供体ESCs源性胸腺上皮祖细胞移植阻止cGVHD的发生及相关免疫耐受机理研究

Donor T cells in the grafts can damage thymic epithelial cells (TECs), which not only affects negative T cell selection, but also impairs the generation of regulatory T cells (Tregs), leading to the development of cGVHD. Therefore, restoration or regeneration of TECs is critical for the prevention of cGVHD. Mouse embryonic stem cell (mESC)-derived thymic epithelial progenitors (TEPs), when transplanted in vivo, can further develop into TECs. Our preliminary studies have shown that transplantation of donor-origin mESC-TEPs into cGVHD recipients induces immune tolerance to both donor and host antigens and prevents the development of cGVHD. Based on these results, we will study the mechanisms of the immune tolerance induction by determining whether both mESC-TECs and host TECs are involved in negative selection and Tregs generation. OVA-specific OT-I and OT-II TCR transgenic mice and both in vivo and in vitro studies will be used in these studies. We will then use the mESC-TEPs model that we first established and CRISPR/Cas9 techniques to investigate the role of Aire in medullary（m）TECs maturation and whether Aire-binding molecules are involved in immune tolerance induction.

供体T细胞靶向损伤宿主胸腺上皮细胞（TECs），导致T细胞阴性选择和Tregs增殖受损，由此引起慢性移植物抗宿主病（cGVHD）。因此，恢复TECs增殖是阻止cGVHD的关键。鼠胚胎干细胞来源的胸腺上皮祖细胞（mESC-TEPs）移植到体内可发育为TECs。我们的前期研究表明，移植供体源性mESC-TEPs到cGVHD受体胸腺，诱导了对供体和宿主抗原的免疫耐受，阻止cGVHD发生。由此，我们将用对OVA有特异性反应的TCR转基因鼠OT-I 和OT-II等研究模型，从体内实验和体外实验等多方面证实mESC-TECs和宿主TECs介导阴性选择和支持Tregs发育的能力。此外，我们将用已建立的mESC-TEPs细胞模型，通过CRISPR/Cas9 技术删除mESC-TEPs的Aire基因，探讨Aire在TECs分化和成熟中的作用，并检测 TECs中与Aire结合的相关分子是否参与免疫耐受的调节。

慢性移植物抗宿主病（cGVHD）是同种异体造血干细胞移植（HSCT）的严重并发症，通常表现为自身免疫综合症。供体T细胞靶向损伤宿主胸腺上皮细胞（TECs），导致T细胞阴性选择和Tregs增殖受损，是引起cGVHD的主要治病原因。因此，恢复TECs增殖是阻止cGVHD的关键。mESCs来源的TEPs（mESC-TEPs）移植到体内可发育为TECs并支持T细胞发育。本研究利用mESC-TEPs在体内可分化为TECs的能力，通过建立在HSCT中由胸腺破坏（尤其TECs损伤）所致的cGVHD模型，将供体源性mESC-TEPs移植到cGVHD受体胸腺，探讨mESC-TEPs胸腺内移植是否可以恢复胸腺功能，诱导免疫耐受，从而阻止cGVHD发生。同时，本研究利用前期建立的mESC-TEPs细胞模型，研究了自身免疫调节因子（Aire）在调节机体免疫耐受中可能的作用。主要研究结果如下：1.移植供体源性mESC-TEPs到cGVHD受体胸腺，mESC-TEPs分化为TECs后重建胸腺功能，阻止了cGVHD的发生，其机制主要与TECs介导了针对包括自身反应T细胞以及供体来源T细胞删除和Tregs的发育, 诱导了中枢耐受和外周耐受有关。2.mESC-TEPs分化过程中Aire基因表达增高，促进了1型糖尿病（T1D）相关自身抗原Ins2、GAD67基因的表达。研究成果为HSCT后cGVHD的治疗提供了潜在的新策略，为mESC-TEPs移植治疗cGVHD或自身免疫病以及Aire在其中可能的作用提供了潜在的理论和实验依据。此外，本项目支持课题组完成了间充质干细胞（MSCs）对实验性自身免疫性脑脊髓膜炎（EAE）和NOD小鼠T1D的影响，发现MSCs移植可通过抑制自身反应性T细胞和促进Tregs增殖等来缓解该类自身免疫病发展，研究结果丰富了对干细胞移植改善自身免疫病的认识。