重症先天性中性粒细胞缺乏症的诱导性多能干细胞系（SCN-iPS)建立及相关缺陷基因ELA-2的造血调控机制研究

重症先天性中性粒细胞缺乏症（SCN）相关缺陷基因ELA-2，编码中性粒细胞弹性蛋白酶（NE），与中性粒细胞成熟障碍密切相关，提供了观察髓系造血分化调控的窗口。目前尚无合适的研究模型，疾病特异性诱导性多能干细胞是研究基因病的有效手段。本课题组已成功重编程获得正常人iPS细胞系，并已寻获SCN病例。现拟建立SCN-iPS细胞系，并研究基因改造技术（把正常ELA-2基因导入SCN-iPS细胞系），能否纠正SCN的髓系造血分化停滞现象。另把4种不同的ELA-2基因突变体分别导入正常iPS细胞系，比较研究ELA-2基因突变对NE活性和亚细胞定位的改变、对胞膜受体G-CSFR的降解作用，从而进一步明确ELA-2基因在髓系定向分化中的调控作用。本研究有助于深入探讨SCN的发病机制及髓系定向分化调控的分子机制，为髓系造血细胞体内重建和体外扩增分化奠定基础。

人疾病特异性诱导性多能干细胞（D-iPS 细胞）技术，结合了永生化细胞株和模式生物的优点，成为行之有效的疾病模型。该类iPS细胞系具有胚胎干细胞（ES细胞）的所有特征，包括多向分化潜能、自我更新能力和无限增殖能力。同时又带有特定成体细胞的所有遗传信息，相当于具有个体特征的ES细胞。该技术在细胞替代治疗和疾病模型研究等领域都有较好的发展前景。另一方面，将iPS细胞系向各类成体干/祖细胞（如造血干/祖细胞）定向分化，是iPS技术转化为临床应用的必由之路。.主要研究内容：1，本课题组首先对诱导重编程体系进行优化：（1）为扩大靶细胞来源，以骨髓间充质干细胞替代皮肤成纤维细胞作为靶细胞，进行重编程获得iPS细胞系。（2）为减少鼠源性异种蛋白的污染，以正常人骨髓间充质干细胞作为滋养层细胞，进行iPS细胞的诱导重编程和传代培养，均获得成功。2，成功建立正常人、重症先天性中性粒细胞缺乏症（SCN）及湿疹、血小板减少、免疫缺陷综合征（WAS）的疾病特异性诱导性多能干细胞，并具有类似的自我更新、多项分化潜能，证明三者均具有胚胎干细胞的特征。接着进行ELA-2基因及WAS基因突变鉴定。结果，在SCN-iPS细胞系中未能鉴定出ELA-2基因突变，而在WAS-iPS细胞系中成功鉴定出WAS基因突变。3，成功建立了诱导正常iPS细胞系向造血干/祖细胞定向分化的方法，获得的CD34+髓系祖细胞可达20%左右，并可进一步分化为各系列成熟血细胞及内皮细胞。WAS-iPS细胞系在同样的造血定向分化体系下，可以获得CD34+髓系祖细胞。4，进一步将CD34+髓系祖细胞分化为巨噬细胞及树突状细胞，结果发现WAS-iPS来源的巨噬细胞吞噬细菌的功能与正常iPS细胞系来源的巨噬细胞类似。.结论：本课题组积极探索建立疾病特异性iPS细胞系，获得了SCN-iPS和WAS-iPS细胞系。并开展了iPS细胞系向造血干/祖细胞定向分化的研究，取得了初步成果。由于SCN患者来源的限制，关于SCN-iPS的研究存在局限性。但我们通过对髓系造血定向分化的研究，及对巨噬细胞和树突状细胞定向分化的研究，进行了弥补。本课题支持发表SCI论文1篇，专利1项。