Rap1/NF-κB信号通路介导间充质干细胞的免疫调理作用及其强化表达对PR-MODS的防治

Mesenchymal stem cells (MSCs) exert immunomodulation. We found that MSCs derived from induced pluripotent stem (iPS) cells reduce the inflammation and organ dysfunction of post-resuscitation multiple organ dysfunction syndrome (PR-MODS) and significantly increased survival rate and had better effects compared to MSCs derived from the adult tissues . However, the possible mechanims about the change of MSCs to promote immunomodulation is unclear. We collected the MSCs from PR-MODS animals and did genemicroarray. We found that the levels of gene Rap1 significantly increased. Rap1 was recently reported to have the ability of immune modulation. NF-Κb is an important signaling pathway on the immunemodulation of MSCs. Therefore, we hypothesize that Rap1/NF-κB signal pathway plays a key role in the immunomodulatory effect of (iPSC)-MSCs. In this project, we will use the Rap1 knockout mice and iPSC-MSCs with Rap1 and NF-κB gene knockout to investigate (1) the role of Rap1/NF-κB signal pathway in the immunomodulatory effect of (iPSC)-MSCs in PR-MODS and the relationship between Rap1 and NF-κB; (2) the furthur effects of increasing Rap1 function in iPSC-MSCs. This study is timely and will provide useful information to the mechanism of immunomodulation about iPSC-MSC on PR-MODS especially in clinical trails.

间充质干细胞（MSC）具有免疫调节作用，我们发现诱导性多能干细胞(iPSC)来源的MSC可调控心跳骤停后多脏器功能不全综合征（PR-MODS）的免疫紊乱并提高生存率、且疗效更强。但决定MSC具有免疫调节作用的内部机制尚不明确。我们对PR-MODS模型动物的MSC进行了基因分析，发现端粒相关抑制和激活蛋白1(Rap1)的表达量显著升高，文献报道其参与免疫调节。而核因子NF-κB与MSC的免疫调节有关，我们的预实验提示其可受Rap1调节。可以假说，干细胞发挥免疫调理的内部机制可能是由Rap1/NF-κB介导的。本课题拟采用多种敲除或沉默了Rap1及IKKβ基因的MSC，利用细胞共培养和动物模型探讨Rap1/NF-κB是否是决定MSC免疫调节作用的分子机制及其上下游关系；刺激增强Rap1表达是否可以进一步强化其作用。本研究将有助于理解干细胞发挥作用的机制，也必将提供更好的干细胞治疗方法。

间充质干细胞（MSCs）具有免疫调节作用，我们发现诱导性多能干细胞(iPSC)来源MSCs(iPSC-MSCs) 可调控心跳骤停后多脏器功能不全综合征（PR-MODS）的免疫紊乱并提高生存率、且疗效更强，但决定MSCs具有免疫调节作用的内部机制尚不明确。.我们对PR-MODS模型动物的MSCs进行了基因分析，发现端粒相关抑制和激活蛋白1(Rap1)的表达量显著升高，文献报道其参与免疫调节，而核因子κB(NF-κB)与MSC的免疫调节有关，我们的预实验提示其可受Rap1调节。.在细胞水平，OVA激活的OVA特异性记忆性T 细胞刺激下，MSCs细胞总蛋白中Rap1蛋白表达水平、p-P65蛋白量增高。在此基础上，我们检测了iPSC-MSCshRap1及沉默 iPSC-MSCs 中Rap1后的细胞表型、免疫调节、炎症反应等变化，发现沉默 iPSC-MSCs 中Rap1后的免疫调节能力降低，炎症刺激后NF-κB的活化受到影响，Rap1/NF-κB 信号通路在 TNF-α 和混合淋巴细胞反应体系刺激下功能增强。.在动物实验水平，顺利完成大鼠PR-MODS模型的构建，研究显示，iPSC-MSCs干预后可降低PR-MODS大鼠死亡率。 iPSC-MSCs可以通过Rap1/NF-κB通路下调Treg细胞比例影响TH1/TH2比例，进而促进IL-10的分泌并抑制炎症因子IL-1β、IFN-γ、TNF的分泌。沉默iPSC-MSCs中Rap1后其免疫调节能力降低及影响NF-κB的活化。刺激增强Rap1表达可以进一步强化其作用。.本研究将全面系统的探讨Rap1/NF-κB信号通路对MSCs尤其是 iPSC-MSCs 自身的炎症免疫调控作用，可首次揭示 Rap1 是决定干细胞自身免疫调理能力的分子开关、NF-κB 是其关键的信号通路、多种炎症免疫细胞是其作用靶点，并通过体外刺激预处理iPSC-MSCs寻求更强治疗作用的干细胞株。