GLP-1旁分泌优化MSCs与胰岛细胞共移植治疗糖尿病及其监测的研究

Islet cells transplantation is a effective way to radically cure type 1 diabetes, but present therapy strategies are not ideal for improving long-term survival and function of transplanted islet cells. It has been found that the potential glucagon-like peptide-1 (GLP-1) paracrine secretion in islet cells can effectively protect beta cells by improving their regeneration, proliferation and anti-apoptosis, as well as promoting insulin synthesis and secretion. On the other hand, mesenchymal stem cells (MSCs) and islet cells co-transplantation has the effect on promoting angiogenesis and reducing immune rejection to the islet cells. Combining with early research work, we propose to use baculovirus to mediate MSCs paracrining GLP-1, then co-culture and co-transplant these GLP-1 paracrining-MSCs with islet cells, to evaluate the synergistic effect of combining the GLP-1 paracrine with MSCs co-transplantation (co-culture) on improving long-term survival and function of transplanted islet cells by a series molecular biology method. At the same time, we will use 18F labeled exendin-4 (GLP-1 analogue) to perform GLP-1R Micro PET/CT imaging for real-timely and quantitatively monitoring islet transplantation therapy by combining GLP-1 paracrine with MSCs co-transplanting, and evaluating its improvement on islet cells long-term survival and function after transplantation, thus providing a novel and potential strategy for islet cells transplantation therapy.

胰岛细胞移植是根治1型糖尿病的有效方法，但目前的治疗策略尚不能有效改善移植后胰岛β细胞的长期存活和功能。研究发现，胰岛细胞内潜在的胰高血糖素样肽-1（GLP-1）旁分泌可有效地保护胰岛β细胞，促进其再生修复、增殖和抗凋亡，同时刺激胰岛素的合成分泌；而间充质干细胞（MSCs）与胰岛细胞共移植具有促进血管新生和降低机体对胰岛细胞免疫排斥的作用。结合前期研究基础，我们拟利用杆状病毒介导MSCs表达并旁分泌GLP-1，通过一系列分子生物学方法检测其与胰岛细胞体外共培养和体内共移植时对胰岛细胞长期的存活和功能状态的协同改善作用。同时，利用18F标记的GLP-1类似物exendin-4进行胰岛β细胞GLP-1R的Micro PET/CT显像，以实时和定量地监测GLP-1旁分泌优化MSCs与胰岛细胞共移植治疗糖尿病,评估其对胰岛细胞移植后长期状态的改善作用，为胰岛细胞移植治疗糖尿病提供极具潜力的新策略。

胰岛细胞或干细胞移植治疗是根治1型糖尿病的有效方法，但目前尚无理想的显像方式用于移植细胞的存活及功能等状态的长期无创监测。本课题组结合以往利用杆状病毒载体 (baculovirus, BV) 进行核素报告基因分子显像的研究基础，主要围绕干细胞移植治疗的分子显像以及以胰高血糖素样肽-1受体 (glucagon-like peptide-1 receptor, GLP-1R) 为靶点的分子显像开展研究。在本项目研究中，构建带有钠碘同向转运体 (sodium-iodide symporter, NIS) 报告基因的杆状病毒-腺相关病毒融合病毒 (hybrid baculovirus-adeno-associated virus, BV-AAV)，进行对大鼠骨髓间充质干细胞 (bone marrow-derived mesenchymal stem cells, BM-MSCs) 移植治疗的显像研究，研究结果表明，BV-AAV融合病毒介导NIS报告基因的分子显像系统用于干细胞移植监测具有较高的可行性及良好的应用前景。进一步地，通过将睡美人转座子基因 (Sleeping Beauty 100× transposon, SB100×) 构建入BV载体中，以制备可以进行长期稳定表达目的基因的新型稳转BV，借此克服BV无法用于较长周期的分子显像的劣势。利用稳转BV介导NIS等报告基因进行显像研究，证明利用其进行长期活体内分子显像的具有良好可行性。以此为基础，通过将GLP-1R基因构建于瞬转或稳转的BV中，以GLP-1R作为核素报告基因进行了体外生物学特性研究以及小动物PET分子靶向显像的体内显像研究，首次验证了将GLP-1R作为核素报告基因进行分子显像的可行性。本项目研究通过评估不同报告基因为基础的分子显像模式用于监测细胞移植治疗的可行性，为细胞移植治疗糖尿病提供极具潜力的可视化策略。