诱导多能干细胞治疗NLRP3相关自发炎症的研究

NLRP3炎症小体控制重要炎症细胞因子白介素-1（IL-1）的成熟与分泌。NLRP3基因的突变会导致IL-1的过度释放而引起严重的自发炎症性疾病，统称为冷吡啉相关的周期性综合征（CAPS）。申请人最近成功研制了携带有NLRP3基因突变的CAPS疾病小鼠模型（NLRP3-R258W），并且发现该小鼠模型的自发炎症是由造血系统来源的免疫细胞功能异常造成的。在本项目中，申请人准备从NLRP3-R258W小鼠模型制备诱导多能干细胞（iPS），然后通过基因打靶修饰突变，进而把修饰过的iPS在体外分化成造血干细胞和造血前体细胞，再移植到突变小鼠体内。期望这些造血细胞可以在体内最终分化成各种免疫细胞而治疗NLRP3-R258W小鼠的自发炎症性皮肤病。这项研究是运用诱导多能干细胞技术治疗天然免疫系统遗传性疾病的首次尝试，其成功将会对多种遗传性疾病的治疗提供全新的思路和有效的策略。

炎症小体自2002年被发现以来，得到全球生命科学和医学科学家的广泛关注，已经成为天然免疫研究领域最新的热点。炎症小体是一种细胞内的多蛋白复合体，由包括NLRP3在内的多种模式识别受体，接头分子ASC，以及效应分子pro-Caspase-1组成。炎症小体的活化导致caspase-1的激活，激活的caspase-1切割白介素-1和白介素-18的前体，使得这些重要炎症细胞因子最终成熟并分泌到细胞外发挥其生物学功能。NLRP3基因的功能获得性突变会导致IL-1的过度释放而引起多种严重的自发炎症性疾病，现统称为冷吡啉相关的周期性综合征（CAPS）。最近还有一系列研究发现NLRP3炎症小体跟多发性硬化症等多种自身免疫性疾病的发生发展密切相关。我们在早期工作中制备了携带有NLRP3基因突变的CAPS疾病小鼠模型（NLRP3-R258W小鼠），并且发现该小鼠模型的自发炎症是由造血系统来源的免疫细胞功能异常造成的。在本项目中，我们制备了来源于NLRP3-R258W小鼠的诱导多能干细胞（iPS），然后通过TALEN基因打靶修饰突变。修饰过的iPS在体外分化成造血干细胞和造血前体细胞后，再移植到突变小鼠体内。我们期望这些造血细胞可以在体内最终分化成各种免疫细胞而治疗NLRP3-R258W小鼠的自发炎症性皮肤病已经多发性硬化等自身免疫性疾病。目前我们已经成功建立了iPS细胞培养分化等技术体系，也建立了模拟人类多发性硬化症的实验性脑脊髓炎小鼠模型。我们现在炎症小体自发激活的NLRP3-R258W小鼠中脑脊髓炎发病明显加重，这为干细胞治疗实验提供了很好的疾病模型，也为深入研究NLRP3炎症小体在自身免疫性疾病中的功能与机制奠定了扎实的实验基础。