经血源性子宫内膜干细胞来源外泌体降低免疫毒素HP38引起的急性肝损伤的分子机制及其应用研究

Immunotoxin has good anti-tumor effect in clinical trials, while off-target effects restrict its clinic doses. It has guiding significance for the research and development of such drugs to reduce the off-target effects of immunotoxin and improve its treatment window. In previous studies, we found that exosomes derived from MenSCs can reduce the damage of immunotoxin HP38 to liver cells in vitro, and reduce the level of ALT and AST and the expression of inflammatory factors in vivo. At the same time, MenSC-exosomes can increase the maximum tolerance dose of mice to immunotoxin. We speculate that exosomes derived from MSCs can reduce the inflammation level and promote cell proliferation in liver, thereby relieving the acute liver injury caused by immunotoxin. This project intends to analyze the expression of cytokines and miRNA in exosomes and investigate the molecular mechanisms of exosomes relieving the acute liver injury induced by immunotoxin, through analysis of inflammatory, apoptosis and cell proliferation related proteins in mice liver after treated with immunotoxin. Based on this, we will evaluate the antitumor effect of immunotoxin combined with exosomes in mice xenograft model, and ultimately provided an important reference for the application of immunotoxin in clinical trials.

免疫毒素在临床实验中具有良好的抗肿瘤效果，但其脱靶效应导致的毒副作用限制了免疫毒素的安全给药剂量。降低免疫毒素的脱靶效应从而提高其治疗窗口，对于此类药物的研究开发具有指导意义。前期研究我们发现，经血源性子宫内膜干细胞（MenSCs）来源的外泌体在体外能够降低免疫毒素HP38对于肝脏细胞的毒性，在小鼠体内能够降低ALT和AST含量及炎症因子的表达，同时外泌体能够增加小鼠对于免疫毒素的最大耐受剂量。我们推测，MenSCs来源的外泌体通过降低肝脏炎症水平及促进肝脏细胞增殖从而降低免疫毒素引起的小鼠急性肝损伤。本项目拟通过分析外泌体中细胞因子和miRNA的表达，结合免疫毒素给药后小鼠肝脏炎症因子、凋亡因子和细胞增殖相关蛋白的表达变化，探讨外泌体降低免疫毒素引起的急性肝损伤的分子作用机制。最后，评价免疫毒素联合外泌体在小鼠移植瘤模型中的抗肿瘤效果，为免疫毒素在临床实验中的应用提供重要的参考依据。

本研究项目构建并表达了一种能够同时靶向肿瘤组织HER2和肿瘤血管PDGFRβ的双特异性免疫毒素IHPP，该免疫毒素具有较强的体外和体内抗肿瘤活性，0.25 mg/kg的给药剂量即可抑制小鼠体内的肿瘤细胞增殖。同时，本研究通过转录组测序初步分析了双特异性免疫毒素IHPP具有较强抗肿瘤活性的潜在作用机制。接下来，我们通过蛋白质结优化和氨基酸点突变改造了免疫毒素所包含的肿瘤杀伤作用结构域。在此基础上，我们构建并表达了一系列新型的免疫毒素。其中，免疫毒素IHP25-BT在保留良好抗肿瘤效果的同时，还能够有效降低药物的脱靶毒性。考虑到临床上常用的HER2阳性抗肿瘤靶向药物曲妥珠单抗，在部分患者使用一段时间后容易导致获得性耐药，但多数正在开发的实验药物在临床前实验中使用的依然是野生型肿瘤细胞系。尽管这些新型药物在体内外实验中展现出了良好的抑瘤效果，但并未考虑这些药物是否对曲妥珠耐药细胞依然具有抗肿瘤活性。因此，我们通过长期的体外药物筛选，获得了HER2阳性曲妥珠耐药的肿瘤细胞NCI-N87-TR和BT474-TR。在此基础上，我们发现免疫毒素IHP25-BT针对HER2阳性曲妥珠耐药肿瘤细胞具有良好的体内外抗肿瘤作用，在抑制肿瘤细胞增殖的同时，还能有效降低曲妥珠耐药细胞在裸鼠移植瘤模型中的远端肝脏转移。最后，本研究项目通过转录组测序初步分析了免疫毒素IHP25-BT可能通过抑制细胞的ECM过程从而降低肿瘤细胞远端转移的潜在作用机制，为临床上HER2阳性恶性肿瘤治疗提供新的选择和参考。