人类胚胎干细胞移植免疫耐受机制研究

Hypoxic-ischemic brain damage (HIBD) is one of the leading causes of human immortality and immobility. Without a cure, HIBD imposes serious burdens on the family and society. Human embryonic stem cells (hESC) can undergo unlimited self-renewal and differentiate into all cell types in the body, including neural stem cells/progenitor cells (NPC). Therefore, hESC can serve as the renewable source of NPC to treat HIBD. However, one of the key bottlenecks of the hESC-based therapy is the allogeneic immune rejection of hESC-derived cells. To address this challenge, I propose three aims：(1) To use gene editing technology and humanized mouse model reconstituted with human immune system to investigate the mechanisms to induce immune tolerance of hESC-derived cells. (2) To evaluate the efficacy of immune tolerance strategy in treating humanized HIBD model with allogeneic hESC-derived NPC. (3) To use rhesus monkey model to further investigate the mechanisms of the immune tolerance strategy developed by the humanized mouse model. Our research findings will reveal the immune tolerance pathways and provide the foundation to develop cell therapy of HIBD using hESC-based NPC.

缺氧缺血性脑损伤（HIBD）是人类死亡和致残的主要原因之一，目前缺乏有效的治疗方案，给家庭和社会造成巨大的负担。人类胚胎细胞（hESC）可以在体外无限自我复制，并分化成人体内的各种细胞，包括神经干细胞（NPC）。所以， hESC为HIBD的细胞治疗提供了细胞来源。但是，hESC为基础的细胞治疗最大的瓶颈是移植后的异体免疫排斥。本研究结合前沿的基因编辑技术以及具有人免疫系统的人源化鼠模型，研究hESC衍生组织逃逸免疫排斥反应的机制； 建立与人生理紧密相关的人源化鼠HIBD 的模型，探索hESC衍生NPC移植治疗HIBD的可行性，开发逃逸免疫排斥反应以及加强功能修复的新策略。我们将采用恒河猴胚胎干细胞，在恒河猴中进一步验证人源化鼠模型中发现的免疫耐受策略。我们的研究将阐明移植免疫耐受的机制，并为开发hESC衍生的NPC细胞移植治疗人类HIBD奠定基础。

缺氧缺血性脑损伤（HIBD）是人类死亡和致残的主要原因之一，目前缺乏有效的治疗方案，给家庭和社会造成巨大的负担。人类胚胎细胞（hESC）可以在体外无限自我复制，并分化成人体内的各种细胞，所以， hESC为HIBD的细胞治疗提供了细胞来源。本研究成功制作了人源化小鼠、人源化大鼠、人源化小鼠HIBD模型，猴脑卒中模型；采用BAC或应用CRISPR/Cas9基因编辑技术，成功构建了表达CTLA-Ig和PD-L1基因hESC（CP hESCs）和Herpes Simplex Virus Thymidine kinase（TK）基因hESC（CPTK hESC），IDO1基因hESC（IDO1 hESC），SOD1基因hESC克隆（H7SOD1），表达CTLA-Ig和PD-L1基因（CP rESCs），SOD1基因（SOD1 rESCs）的恒河猴胚胎干细胞（rESC) ，并定位移植CP rESCs，SOD1 rESCs来源的神经干细胞（NPC）到猴HIBD模型。. 研究发现：1，通过注射更昔洛韦，我们可以有效消除任何由CPTK hESC分化而来的细胞，提高了细胞治疗的安全性。2，将CP hESC分化为稳定的免疫抑制树突状细胞，将这些树突状细胞回输到免疫系统人源化鼠中可以导致该异体免疫系统对同源hESC分化细胞的免疫耐受。3，表达IDO1的人类胚胎干细胞（hESC）可抑制异体免疫排斥，IDO1通过促进糖酵解维持始发态人胚胎干细胞的多能性。4，诱导H7SOD1分化为神经干细胞（NPC），在HIBD的模型的大脑中进行了NPC的原位移植,移植后2周开始，4周时细胞明显增殖、迁移、分化，并嵌入周围脑组织，并向神经元分化，H7SOD1-NPC较对照组明显抑制移植周围组织胶质细胞活化，提高移植细胞的成活和向神经元分化等等。我们的研究为开发hESC衍生的NPC细胞移植治疗人类HIBD奠定基础。