骨髓间充质干细胞表面标记新技术的建立及在肾脏病治疗中促进归巢的实验研究

Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) are self-renewing and able to differentiate into several cell types. It has been confirmed that BMSCs are beneficial in the treatment of diseases, such as acute lung injury, ischemic heart disease, renal failure, liver failure, hepatic cell cancer, etc. After systemic transfusion, BMSCs will migrate to the injured organ, which is called homing. Homing is essential for BMSCs to exert its therapeutic effects. In vivo, the low homing rate and limited differentiation have been the major obstacles for advancing stem cell therapy. Therefore, guiding the stem cell to the target organ or tissue and enhancing the stem cell homing efficiency are currently research focus areas. Recently, a new technology has just been developed, in which biotin-streptavidin is used to label BMSCs surface and cell adhesion molecule is attached to BMSCs surface, so that the homing rate to the specific tissue could be promoted. This proposed study will allow us to take the lead to adopt this new BMSCs surface labeling method in China and apply this technology internationally for the first time to the animal model studies on BMSCs homing in acute kidney injury. The study should provide new insights into the improvement of BMSCs homing rate and therapeutic strategy for the acute kidney injury.

骨髓间充质干细胞（BMSCs）是具有自我更新和分化成多种特定细胞类型能力的细胞，其在疾病治疗中的优越性已经得到证实，如急性肺组织损伤，缺血性心脏病，肾功能衰竭，肝功能衰竭、肝癌等。BMSCs在全身输注后迁徙到受损伤的器官,这个过程被称为归巢，这是BMSCs发挥治疗作用的必备条件。在体内条件下低归巢率和有限的分化率是高效使用干细胞治疗存在的主要障碍。探索引导干细胞到达靶器官或组织的途径以及提高干细胞归巢效率是现今研究的重点领域之一。近几年，一个全新的技术平台刚被开发出来，即用生物素-链霉亲和素对骨髓间充质干细胞进行表面标记，将细胞粘附分子附加到干细胞表面以望提高特定组织的归巢效率。本项目将在国内率先采用这一全新的干细胞表面标记方法，并在国际上首次将此技术应用到干细胞归巢并治疗急性肾损伤的动物实验研究，为提高干细胞归巢率和治疗急性肾损伤探索新的途径。

骨髓间充质干细胞（BMSCs）在疾病治疗中的作用已经得到证实。BMSCs在输注后迁徙到受损伤器官的过程被称为归巢，低归巢率是高效使用干细胞治疗的主要障碍。近年来，一个全新的技术平台被开发出来，即用生物素-链霉亲和素将细胞粘附分子配体附加到BMSCs表面以望提高归巢率。.本项目的主要研究内容：.1、BMSCs分离、体外扩增、鉴定； .2、BMSCs表面标记；.3、体外分化实验测试经表面标记的BMSCs；.4、建立急性肾损伤（AKI）大鼠模型；.5、将经过表面标记的BMSCs输注到AKI大鼠，观察表面标记对其归巢至受损肾脏的影响。.6、观察BMSCs对AKI大鼠肾功能及肾脏病理的影响。.本项目的主要研究进展：.完成了主要研究内容，将经过表面标记的BMSCs输注到AKI大鼠，主要结果为：.1）BMSCs输注对肾功能的影响：.BMSCs移植显著改善顺铂诱导AKI大鼠肾功能，肌酐、尿素氮在顺铂注射后第4-7天显著低于PBS组，差别有统计学意义。在移植组，细胞标记组与未标记组间肾功能差异未达到统计学意义。.2）BMSCs输注对肾脏病理的影响：.肾小球病变轻微，标记组大鼠肾小球及肾间质内有大量细胞渗出且多于未标记组和PBS组，提示BMSCs的表面标记可能增加了其在AKI大鼠肾脏的归巢。.BMSCs移植在一定程度上减轻了肾小管和肾间质病变，如肾小管管腔扩张，上皮细胞脱落，基底膜裸露，管腔内透明、细胞管型，肾间质水肿及细胞浸润等。移植组新生上皮细胞稍增多。.3）BMSCs在AKI大鼠各脏器的分布：在接受未标记BMSCs的雌性大鼠，其肝、心、肾、肺组织内均能检测到雄性大鼠Y染色体sry基因，以肝组织中最强，而脾组织中未检测到sry基因。在接受标记BMSCs的大鼠，其肺组织sry基因较肾组织略高，而sry基因在标记与未标记BMSCs移植受者鼠肾组织没有明显差别。.本项目在国内率先采用生物素-链霉亲和素系统标记BMSCs，并在国际上首次将表面标记的BMSCs应用到治疗AKI的动物实验研究。表面标记可能增加了其在AKI大鼠肾脏的归巢；BMSCs移植显著改善顺铂诱导AKI大鼠肾功能，在一定程度上减轻了肾小管和肾间质病变。