基因沉默和基因修复在表皮干细胞治疗显性遗传性皮肤病理论和应用基础

Epidermolytic hyperkeratosis (EHK) and Pseudofolliculitis barba (PFB) are inheritable skin disorders characterized by hyperkeratosis and hair follicle abnormalities, respectively. There is no cure exist for these disorders. Epidermal stem cells and ex vivo gene therapy are promising novel therapeutic strategies for these disorders. We aim to test new therapeutic strategies for EHK and PFB with mouse models capable of mimicking these disorders at genetic and phenotypic levels. We propose that RNAi is able to specifically suppress the expression of the mutant transcripts in epidermal stem cells, whereas CRISPER/Cas9 mediated homologous recombination is capable of repairing the mutant allele at the genomic level. We hypothesize that genetically modified epidermal stem cells were able to reconstitute new skin and hair follicles without displaying any abnormality. Thus, the proposed work will demonstrate the feasibility of using genetically modified epidermal stem cells in improving EHK and PFB phenotypes, and provide new therapeutic avenues for other monogenetic disorders caused by dominant mutations.

自体表皮干细胞移植是修复大面积皮肤损伤的关键方法。遗传性皮肤病患者反复出现大面积水疱样或瘢痕样皮肤损伤，但因体内缺失基因型正常的表皮干细胞，故尚无法利用自体表皮干细胞治疗。本课题拟探索对携带突变基因的表皮干细胞进行转录和基因组水平的干预，以治疗遗传性皮肤病。本课题将利用在基因型和表型上精确模拟表皮和毛发异常为典型表型的显性遗传性皮肤病的小鼠模型，在表皮干细胞内针对突变实施靶向转录抑制和基因修复，并尝试此技术是否可以在体外抑制或者修复突变基因，进而检验修复后的干细胞的表皮构建能力，以验证基因修复后的表皮干细胞是否可以在体内实现表皮和毛囊表型的持久性修复。本课题将为利用基因工程技术和干细胞技术，修复患者自体的表皮干细胞，最终达到根本性治疗先天性鱼鳞病样红皮病和须部假性毛囊炎等显性遗传性皮肤疾病的目的提供理论和技术基础。本项目将为利用干细胞治疗显性单基因性遗传性疾病提供新的思路和理论基础。

自体表皮干细胞移植是修复大面积皮肤损伤的关键方法。遗传性皮肤病的患者反复出现大面积水疱样或瘢痕样皮肤损伤，但因体内缺失基因型正常的表皮干细胞，故尚无法利用自体表皮干细胞实施治疗。本课题对携带突变基因的表皮干细胞进行转录水平上的基因干预改造，以用于治疗遗传性皮肤病。利用在基因型和表型上精确模拟表皮和毛发异常为典型表型的显性遗传性皮肤病的小鼠模型（先天性鱼鳞病样红皮病和须部假性毛囊炎小鼠模型），在表皮干细胞内针对突变（Krt75-N159del和Krt-10-R154C）实施靶向转录抑制，mRNA表达抑制率达到60%以上，对野生型基因（Krt75和Krt10）以及其他角蛋白基因（Krt1、Krt5、Krt6a等）。随后在体内检验修复后的干细胞的表皮构建能力，抑制杂合突变Krt75-N159del的表达可以改善毛干结节样病变，抑制杂合突变Krt-10-R154C的表达可以改善表皮过度角化的病变。验证了基因表达修复后的表皮干细胞可以在体内实现表皮和毛囊表型的持久性修复。本课题为利用基因工程技术和干细胞技术，修复患者自体的表皮干细胞，最终达到根本性治疗先天性鱼鳞病样红皮病和须部假性毛囊炎等显性遗传性皮肤疾病的目的提供理论和技术基础；为利用干细胞治疗显性单基因性遗传性疾病提供新的思路和理论基础。