看MSC-PD-L1对肝移植是否具有损伤修复的作用，同时对进行MSC-PD-L1治疗前后肝脏免疫微环境的改变进行研究；2.MSC在肝癌微环境的影响：通过MSC与多种肝癌条件培养基共培养，研究MSC在接受肝癌微环境前后的形态学、蛋白表达水平、周期凋亡、信号通路、能量代谢方面的影响，以探究MSC的干细胞注射是否会对肝癌肝移植病人具有潜在的增加肿瘤复发风险；3.搭建MSC来源的肝脏类器官作为损伤修复的筛选模型：我们的各类表征提示我们使用MSC为种子细胞搭建的HLOs能很好的模拟肝脏微环境，同时HLOs细胞在部分肝切除术后移植到裸鼠体内后，具有显著的再生能力，可促进裸鼠肝功能的恢复，我们进一步使用脂多糖或转化生长因子β诱导类器官构建纤维化模型，可以模拟与纤维化相关的病理生理状态，包括氧化应激的产生、胶原乘积和纤维化，并经药物治疗后，均表现出明显的康复能力。.本研究希望通过免疫抑制基因PD-L1修饰间充质干细胞以使其获得更强的免疫抑制功能。但在实际探索过程中我们发现，PD-L1修饰后的间充质干细胞并未获得明显的免疫抑制增强，而且生长传代能力大大减弱。我们将工作重心调整为间充质干细胞在肝癌微环境中的表型与功能学影响，探索MSC在肝癌微环境中性状的改变情况，以探究MSC的干细胞注射是否会对肝癌肝移植病人具有潜在的增加肿瘤复发风险。另一方面，我们着眼于MSC可向肝样细胞分化的特点，尝试使用MSC搭建人肝脏类器官，并成功搭建了由MSC作为种子细胞的人肝类器官模型，有潜力发展成为肝毒性检测平台、肝纤维化的体外病理生理模型和药物筛选。这些工作也为我们对间充质干细胞作用于肝脏领域的研究提供了新视野和新思路，对肝脏与间充质干细胞基础研究及临床工作具有重要的启示意义。.