猕猴肝纤维化疾病模型间充质干细胞移植治疗的细胞示踪以及移植细胞基因表达调控的临床前研究

Liver disease is a significant public health issue. Mesenchymal stem cells（MSC）provides an important way for cell therapy to cue human liver diseases due to ability of immune suppression, paracrine and differentiation into various cell types. Due to the ethical and safety limits of human clinical trials, the mechanism of cell migrating/homing, differentiation and therapy mechanism of transplanted MSC remains unclear. In this proposed study, we will label human and rhesus MSC with SPION and EGF and transplanted the MSC into liver fibrosis rhesus disease models. By using the examination of MRI at different stages, we can detected the route of migration and homing of transplanted MSC; By collecting the GFP labeled MSC integrated in liver and analyzed with single-cell RNA-Seq at different stages, we will reveal gene expression regulation of the transplanted MSC in the microenvironment of liver. The research will be beneficial for understanding the migrating and homing route of transplanted MSC and the mechanism of MSC therapy. Meanwhile, the research will provide important preclinical efficiency and safety evaluation of MSC therapy for liver disease with the nonhuman primate models.

肝病严重威胁人类的健康。间充质干细胞（MSC）具有自我更新、免疫抑制、旁分泌和分化为多种细胞的能力，为细胞移植治疗人类肝纤维化提供了一条重要途径。由于人体试验的伦理和安全性等限制，MSC在人体的迁徙归巢途径和细胞分化治疗疾病的具体机制尚不明确。我们运用猕猴肝纤维化动物模型，通过外周血静脉和肝门静脉移植SPION标记的人和猕猴MSC，结合MRI扫描确定细胞迁徙和归巢途径；通过GFP荧光蛋白标记结合激光显微切割收集不同时段定植在肝脏中的MSC，运用单细胞RNA-Seq分析MSC在肝脏微环境的影响下基因组表达谱以及受体肝组织基因表达谱的变化过程，分析确定MSC治疗肝纤维化的关键基因和信号通路。研究结果将对了解体内MSC的迁徙和归巢路径、以及MSC在体内分化并治疗肝病的机制有重要的意义。同时，利用猕猴肝病模型可为MSC移植治疗肝纤维化的有效性和安全性提供重要的临床前评价。

我国是肝脏疾病高发国家，已成为国家沉重的医疗和经济负担。间充质干细胞（MSC）为治疗人类肝病提供了一条重要途径，由于人体试验的伦理限制，MSC进入人体后，其归巢途径和细胞分化治疗肝脏疾病的具体机制尚不明确。另外，由于啮齿类与人类的差异，在小鼠等动物模型上获得的实验数据难以支撑干细胞治疗人类疾病的临床转化。.通过本项目，我们建立了肝纤维化猕猴模型，研究了其病理学特征和肠道微生物群的与肝病的关系；建立了猕猴脂肪、骨髓MSCs的分离方法以及体外分化为肝样细胞的培养体系；建立了人围产组织来源不同类型的MSCs；利用灵长类动物通过静脉注射3D培养的MSC球（直径约450µm），完成MSC球静脉移植安全性评估实验，为MSC临床应用提供了一种新方法；我们还用小鼠肝衰竭模型开展了来源于同一供体人脐带和胎盘MSCs治疗研究的预实验，发现不同组织MSC的异质性会导致治疗肝病的临床适应症有差异；进一步我们利用构建的肝纤维猕猴模型，通过门静脉移植MSC评估安全性和有效性，我们发现MSC对猕猴肝纤维化具有很好的治疗效果，通过分析MSC治疗前后肝纤维化猕猴的肝脏基因表达谱，解析了MSC治疗猕猴肝纤维化的作用机制和通路；另外我们还建立了人间充质干细胞在猴体内的示踪标记方法，通过在正常猴和肝纤维化模型猴上注射MSC进行示踪分析，获得了MSC的迁移归巢数据。因此本研究首次在大动物（猴）上揭示了人MSC移植后在体内的存活和分布情况，为深入理解其治疗机制提供了重要信息。.本研究结果将对深入了解MSC移植进入体内的迁徙和归巢路径、在脏器中的分布，以及MSC治疗肝纤维的机制有重要的意义。同时，利用猕猴肝纤维模型，我们建立了一种新型的门静脉输注干细胞球的方法完成了其治疗肝纤维的有效性和安全性的评价，为进一步的临床转化奠定了基础。