间充质干细胞工程化培养增强其免疫治疗作用的研究

Type 1 diabetes and sepsis are common and complicated inflammation-related diseases in clinic. Immunomodulation is emerging as a promising therapy in the future. Mesenchymal stem cells (MSCs) exhibit potent immunoregulatory effects, however, they are limited by low survival rate and compromised paracrine actions. In this project, we will establish engineering approaches for MSCs culture which include cell aggregates, micro-tissues, cell co-culture, and extracellular matrix induction etc, aiming to enhance the anti-inflammatory, anti-apoptotic, immunoregulatory, and tissue regenerative effects of MSCs. In vitro, we will examine the viability and paracrine actions of MSCs, and investigate their regulatory effects and mechanism to inflammatory cells and immune cells. In vivo, we will employ diabetic (mouse, rat) and sepsis (mouse, rat, rabbit, and canine) animal models, and utilize different cell delivery routes (iv. MSCs or conditioned medium, local cell injection, and extracorporeal circulation with MSC bioreactor) to reveal the therapeutic effects of engineered MSCs on these diseases. The aim of this project is to establish an engineering platform for MSC culture, and to improve the therapeutic efficacy of MSCs for inflammation-related diseases, developing novel strategies and technologies for clinical treatment.

1型糖尿病和脓毒症是常见的复杂炎症相关疾病，免疫调理治疗可能成为未来临床治疗的方向。间充质干细胞（MSCs）具有较强的免疫调节作用，但是存在移植细胞死亡率高、旁分泌能力下降的问题。本项目提出工程化细胞培养策略，将采用细胞聚集体、微组织、共培养和细胞外基质诱导等手段，以期增强MSCs的抗炎、抗凋亡、免疫调节和组织修复能力。在体外实验中，考察MSCs的活力和旁分泌行为，研究其对炎症细胞和免疫细胞的调节作用和机制；在体内实验中，建立糖尿病（小鼠、大鼠）和脓毒症（小鼠、大鼠、兔和犬）的疾病模型，分别采用不同的细胞治疗策略（静脉细胞或条件培养基输注、局部细胞注射和细胞生物反应器体外循环等），研究工程化MSCs的旁分泌和免疫调控作用对疾病的治疗效果和机制。本研究的目标是，建立MSCs的工程化培养体系，提高MSCs对炎症相关疾病的免疫治疗，为临床提供新的治疗策略和技术。

间充质干细胞（MSCs）具有较强的免疫调节作用，但是MSCs治疗存在移植细胞死亡率高、旁分泌能力下降的问题。本项目采用细胞聚集体、活性水凝胶做载体、干细胞外泌体工程化、干细胞膜表面工程修饰等手段，增强MSCs的免疫调节和组织修复能力。围绕项目研究计划开展了六个课题的研究：.课题1，模拟IGF-1生长因子活性的多肽水凝胶。实现了IGF-1多肽的-sheet折叠，模拟 IGF-1 蛋白的活性，活性甚至高于天然生长因子。.课题2，IGF-1c修饰的复合水凝胶促进干细胞治疗下肢缺血疾病。制备了壳聚糖/透明质酸键连IGF-1c多肽的活性水凝胶，作为间充质干细胞移植载体，有效提高了干细胞治疗缺血性疾病的治疗效果。.课题3，间充质干细胞聚集体的微纳米化构建用于缺血类疾病治疗的研究。分别制备了微米级和纳米级的PLGA颗粒负载干细胞外泌体，并在颗粒表面包被不同细胞膜，对下肢缺血和心肌梗死两种疾病模型显示出了良好的促血管新生和组织再生能力。.课题4，细胞重组体的构建及对缺血性疾病的治疗作用探究。将细胞膜和干细胞分泌组重新组合，构成纳米 “细胞重组体”。在小鼠下肢缺血、肝损伤等疾病模型中，纳米干细胞展示出良好的修复和再生效果。.课题5，P-选择素结合肽修饰脂肪来源间充质干细胞靶向修复血管损伤。利用P-选择素结合多肽PBP修饰MSCs细胞膜，实现干细胞对血管损伤部位产生高效靶向归巢，快速修复血管内皮，减轻了内膜增生。.课题6，“生物正交点击反应使得织工程支架在体内高度专一性地实现细胞化”，建立了一种基于点击反应的支架材料在体内实现快速、专一细胞化的技术，有助于解决植入再生材料的细胞化难题。.发表标注研究论文10余篇，包括Sci Adv，Adv Sci，Biomaterials，Nano Lett 等高水平论文。获得天津市自然科学一等奖。培养博士后1名，博士4名，硕士1名。