SPK-S1P信号调控间充质干细胞向放射性肺损伤组织归巢的研究

Radiation-induced lung injury (RILI) is the most common, dose-limiting complication after thoracic irradiation. Mesenchymal stem cells engraftment played important roles in lung injury but their low rate of homing to target tissues and organs limit the therapeutic efficacy. We have found that Sphingosine kinase (SPK) and S1P involved in MSCs homing in our previous study, but the specific roles and mechnisms remained unkown. In this study, we will evaluate the regulation of SPK-S1P to MSCs homing and clarify the underling mechnism. The main reseach contents of this study including establish normal and S1P1+/- mouse radiation-induced lung injury model; Construct SPK1, S1PR or GRK2 overexpression, shRNA, mutants and RFP co-expressed lentivirus vector and preparation virus; Evaluate the effects of SPK-S1P axis on MSCs homing to radiation-injured lung tissues by using IVIS 50 imaging system, confocal laser and cell migration chamber; By using signal pathway inhibitor and agonist to verify other signaling molecules involved in homing network of SPK-S1P pathway. This study may be a breakthrough point for fundamentally improving the efficacy of MSCs to treat radiation-induced pulmonary injury and expanding its therapy range.

放射性肺损伤是胸部肿瘤放射治疗的重要并发症之一，间充质干细胞（MSCs）移植等生物治疗已经成为其实验阶段的主要防治措施，而提高MSCs归巢至靶器官是组织细胞替代和修复治疗的关键。我们前期研究发现鞘氨醇激酶（SPK）及S1P参与MSCs细胞归巢，但具体作用及机制尚不清楚。针对上述科学问题，我们拟建立放射诱导的正常及S1P受体1（S1P1）缺失小鼠肺损伤模型；研究内容包括SPK、S1PR及GRK2高表达、干涉及基因突变体等慢病毒载体构建；通过活体成像、激光共聚焦及细胞迁移实验来阐明SPK-S1P信号轴的上述操作对于MSCs细胞向放射损伤局部归巢特性的影响；通过多种信号通路阻断剂、激动剂及类似物确定参与SPK-S1P信号调控细胞归巢的网络。上述研究将阐明SPK-S1P信号对MSCs向放射损伤局部归巢的调控作用及机制。该科学问题的阐明将有助于提高干细胞治疗放射损伤的疗效，并提供新药靶。

放射性肺损伤（RILI）是胸部肿瘤放射治疗的重要并发症之一，间充质干细胞（MSCs）移植等生物治疗已经成为其实验阶段的主要防治措施，而提高MSCs归巢至靶器官是组织细胞替代和修复治疗的关键。.我们首先研究了SPK-S1P信号对MSCs细胞生物学特性的影响，主要包括细胞增殖，周期，迁移及分化等。结果表明SPK基因修饰对MSC的表型，增殖以及细胞周期无显著影响；但SPK基因修饰后MSC抵抗去营养引起凋亡的能力显著增加。S1P可以通过改变MSCs的细胞骨架而促进MSCs细胞迁移。我们证实SPK-S1P信号处于Grk2上游，可调控Grk2的表达。通过实时定量PCR和小动物活体成像的方法研究了MSC归巢特点及在小鼠体内的分布，结果表明注射后MSCs主要分布在血液，肺脏和肝脏，另外，在肾脏及脾脏也有少量分布。外源细胞可在肝脏存活至少35天。我们建立了放射诱导的小鼠肺损伤模型，评价了DCN基因修饰的MSC对受照小鼠RILI的保护作用，并对其初步机制进行了研究。组织病理学结果表明，与照射组相比，DCN基因修饰细胞组（MSC.DCN）与对照细胞组（MSC.Null）均可以保护肺脏结构，减轻炎症浸润，抑制肺泡上皮细胞凋亡，促进细胞增殖，其中MSC.DCN组的保护效果更强。肺脏组织实时定量PCR及外周血多因子检测结果提示，MSC.DCN可以抑制放射诱导的炎性细胞因子及趋化因子的表达，可以上调抗纤维化因子表达，下调促纤维化因子表达，从而减轻放射导致的肺脏炎症及纤维化。通过流式细胞术检测外周血免疫细胞表型的改变，结果表明无论早期还是晚期MSCs.DCN治疗，均可以显著下调由照射所诱导Tregs比例病理性升高。.上述研究将阐明SPK-S1P信号及DCN对MSCs向放射损伤局部归巢的调控作用及对RILI的干预效果。这些科学问题的阐明将有助于提高干细胞治疗放射损伤的疗效，并提供新药靶。